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Especies Invasoras y Cambio Climático
Un reto para la Biología de la Conservación
Ignacio J. March
Programa México
Congreso Mexicano de Ecología
Mérida, Yucatán,
Noviembre 2008
Contenido
• 1) Introducción y antecedentes
• 2) Hallazgos y casos de estudio
• 3) Conclusiones y recomendaciones
Congreso Mexicano de Ecología. Mérida, Yucatán, Noviembre 2008
Parte 1
Introducción y antecedentes
Congreso Mexicano de Ecología. Mérida, Yucatán, Noviembre 2008
Especies Invasoras y Cambio Climático
Introducción y Antecedentes: Impacto de las EI sobre la biodiversidad
• Las especies invasoras son la 2ª. causa de pérdida de biodiversidad en
ecosistemas terrestres, marinos y de agua dulce. Es la primera en los
territorios insulares.
John Templeton Foundation
Foto: Earth Observatory
NASA
National Geographic
Perca del Nilo (Lates niloticus)
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Especies Invasoras y Cambio Climático
Introducción y Antecedentes: Impacto de las EI sobre la biodiversidad
Especies
invasoras
Daños a los ecosistemas
Pérdidas
en la producción
alimentaria
Agricultura
Alteración de niveles tróficos
Ganadería
Modificación del hábitat (Ej.
Luz, agua)
Pesquerías
Afectación a Recursos
Forestales
Afectación a la Salud humana
Afectación a la infraestructura
pública y privada
Afectación del valor paisajístico
de sitios de recreación y
turísticos
Pérdida
directa de
biodiversidad
por depredación,
competencia, parasitismo,
ocupación de nicho
Alteración de Procesos
Bioquímicos
Desecación de cuerpos de
agua y modificación de
caudales
Erosión de suelos
Regímenes anómalos de Fuego
Consecuencias
evolutivas
Contaminación genética
(Hibridación, Introgresión).
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Especies Invasoras y Cambio Climático
Introducción y Antecedentes: Impacto de las EI sobre la biodiversidad
• Muchas especies invasoras son consideradas como especies
transformadoras que por sí solas pueden modificar drásticamente las
condiciones y características de los hábitat terrestres y acuáticos.
Foto: C.G. Wilson
Foto: TNC
Kudzu Pueraria montana
Salvinia molesta
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Especies Invasoras y Cambio Climático
Introducción y Antecedentes: Incertidumbre y predicción
Especies invasoras
+
Cambio Climático
Sinergia
Adversa
=
• Se ha propuesto que las respuestas de las especies invasoras y de los
métodos de control, ante el CCG, requieren de análisis experimentales
de caso por caso y no se pueden hacer generalizaciones 8
Fuente: Myers et al., 2004
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Especies Invasoras y Cambio Climático
Introducción y Antecedentes: Alteración en dinámicas ecológicas
•
Los conceptos de “Especies invasoras” y “Especies nativas” deben
ser revisados ante el rápido cambio en los paisajes ecológicos que
provocan las actividades humanas y el CCG 3:
1.
2.
3.
Algunas especies van a tener un menor impacto.
Otras especies no consideradas invasoras se convertirán en tales.
Muchas especies nativas ajustarán su distribución a zonas en donde
no se les encontraba.
• Algunas especies nativas ya están ajustando sus distribuciones y varias
están causando desbalances en las áreas colonizadas.
• Las especies nativas migrarán a distintas velocidades 5
• Aquellas especies nativas que presenten cambios en su distribución
pero sin tener impactos negativos sustanciales sobre la biota, los
valores económicos o la salud humana no se pueden calificar de
invasoras 3
Fuentes: Hellmann et al., 2008;
Low, 2008
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Especies Invasoras y Cambio Climático
Introducción y Antecedentes: Adaptaciones, tolerancia y competitividad.
• Las especies invasoras presentan distintas
adaptaciones y características que las hacen
altamente competitivas 3:
– Tolerantes a amplios rangos climáticos.
– Presentan extensos rangos de distribución.
– Muchas EI son más eficientes en el uso del agua que las
especies nativas con las que compiten 5
– Elevadas tasas reproductivas.
– Tiempos cortos de maduración.
– Mecanismos eficaces de dispersión.
– Algunas son resistentes al fuego y a otras condiciones
extremas 3, 5
Fuentes: Hellmann et al., 2008;
Low, 2008; Myers et al.,
2004.
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Especies Invasoras y Cambio Climático
Introducción y Antecedentes: Especies Invasoras y Fuego
•
Distintas EI son pirófilas y junto con el CCG generan ciclos recurrentes de fuego
que favorecen su propia expansión y establecimiento 3, 5, 10.
•
Los intervalos de fuego, cada vez más cortos, colocan en desventaja a muchas
especies nativas adaptadas a períodos más largos.
•
Los fuegos de alta frecuencia e intensidad pueden ir mermando los bancos de
semillas.
•
El fuego recurrente elimina la cobertura del hábitat de diversas especies de fauna,
exponiéndolas más a los depredadores.
Pasto invasor
FUEGO
Pasto invasor
FUEGO
Fuentes: Hellmann et al., 2008;
Low, 2008; Smith et al.,
2000.
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Especies Invasoras y Cambio Climático
Introducción y Antecedentes: Efectos sobre especies invasoras
•
El incremento de temperatura en el mar,
particularmente en el invierno, favorece el
establecimiento y persistencia de especies
invasoras provenientes de temperaturas más
cálidas o templadas 9.
•
Muchas especies invasoras prosperarán
mejor que las nativas en entornos de
constante perturbación provocados por
regímenes de fuego anómalos, inundaciones,
eventos meteorológicos extremos y cambios
en la hidrología 5, 11.
•
Los nichos vacíos por el abatimiento de
especies nativas, pueden ser rápidamente
ocupados por EI colonizadoras. En algunos
casos EI de primer arribo crearán los
hábitat apropiados para la entrada y
establecimiento de otras EI 5.
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Fuentes: Stachowicz et al., 2002;
Hellmann et al., 2008;
Low, 2008; U.S. EPA,
2008.
Especies Invasoras y Cambio Climático
Introducción y Antecedentes: Efectos en la distribución.
•
Distintos efectos del CCG pueden conectar áreas antes separadas y
esto puede facilitar la entrada y dispersión de especies invasoras 3:
–
Inundaciones : intercomunican cuerpos de agua
independientes y provocan escapes de animales exóticos.
–
Sitios de elevada altitud que al subir la temperatura son
accesibles para EI que antes estaban impedidas 5.
–
Nuevas rutas de transportación o destinos turísticos.
–
La producción de agro-biocombustibles como respuesta al
CCG puede favorecer la entrada y dispersión de EI.
Fuentes: Hellmann et al., 2008;
Low, 2008
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Especies Invasoras y Cambio Climático
Introducción y Antecedentes: Consecuencias del CCG
Se han propuesto las siguientes consecuencias principales del CCG sobre las
especies invasoras 3, 11
1.
Alteración en las vías de introducción y dispersión (Pathways).
2.
Establecimiento de especies invasoras nuevas en los ecosistemas.
3.
Alteración en los impactos de las especies invasoras ya existentes en un
ecosistema.
4.
Alteración en la distribución de las especies invasoras.
5.
Alteración en la efectividad de las actividades de control.
6.
Afectación a la resiliencia de los ecosistemas a las invasiones biológicas.
Fuentes: Hellmann et al., 2008;
U.S. EPA, 2008.
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Parte 2
Hallazgos y casos de estudio
Especies Invasoras y Cambio Climático
Hallazgos y casos de estudio:
Patógenos que atacan a anfibios
Foto: Toad's Dome
Batrachochytrium dendrobatidis
Sapo dorado (Bufo periglens)
• Declinación de los anfibios:
Debida a la concurrencia de
múltiples factores (Destrucción
de hábitat, CCG, etc).
Southern Day Frog
(Taudactylus diurnus)
Distribución global de Batrachochytrium dendrobatidis (the "chytrid fungus)
• Diversos patógenos (virus,
bacterias, hongos y
tremátodos), algunos
favorecidos por el CCG.
• Se cree que en las últimas dos
décadas se han extinguido 168
especies de anfibios y que el 43
% de las remanentes están en
declinación.
AmphibiaWeb: Information on amphibian biology and
conservation. 2008. Berkeley, California: AmphibiaWeb.
Fuente: AmphibiaWeb
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Especies Invasoras y Cambio Climático
Hallazgos y casos de estudio:
Escarabajos descortezadores en América del Norte
Escarabajo del pino
Dendroctonus ponderosae 4, 5
Foto: Ecopolitology.
• Nativo de Norteamérica.
Photo © Klaus Bolte
• El CCG está permitiendo a los
escarabajos atacar a bosques que antes
no eran vulnerables por ser más fríos
estando a mayores altitudes y latitudes.
• En 2005 un brote en Columbia Británica
afectó una superficie de 10 millones de
ha de bosque.
• El tiempo de respuesta al Cambio
Climático en muchos insectos invasores
es mucho más corto que el de sus
bosques hospederos 4
Foto: David McCombUSDA Forest
Service, United States
Fuentes: Logan, 2005; Low, 2008
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Especies Invasoras y Cambio Climático
Hallazgos y casos de estudio:
Escarabajos descortezadores en América del Norte
• Los bosques de Pinus albicaulis (Pino de corteza
blanca) en América del Norte podrían desaparecer por
no tener adaptaciones para resistir el ataque de
escarabajos descortezadores.
Distribución de Pinus
albicaulis
Foto: C.J. Earle
Distribución del Escarabajo del pino de Montaña en
Columbia Británica
Fuentes: Logan, 2005; Low, 2008
Especies Invasoras y Cambio Climático
Hallazgos y casos de estudio: Eventos meteorológicos extremos
• Eventos meteorológicos extremos
• En 1992, el Huracán Andrew provocó en Florida el escape de miles de
animales exóticos 5.
• En 2006, el Tsunami asiático promovió invasiones de nopales en las
playas de anidación de tortugas marinas 5.
• Muchos bejucos exóticos prosperan masivamente después de las
perturbaciones causadas por los huracanes 5.
Fuente: Low, 2008
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Especies Invasoras y Cambio Climático
Hallazgos y casos de estudio:
Salicaria purpúrea Lythrum salicaria (Origen: Eurasia).
• Su distribución está
limitada tanto por las
temperaturas bajas
como las altas: El
cambio climático
modificará
sustancialmente su
distribución actual
como especie invasora
en América del N 6
Foto: Caroline Savage
Fuentes: Middleton, 2006
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Especies Invasoras y Cambio Climático
Introducción y Antecedentes: Especies Invasoras y Fuego
• Pastos invasores:
– Dan mayor conectividad entre áreas con combustibles
acumulados; por ende promueven fuegos más extensos.
– Algunos promueven fuegos 8 veces más intensos que los naturales
(Ej. Pasto africano Andropogon gayanus), y por su estatura el
fuego da alcance a las copas de los árboles.
– Los incendios catastróficos (no naturales) liberan grandes
emisiones de CO2 y así retroalimentan al CCG.
Fuego producido por
Adropogon gayanus
Fuente: Low, 2008
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Pasto africano o
Jaragua
(Hyparrhenia rufa)
rufa)
Pasto cogo
(Imperata cylindrica)
Especies Invasoras y Cambio Climático
Hallazgos y casos de estudio: Efectos sobre distribución y densidades de EI
Se ha estimado que cerca del 48 % de las especies invasoras
presentes en EEUU se podrían beneficiar del incremento de
temperaturas para expander sus rangos de distribución hacia
el N (Zavaleta y Royval, 2002).
Especies invasoras que pueden favorecerse por el incremento de
temperatura 5 :
• Peces tropicales de acuario liberados intencional
o accidentalmente.
• Poblaciones “durmientes” en zonas frías que
requieren de hábitats más templados (Sutherst et
al., 2007).
• Patógenos como Phytophthora cinnamoni que
requieren humedades y temperaturas más
elevadas.
Hypostomus plecostomus
Fuente: Low, 2008
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Especies Invasoras y Cambio Climático
Hallazgos y casos de estudio: Efectos sobre distribución y densidades de EI
• Se asume que por el CCG, Ranunculus trichophyllus ha
podido invadir recientemente lasgos de gran altitud en
el Himalaya 11
Ranunculus trichophyllus
• Hydrilla verticillata incrementa su tasa de crecimiento a
temperaturas más cálidas 11
Hydrilla verticillata
• El pasto Bromus tectorum incrementa su biomasa y
producción de semillas en concentraciones más elevadas
de CO2 10
Bromus tectorum
Fuentes: Smith et al., 2000; U.S.EPA, 2008
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Especies Invasoras y Cambio Climático
Hallazgos y casos de estudio: Especies invasoras marinas
• Con el incremento de temperatura en los inviernos, las Ascidias invasoras
(Chordata: Tunicata) tienen condiciones favorables para reproducirse antes
que las nativas y ser por ello dominantes sobre estas 9
Ascidiella aspersa
Diplosoma listerianum
Botrylloides violaceus
Fuente: Stachowicz et al., 2002.
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Especies Invasoras y Cambio Climático
Hallazgos y casos de estudio: Efectos en el control biológico.
• En el caso del cardo invasor
Centaurea diffusa, el coleóptero
Larinus minutus introducido
para su control biológico actuó
sinérgicamente con un sequía
pronunciada y mejoró su efecto.
Larinus minutus
Centaurea diffusa
Eventualmente, el CCG también puede afectar
negativamente a organismos usados como control
biológico 5.
Fuentes: Low, 2008
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Especies Invasoras y Cambio Climático
Hallazgos y casos de estudio: Efectos en el control biológico.
• El Programa Global sobre Especies Invasoras, ha evaluado
los riesgos de que se utilicen EI para la producción de
Agro-biocombustibles.
•
Se identificaron a 27 especies invasoras que ya son utilizadas con este
fin, incluyendo el carrizo gigante Arundo donax , Brassica napus,
Camelina sativa, la palma africana Elaeis guineensis y Sapium
sebiferum / Triadica sebifera entre otras.
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Especies Invasoras y Cambio Climático
Hallazgos y casos de estudio: Modelos de predicción de nicho.
Una de las herramientas más utilizadas es la modelación del
nicho ecológico de las especies invasoras para predecir áreas
de invasión considerando las condiciones climáticas futuras.
Se utilizan algoritmos como GARP (Genetic Algorithm for
Rule-Set Production) y Bioclim
Especies Invasoras y Cambio Climático
Hallazgos y casos de estudio: Modelos de predicción de nicho
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Especies Invasoras y Cambio Climático
Hallazgos y casos de estudio: Modelos de predicción de nicho
Cryptostegia grandiflora
Projection Observed climate baseline 2.0 |
Niche Model Algorithm: Bioclim |
Foto: Albert Perdeck
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Especies Invasoras y Cambio Climático
Hallazgos y casos de estudio: Modelos de predicción de nicho
Foto: Invasive Species Council, Australia.
Paisaje del Norte de Australia invadido por Cryptostegia grandiflora
( > 700,000 ha)
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Especies Invasoras y Cambio Climático
Hallazgos y casos de estudio: Modelos de predicción de nicho
• Los modelos de predicción reducen la incertidumbre cuando se
considera no solo las preferencias de hábitat de las EI en su rango
nativo, sino cuando se incluyen las del rango invadido 2
•
Centaurea maculosa originaria de Europa e invade
Norteamérica.
•
Los modelos asumen que la EI entrará en equilibrio
con los ecosistemas invadidos, lo cual difícilmente se
cumple.
•
En Europa, en el 2080, C. maculosa podría ocurrir
en Ucrania y Turquía pero ahí se presenta un
competidor potencial (C. diffusa).
•
Para el año 2080 los rangos de distribución de C.
maculosa se reduce debido al incremento de la
temperatura.
Centaurea maculosa
Centaurea diffusa
Fuente: Broennimann & Guisan, 2008
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Especies Invasoras y Cambio Climático
Hallazgos y casos de estudio: Modelos de predicción de nicho
Cardo Centaurea maculosa
Predicciones geográficas para el presente.
Predicciones geográficas para 2080.
0-10 %
10-20 %
20-30 %
30-40 %
40 – 50 %
50 – 60 %
60 – 70 %
70 – 80 %
80 – 90 %
90 – 100 %
Calibración
solo con datos
de Europa
a
b
c
d
e
f
a
b
Calibración
con datos de
Europa y
Norteamérica
c
d
Calibración
solo con datos
de
Norteamérica
e
f
* Los puntos negros constituyen ocurrencias verificadas
Fuente: Broennimann & Guisan, 2008
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Parte 3
Conclusiones y recomendaciones
Especies Invasoras y Cambio Climático
Conclusiones y recomendaciones
• Hay mucha incertidumbre aún en la predicción de los efectos
sinérgicos sobre los ecosistemas 3
• Los modelos de distribución de nicho, en combinación con los SIG, el
conocimiento sobre su biología y los análisis de riesgo con métodos
como el HACCP, hacen posible orientar medidas de prevención
considerando las vías de entrada y dispersión más probables.
• Es necesario generar nuevas herramientas para el análisis y manejo de
EI que integren el tema de la interacción entre CCG y EI 3
• Será esencial vigilar en las fronteras de su distribución a las especies
invasoras de mayor impacto 6
* SIG, Sistemas de Información Geográfica.
* HACCP, Hazard Analysis and Critical Control Points
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Especies Invasoras y Cambio Climático
Conclusiones y recomendaciones
• Los sistemas de detección temprana / respuesta inmediata son
fundamentales para prevenir invasiones masivas o mitigarlas a niveles
razonables 6
• Urge desarrollar investigación estratégica que optimice la prevención y
control oportuno de EI 3
• Urge aumentar la conciencia sobre las especies invasoras, su
prevención y control 5
• Es conveniente remover especies exóticas “durmientes” que pudieran
ser un problema con el CCG.
• Se debe evitar el uso de EI para la producción de bio-combustibles.
• Paralelamente se puede asistir a los ecosistemas a mantener o
incrementar su resiliencia.
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Especies Invasoras y Cambio Climático
Referencias
1.
Broennimann, O., Treier, U.A., Müller-Schärer, H., Thuiller, W, Peterson, A.T. and A. Guisan, 2007. Evidence of climatic
niche shift during biological invasion. Ecology Letters. 10:701-709.
2.
Broennimann, O. and A. Guisan, 2008. Predicting current and future biological invasions: both native and invaded ranges
matter. Biology Letters. The Royal Society. June 2008. 5 pp.
3.
Hellmann, J.J., Byers, J.E., Bierwagen, B.G. and J.S. Dukes, 2008. Five potential consequences of climate change for
invasive species. Conservation Biology. 22(3): 534-543.
4.
Logan, J.A., 2005. Climate change induced invasions by native and exotic pests. USDA. Rocky Mountain Research Station.
UT.
5.
Low, T., 2008. Climate Change and Invasive Species: A review of interactions. Biological Diversity Advisory Committee.
Commonwealth of Australia, 2008Workshop report November 2006. Australia. 30 pp.
6.
Middleton, B.A., 2006. Invasive Species and Climate Change. U.S. Geological Survey open file Report 2006-1153. 2 pp.
7.
Mooney, H.A. and E.E. Cleland, 2001. The evolutionary impact of invasive species. PNAS. 98(10): 5446-5451.
8.
Myers, J.H., Denothy, M. and J. Shaben, 2004. Invasive Plants: Their impacts and Control in changing environments. In:
Hooper, T.H. (ed.). Proceedings of the Species at risk 2004 Pathways to recovery conference. March 2-6, 2004. Victoria,
B.C.. Canada.
9.
Stachowicz, J.J., Terwin, J.R., Whitlatch, R.B. and R.W. Osman, 2002. Linking climate change and biological invasions:
Ocean warming facilitates non-indigenous species invasions PNAS 99(24): 15497-15500.
10.
Smith, S.D., T.E. Huxman, S.F. Zitzer, T.N. Charlet, D.C. Housman, J.S. Coleman,L.K. Fenstermaker, J.R. Seemann and
R.S. Nowak, 2000. Elevated CO2 increases productivity and invasive species success in an arid ecosystem. Nature, 408, 7982.
11.
U.S. Environmental Protection Agency (EPA), 2008. Effects of climate change for aquatic invasive species and implications
for management and research. National Center for Environmental Assessment, Washington, DC; EPA/600/R-08/014. 337
pp. Available from the National Technical Information Service, Springfield, VA, and online at http://www.epa.gov/ncea.
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