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Especies Invasoras y Cambio Climático Un reto para la Biología de la Conservación 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

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Especies Invasoras y Cambio ClimáticoUn reto para la Biología de la Conservación

Especies Invasoras y Cambio ClimáticoUn reto para la Biología de la Conservación

Ignacio J. March

Programa México

Congreso Mexicano de Ecología

Mérida, Yucatán,

Noviembre 2008

C o n t e n i d o

• 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

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.

Perca del Nilo (Lates niloticus)

Especies Invasoras y Cambio Climático

Foto: Earth Observatory NASA

John Templeton Foundation

National Geographic

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Introducción y Antecedentes: Impacto de las EI sobre la biodiversidad

Especies Invasoras y Cambio Climático

Especies

invasoras

Pérdidas

en la producción

alimentaria

Afectación a la Salud humana

Afectación a la infraestructura

pública y privada

Afectación del valor paisajístico

de sitios de recreación y

turísticos

Regímenes anómalos de Fuego

Pérdida

directa de

biodiversidadpor depredación,

competencia, parasitismo,

ocupación de nicho Erosión de suelos

Desecación de cuerpos de

agua y modificación de

caudales

Contaminación genética

(Hibridación, Introgresión).

Modificación del hábitat (Ej.

Luz, agua)

Alteración de niveles tróficosAgricultura

Ganadería

Pesquerías

Daños a los ecosistemas

Afectación a Recursos

ForestalesAlteración de Procesos

Bioquímicos

Consecuencias

evolutivas

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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.

Kudzu Pueraria montana Salvinia molesta

Especies Invasoras y Cambio Climático

Foto: TNCFoto: C.G. Wilson

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Introducción y Antecedentes: Incertidumbre y predicción

• 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

Especies Invasoras y Cambio Climático

Especies invasoras + Cambio Climático =Sinergia

Adversa

Fuente: Myers et al., 2004

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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. Algunas especies van a tener un menor impacto.

2. Otras especies no consideradas invasoras se convertirán en tales.

3. 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

Especies Invasoras y Cambio Climático

Fuentes: Hellmann et al., 2008;

Low, 2008

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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

Especies Invasoras y Cambio Climático

Fuentes: Hellmann et al., 2008;

Low, 2008; Myers et al.,

2004.

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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 Pasto invasor FUEGO FUEGO

Especies Invasoras y Cambio Climático

Fuentes: Hellmann et al., 2008;

Low, 2008; Smith et al.,

2000.

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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.

Especies Invasoras y Cambio Climático

Fuentes: Stachowicz et al., 2002;

Hellmann et al., 2008;

Low, 2008; U.S. EPA,

2008. Congreso Mexicano de Ecología. Mérida, Yucatán, Noviembre 2008

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.

Especies Invasoras y Cambio Climático

Fuentes: Hellmann et al., 2008;

Low, 2008

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Introducción y Antecedentes: Consecuencias del CCG

Se han propuesto las siguientes consecuencias principales del CCG sobre las especies invasoras 3, 11

Especies Invasoras y Cambio Climático

Fuentes: Hellmann et al., 2008;

U.S. EPA, 2008.

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.

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Parte 2

Hallazgos y casos de estudio

Hallazgos y casos de estudio:

Patógenos que atacan a anfibios

Batrachochytrium dendrobatidis

• Declinación de los anfibios:

Debida a la concurrencia de

múltiples factores (Destrucción

de hábitat, CCG, etc).

• 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.

Distribución global de Batrachochytrium dendrobatidis (the "chytrid fungus)

Southern Day Frog

(Taudactylus diurnus) Sapo dorado (Bufo periglens)

AmphibiaWeb: Information on amphibian biology andconservation. 2008. Berkeley, California: AmphibiaWeb.

Especies Invasoras y Cambio Climático

Fuente: AmphibiaWeb

Foto: Toad's Dome

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Hallazgos y casos de estudio:

Escarabajos descortezadores en América del Norte

Escarabajo del pino

Dendroctonus ponderosae 4, 5

• Nativo de Norteamérica.

• 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

Especies Invasoras y Cambio Climático

Fuentes: Logan, 2005; Low, 2008

Foto: Ecopolitology.

Photo © Klaus Bolte

Foto: David McCombUSDA Forest Service, United States

Congreso Mexicano de Ecología. Mérida, Yucatán, Noviembre 2008

• 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

Distribución del Escarabajo del pino de Montaña en

Columbia Británica

Hallazgos y casos de estudio:

Escarabajos descortezadores en América del Norte

Especies Invasoras y Cambio Climático

Fuentes: Logan, 2005; Low, 2008

Foto: C.J. Earle

• 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.

Hallazgos y casos de estudio: Eventos meteorológicos extremos

Especies Invasoras y Cambio Climático

Fuente: Low, 2008

Congreso Mexicano de Ecología. Mérida, Yucatán, Noviembre 2008

• 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

Hallazgos y casos de estudio:

Salicaria purpúrea Lythrum salicaria (Origen: Eurasia).

Especies Invasoras y Cambio Climático

Fuentes: Middleton, 2006

Foto: Caroline Savage

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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.

Pasto cogo

(Imperata cylindrica)

Pasto Pasto africanoafricano o o

JaraguaJaragua

((HyparrheniaHyparrhenia rufarufa) )

Especies Invasoras y Cambio Climático

Fuego producido por

Adropogon gayanusFuente: Low, 2008

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• 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.

Hallazgos y casos de estudio: Efectos sobre distribución y densidades de EI

� Especies invasoras que pueden favorecerse por el incremento de

temperatura 5 :

Especies Invasoras y Cambio Climático

Fuente: Low, 2008

� 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).

Hypostomus plecostomus

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• Hydrilla verticillata incrementa su tasa de crecimiento a temperaturas más cálidas 11

Ranunculus trichophyllus

Especies Invasoras y Cambio Climático

Hallazgos y casos de estudio: Efectos sobre distribución y densidades de EI

Hydrilla verticillata

• Se asume que por el CCG, Ranunculus trichophyllus ha podido invadir recientemente lasgos de gran altitud en el Himalaya 11

Bromus tectorum

• El pasto Bromus tectorum incrementa su biomasa y producción de semillas en concentraciones más elevadas de CO2

10

Fuentes: Smith et al., 2000; U.S.EPA, 2008

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• 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

Hallazgos y casos de estudio: Especies invasoras marinas

Ascidiella aspersa Diplosoma listerianum Botrylloides violaceus

Especies Invasoras y Cambio Climático

Fuente: Stachowicz et al., 2002.

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• 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.

Hallazgos y casos de estudio: Efectos en el control biológico.

Centaurea diffusa Larinus minutus

Eventualmente, el CCG también puede afectar negativamente a organismos usados como control biológico 5.

Especies Invasoras y Cambio Climático

Fuentes: Low, 2008

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Hallazgos y casos de estudio: Efectos en el control biológico.

Especies Invasoras y Cambio Climático

• 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.

• El Programa Global sobre Especies Invasoras, ha evaluado

los riesgos de que se utilicen EI para la producción de

Agro-biocombustibles.

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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 forRule-Set Production) y Bioclim

Especies Invasoras y Cambio Climático

Hallazgos y casos de estudio: Modelos de predicción de nicho

Especies Invasoras y Cambio Climático

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Hallazgos y casos de estudio: Modelos de predicción de nicho

Projection Observed climate baseline 2.0 |

Niche Model Algorithm: Bioclim |

Cryptostegia grandiflora

Especies Invasoras y Cambio Climático

Foto: Albert Perdeck

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Hallazgos y casos de estudio: Modelos de predicción de nicho

Especies Invasoras y Cambio Climático

Paisaje del Norte de Australia invadido por Cryptostegia grandiflora

( > 700,000 ha)

Foto: Invasive Species Council, Australia.

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• 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

Hallazgos y casos de estudio: Modelos de predicción de nicho

Especies Invasoras y Cambio Climático

Centaurea maculosa

Centaurea diffusa

Fuente: Broennimann & Guisan, 2008

• 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.

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0-10 %10-20 %20-30 %30-40 %40 – 50 %50 – 60 %60 – 70 %70 – 80 %80 – 90 %90 – 100 %

a ab b

c cd d

e ef f

Predicciones geográficas para 2080.

Hallazgos y casos de estudio: Modelos de predicción de nicho

Especies Invasoras y Cambio Climático

Predicciones geográficas para el presente.

Calibración

solo con datos

de Europa

Calibración

con datos de

Europa y

Norteamérica

Calibración

solo con datos

de

Norteamérica

Fuente: Broennimann & Guisan, 2008

* Los puntos negros constituyen ocurrencias verificadas

Cardo Centaurea maculosa

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Parte 3

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

Conclusiones y recomendaciones

Especies Invasoras y Cambio Climático

* SIG, Sistemas de Información Geográfica.

* HACCP, Hazard Analysis and Critical Control Points

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• 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.

Especies Invasoras y Cambio Climático

Conclusiones y recomendaciones

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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, 79-82.

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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