Especies Invasoras y El Cambio Climatico

Especies Invasoras y Cambio ClimticoUn reto para la Biologa de la Conservacin

Especies Invasoras y Cambio ClimticoUn reto para la Biologa de la Conservacin

Ignacio J. MarchPrograma Mxico

Congreso Mexicano de EcologaMrida, Yucatn, Noviembre 2008

C o n t e n i d o 1) Introduccin y antecedentes

2) Hallazgos y casos de estudio

3) Conclusiones y recomendaciones

Congreso Mexicano de Ecologa. Mrida, Yucatn, Noviembre 2008

Parte 1Introduccin y antecedentes


Introduccin y Antecedentes: Impacto de las EI sobre la biodiversidad

Las especies invasoras son la 2. causa de prdida 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 Climtico

Foto: Earth Observatory NASA

John Templeton Foundation

National Geographic




Especiesinvasoras

Prdidas

en la produccinalimentaria

Afectacin a la Salud humana

Afectacin a la infraestructurapblica y privada

Afectacin del valor paisajsticode sitios de recreacin y

tursticosRegmenes anmalos de Fuego

Prdidadirecta de

biodiversidadpor depredacin,

competencia, parasitismo, ocupacin de nicho Erosin de suelos

Desecacin de cuerpos de agua y modificacin de

caudales

Contaminacin gentica(Hibridacin, Introgresin).

Modificacin del hbitat (Ej. Luz, agua)

Alteracin de niveles trficosAgriculturaGanadera

Pesqueras

Daos a los ecosistemas

Afectacin a RecursosForestales

Alteracin de ProcesosBioqumicos

Consecuencias evolutivas



Muchas especies invasoras son consideradas como especies transformadoras que por s solas pueden modificar drsticamente las condiciones y caractersticas de los hbitat terrestres y acuticos.

Kudzu Pueraria montana Salvinia molesta


Foto: TNC Foto: C.G. Wilson


Introduccin y Antecedentes: Incertidumbre y prediccin

Se ha propuesto que las respuestas de las especies invasoras y de los mtodos de control, ante el CCG, requieren de anlisis experimentales de caso por caso y no se pueden hacer generalizaciones 8


Especies invasoras + Cambio Climtico = Sinergia Adversa

Fuente: Myers et al., 2004


Introduccin y Antecedentes: Alteracin en dinmicas ecolgicas

Los conceptos de Especies invasoras y Especies nativas deben ser revisados ante el rpido cambio en los paisajes ecolgicos 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 convertirn en tales.3. Muchas especies nativas ajustarn su distribucin a zonas en donde

no se les encontraba.

Algunas especies nativas ya estn ajustando sus distribuciones y varias estn causando desbalances en las reas colonizadas.

Las especies nativas migrarn a distintas velocidades 5

Aquellas especies nativas que presenten cambios en su distribucin pero sin tener impactos negativos sustanciales sobre la biota, los valores econmicos o la salud humana no se pueden calificar de invasoras 3


Fuentes: Hellmann et al., 2008; Low, 2008


Introduccin y Antecedentes: Adaptaciones, tolerancia y competitividad.

Las especies invasoras presentan distintas adaptaciones y caractersticas que las hacen altamente competitivas 3: Tolerantes a amplios rangos climticos. Presentan extensos rangos de distribucin. Muchas EI son ms eficientes en el uso del agua que las

especies nativas con las que compiten 5 Elevadas tasas reproductivas. Tiempos cortos de maduracin. Mecanismos eficaces de dispersin. Algunas son resistentes al fuego y a otras condiciones

extremas 3, 5


Fuentes: Hellmann et al., 2008; Low, 2008; Myers et al., 2004.


Introduccin y Antecedentes: Especies Invasoras y Fuego

Distintas EI son pirfilas y junto con el CCG generan ciclos recurrentes de fuego que favorecen su propia expansin y establecimiento 3, 5, 10.

Los intervalos de fuego, cada vez ms cortos, colocan en desventaja a muchas especies nativas adaptadas a perodos ms largos.

Los fuegos de alta frecuencia e intensidad pueden ir mermando los bancos de semillas.

El fuego recurrente elimina la cobertura del hbitat de diversas especies de fauna, exponindolas ms a los depredadores.

Pasto invasor Pasto invasor FUEGO FUEGO


Fuentes: Hellmann et al., 2008; Low, 2008; Smith et al., 2000.


Introduccin 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 ms clidas o templadas 9.

Muchas especies invasoras prosperarn mejor que las nativas en entornos de constante perturbacin provocados por regmenes de fuego anmalos, inundaciones, eventos meteorolgicos extremos y cambios en la hidrologa 5, 11.

Los nichos vacos por el abatimiento de especies nativas, pueden ser rpidamente ocupados por EI colonizadoras. En algunos casos EI de primer arribo crearn los hbitat apropiados para la entrada y establecimiento de otras EI 5.


Fuentes: Stachowicz et al., 2002; Hellmann et al., 2008; Low, 2008; U.S. EPA, 2008. Congreso Mexicano de Ecologa. Mrida, Yucatn, Noviembre 2008

Introduccin y Antecedentes: Efectos en la distribucin.

Distintos efectos del CCG pueden conectar reas antes separadas y esto puede facilitar la entrada y dispersin de especies invasoras 3:

Inundaciones : intercomunican cuerpos de agua independientes y provocan escapes de animales exticos.

Sitios de elevada altitud que al subir la temperatura son accesibles para EI que antes estaban impedidas 5.

Nuevas rutas de transportacin o destinos tursticos.

La produccin de agro-biocombustibles como respuesta al CCG puede favorecer la entrada y dispersin de EI.


Fuentes: Hellmann et al., 2008; Low, 2008


Introduccin y Antecedentes: Consecuencias del CCG

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


Fuentes: Hellmann et al., 2008; U.S. EPA, 2008.

1. Alteracin en las vas de introduccin y dispersin (Pathways).

2. Establecimiento de especies invasoras nuevas en los ecosistemas.

3. Alteracin en los impactos de las especies invasoras ya existentes en un ecosistema.

4. Alteracin en la distribucin de las especies invasoras.

5. Alteracin en la efectividad de las actividades de control.

6. Afectacin a la resiliencia de los ecosistemas a las invasiones biolgicas.


Parte 2Hallazgos y casos de estudio

Hallazgos y casos de estudio: Patgenos que atacan a anfibios

Batrachochytrium dendrobatidis

Declinacin de los anfibios: Debida a la concurrencia de mltiples factores (Destruccin de hbitat, CCG, etc).

Diversos patgenos (virus, bacterias, hongos y tremtodos), algunos favorecidos por el CCG.

Se cree que en las ltimas dos dcadas se han extinguido 168 especies de anfibios y que el 43 % de las remanentes estn en declinacin.

Distribucin 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.


Fuente: AmphibiaWeb

Foto: Toad's Dome


Hallazgos y casos de estudio: Escarabajos descortezadores en Amrica del Norte

Escarabajo del pino Dendroctonus ponderosae 4, 5

Nativo de Norteamrica. El CCG est permitiendo a los

escarabajos atacar a bosques que antes no eran vulnerables por ser ms fros estando a mayores altitudes y latitudes.

En 2005 un brote en Columbia Britnica afect una superficie de 10 millones de ha de bosque.

El tiempo de respuesta al Cambio Climtico en muchos insectos invasores es mucho ms corto que el de sus bosques hospederos 4


Fuentes: Logan, 2005; Low, 2008

Foto: Ecopolitology.

Photo Klaus Bolte

Foto: David McCombUSDA Forest Service, United States


Los bosques de Pinus albicaulis (Pino de corteza blanca) en Amrica del Norte podran desaparecer por no tener adaptaciones para resistir el ataque de escarabajos descortezadores.

Distribucin de Pinusalbicaulis

Distribucin del Escarabajo del pino de Montaa en Columbia Britnica

Hallazgos y casos de estudio: Escarabajos descortezadores en Amrica del Norte


Fuentes: Logan, 2005; Low, 2008

Foto: C.J. Earle

Eventos meteorolgicos extremos

En 1992, el Huracn Andrew provoc en Florida el escape de miles de animales exticos 5.

En 2006, el Tsunami asitico promovi invasiones de nopales en las playas de anidacin de tortugas marinas 5.

Muchos bejucos exticos prosperan masivamente despus de las perturbaciones causadas por los huracanes 5.

Hallazgos y casos de estudio: Eventos meteorolgicos extremos


Fuente: Low, 2008


Su distribucin estlimitada tanto por las temperaturas bajas como las altas: El cambio climtico modificarsustancialmente su distribucin actual como especie invasora en Amrica del N 6

Hallazgos y casos de estudio:

Salicaria purprea Lythrum salicaria (Origen: Eurasia).


Fuentes: Middleton, 2006

Foto: Caroline Savage


Introduccin y Antecedentes: Especies Invasoras y Fuego

Pastos invasores:

Dan mayor conectividad entre reas con combustibles acumulados; por ende promueven fuegos ms extensos.

Algunos promueven fuegos 8 veces ms intensos que los naturales (Ej. Pasto africano Andropogon gayanus), y por su estatura el fuego da alcance a las copas de los rboles.

Los incendios catastrficos (no naturales) liberan grandes emisiones de CO2 y as retroalimentan al CCG.

Pasto cogo(Imperata cylindrica)

Pasto Pasto africanoafricano o o JaraguaJaragua((HyparrheniaHyparrhenia rufarufa) )


Fuego producido por Adropogon gayanus

Fuente: Low, 2008


Peces tropicales de acuario liberados intencional o accidentalmente.

Poblaciones durmientes en zonas fras que requieren de hbitats ms templados (Sutherst et al., 2007).

Patgenos como Phytophthora cinnamoni que requieren humedades y temperaturas ms elevadas.

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

Especies invasoras que pueden favorecerse por el incremento de temperatura 5 :


Fuente: Low, 2008

Se ha estimado que cerca del 48 % de las especies invasoras presentes en EEUU se podran beneficiar del incremento de temperaturas para expander sus rangos de distribucin hacia el N (Zavaleta y Royval, 2002).

Hypostomus plecostomus


Hydrilla verticillata incrementa su tasa de crecimiento a temperaturas ms clidas 11

Ranunculus trichophyllus


Hallazgos y casos de estudio: Efectos sobre distribucin 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 produccin de semillas en concentraciones ms elevadas de CO2 10

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


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


Fuente: Stachowicz et al., 2002.


En el caso del cardo invasor Centaurea diffusa, el coleptero Larinus minutus introducido para su control biolgico actusinrgicamente con un sequa pronunciada y mejor su efecto.

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

Centaurea diffusa Larinus minutus

Eventualmente, el CCG tambin puede afectar negativamente a organismos usados como control biolgico 5.


Fuentes: Low, 2008


Hallazgos y casos de estudio: Efectos en el control biolgico. Especies Invasoras y Cambio Climtico

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 Sapiumsebiferum / Triadica sebifera entre otras.

El Programa Global sobre Especies Invasoras, ha evaluado los riesgos de que se utilicen EI para la produccin de Agro-biocombustibles.


Hallazgos y casos de estudio: Modelos de prediccin de nicho.

Una de las herramientas ms utilizadas es la modelacin del nicho ecolgico de las especies invasoras para predecir reas de invasin considerando las condiciones climticas futuras.Se utilizan algoritmos como GARP (Genetic Algorithm forRule-Set Production) y Bioclim


Hallazgos y casos de estudio: Modelos de prediccin de nicho




Projection Observed climate baseline 2.0 | Niche Model Algorithm: Bioclim |

Cryptostegia grandiflora


Foto: Albert Perdeck




Paisaje del Norte de Australia invadido por Cryptostegia grandiflora( > 700,000 ha)

Foto: Invasive Species Council, Australia.


Los modelos de prediccin reducen la incertidumbre cuando se considera no solo las preferencias de hbitat de las EI en su rango nativo, sino cuando se incluyen las del rango invadido 2



Centaurea maculosa

Centaurea diffusa

Fuente: Broennimann & Guisan, 2008

Centaurea maculosa originaria de Europa e invade Norteamrica.

Los modelos asumen que la EI entrar en equilibrio con los ecosistemas invadidos, lo cual difcilmente se cumple.

En Europa, en el 2080, C. maculosa podra ocurrir en Ucrania y Turqua pero ah se presenta un competidor potencial (C. diffusa).

Para el ao 2080 los rangos de distribucin de C. maculosa se reduce debido al incremento de la temperatura.


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 geogrficas para 2080.



Predicciones geogrficas para el presente.

Calibracin solo con datos de Europa

Calibracin con datos de Europa y Norteamrica

Calibracin solo con datos de Norteamrica

Fuente: Broennimann & Guisan, 2008* Los puntos negros constituyen ocurrencias verificadas

Cardo Centaurea maculosa


Parte 3Conclusiones y recomendaciones

Hay mucha incertidumbre an en la prediccin de los efectos sinrgicos sobre los ecosistemas 3

Los modelos de distribucin de nicho, en combinacin con los SIG, el conocimiento sobre su biologa y los anlisis de riesgo con mtodos como el HACCP, hacen posible orientar medidas de prevencin considerando las vas de entrada y dispersin ms probables.

Es necesario generar nuevas herramientas para el anlisis y manejo de EI que integren el tema de la interaccin entre CCG y EI 3

Ser esencial vigilar en las fronteras de su distribucin a las especies invasoras de mayor impacto 6

Conclusiones y recomendaciones


* SIG, Sistemas de Informacin Geogrfica. * HACCP, Hazard Analysis and Critical Control Points


Los sistemas de deteccin temprana / respuesta inmediata son fundamentales para prevenir invasiones masivas o mitigarlas a niveles razonables 6

Urge desarrollar investigacin estratgica que optimice la prevencin y control oportuno de EI 3

Urge aumentar la conciencia sobre las especies invasoras, su prevencin y control 5

Es conveniente remover especies exticas durmientes que pudieran ser un problema con el CCG.

Se debe evitar el uso de EI para la produccin de bio-combustibles.

Paralelamente se puede asistir a los ecosistemas a mantener o incrementar su resiliencia.


Conclusiones y recomendaciones


Referencias1. Broennimann, O., Treier, U.A., Mller-Schrer, 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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