MÉTODOS DE ANÁLISIS EN LA DETERMINACIÓN DEL POTENCIAL...

Como determinar el Impacto de especies No nativas

Ecomorfología

La medida de la forma: Morfometrías

La diversidad morfológica de una comunidad

Predicción del potencial invasivo de especies no

nativas

CLIFISH. Predicción en crustáceos no nativos

MÉTODOS DE ANÁLISIS EN LA DETERMINACIÓN DEL

POTENCIAL INVASOR EN PECES Y CRUSTÁCEOS

Dr. Antoni Lombarte Carrera, ICM-CSIC Barcelona

Impacto de especies No nativas

Ricciardi et al.(2013)


TODOS LOS MODELOS ESTÁN RELACIONADOS

Ricciardi et al.(2013)


Hipótesis basada en el cambio ambiental

Mayor variabilidad fenotípica, Mejor adaptabilidad metabólica

Sardina pilchardus

Sardinella aurita

Ramler et al. (2014)

Marras et al. (2015)

Perturbación Ambiental


Hipótesis basada en el cambio ambiental


Hipótesis basada en la estructura de comunidad

Posición Trófica

Como puede ila interacción el predador y la presaA=prey puede

influir en la éxito de un predador no nativo:

A=prey naïveté hypothesis;

B= enemy release hypothesis;

C=EICA (evolution of increased competitive ability).

Sih et al.(2010)

A

C

B


• Determinación de presas. Evaluación mediante índices

tróficos.

Desventajas:

Tiempo

Experiencia

Ventajas:

Información real

• Isotropía trófica

Desventajas:

No tenemos datos reales

Problemático si no hay desconocimiento del medio

Pocos ejemplares

Ventajas:

Más rápido

Permite una agrupación trófica mejor

Hipótesis basada en la estructura de comunidad

Modelo trófico


Hipótesis basada en características funcionales

• Funcionales (variables categóricas): comportamiento,

fecundidad, resiliencia, tamaño máximo, época de puesta,

nivel trófico, etc.

• Morfométricas: biometrías, forma del cuerpo


Hipótesis basada en características funcionales

Maire et al. (2015) Kumar et al. (2017)

Solapamiento del nicho funcional Impacto en la comunidad


Hipótesis basada en características genéticas

Hipótesis de Naturalización de Darwin asociada a la distinción filogenética

Datos genéticos

(GenBank)

Modelización cluster

(premisas, programas, etc.)

Aplicación de índices de

diversidad filogenética

(distancia filogenética media)

Strecker and Olden (2014)


Hipótesis basada en características morfológicas

Distinción filogenética

Solapamiento del nicho morfo-funcional (hipòtesis del nicho)

Azzurro et al. (2014)

Ecomorfología

Antecedentes

J.A. Allen 1877

L. arcticus

L. americanus

L. californicus L. alleni

L. townsendi

1974, Schoener: Comunidad, reparto de recursos y nicho ecológico

“Sometimes it is necessary to estimate resource differences by using

species characteristics, usually morphological, that indicate the position

of its utilization on the resource dimension”

La relación entre morfología y ambiente subyace en la evolución

Existe una correlación entre la morfología (fenotipo) y los factores físicos

del hábitat (ej. regla de Allen-Bergmann). La evolución debe entenderse

desde esta correlación comparación de datos morfológicos de aves en dos bosques tropicales

peso

long. ala

/ long. ta

rso

Karr & James 1975

M F. Muscicapidae

T F. Tyrannidae

W F. Trochilidae

Panamá

Liberia

Ecomorfología

Ciencia de síntesis que trata las interaccionesentre la morfología de los

organismos, las poblaciones y su entorno dentro del contexto de la ecología

y de la evolución (Motta et al 1995)

Antecedentes

MORFOLOGÍA NICHO OCUPADO

sinergia

MEDIO AMBIENTE

(recursos) FACTORES ENDÓGENOS

consumo

de recursos

selección

natural

Norton 1995, Bock 1965, Hutchinson 1957 NICHO OCUPADO

MORFOLOGÍA

sinergy,

performance,

behaviour

Ricklefs and Mills 1994

Ecomorfología


Antecedentes

Compactness:P2/A

Convexity: A/area

Convexity : P/perimete

Eccentricity : 4μ21,,1 + (μ2,0 − μ0,2)2/(μ2,0 +

μ0,2),

Morfometria clásica y el uso de índices


axis 1 (96.5%)

axis

2 (

1.9

%)

Euroafrican G. M. merluccius M. capensis M. paradoxus

American G. M. gayi M. bilinearis M. productus

temperate waters cold waters

Morfometria clásica y el uso de índices. Problemas:

Efecto del tamaño y la alometría

Ambigüedad de los índices


Análisis de imágenes: Contornos

Piera et al 2005


Análisis de imágenes: Contornos

Fourier Wavelets


Análisis de imágenes: Landmarks

Describe la geometría de estructuras anatómicas preservando la información a través

de los análisis posteriores

La descripción se realiza a partir de puntos anatómicamente homólogos (landmarks)

Argyropelecus olfersi

Sternoptyx diaphana

D’Arcy Thompson 1917

On Growth and form

Bookstein et al 1985

Morphometrics in evolutionary

biology

Rohlf and Marcus 1993

A revolution in morphometrics


Análisis de imágenes: Landmarks

Morfología Geométrica

Analiza los puntos homólogos globalmente

De esta manera, una configuración

de puntos se puede expresar como un

conjunto de deformaciones en relación

a una configuración de punts de referencia

.

. .

. .

.

.

.

. . .

. . .

.

.

.

. .

.

.

. .

. . .

• Medidas rápidas y fáciles de obtener

• Fáciles de medir (bajo nivel de

experiencia)

• Se pueden repetir (medidas

estandarizables)

landmarks individuales landmarks de un conjunto

Puntos de consenso Vectos de variabilidad individual


Morfología Geométrica: Relative warps Rholf 2001



1. Se indican 27 landmarks para caracterizar cada especie que forma una comunidad.

estructuras sensoriales y de alimentación

forma y tamaño relativo de la cabeza

Forma y tamaño relativo del cuerpo

Posición y forma de las aletas

Dipan

Psemax

Scorhom

Botpod

Solsol

Solsen

Concon

Mermer

Phyphy Cheluc

Sconot

Scopor

Scoscr

Corjul

Serdum

Chelab

Mulbar

Mulsur Sciumb

Poinc

Dipvu Paery

Papag

Chrchr

Sercab Litmor

Boobo

Dipsar

Warp 1 (59.61%)

Warp

2 (

16.2

1 1

%)

configuració de consens (0/0)

2. Cálculo del morfoespacio a partir del análisis multivariable (relative warps).

El morfoespacio indica el grado de diferenciación de cada especie en relación a una punto consenso

Dipan

Psemax

Scorhom

Botpod

Solsol

Solsen

Concon

Mermer

Phyphy Cheluc

Sconot

Scopor

Scoscr

Corjul

Serdum

Chelab

Mulbar

Mulsur Sciumb

Poinc

Dipvu Paery

Papag

Chrchr

Sercab Litmor

Boobo

Dipsar

Warp 1 (59.61%)

Warp

2 (

16.2

1 1

%)



valores positivos warp 1

valores negativos warp 1

El primer warp está morfològicamente

relacionato con la proporción cabeza/cuerpo

anguiliforme labriforme

Funcionalmente se relaciona con el tipo de

locomoción



Dipan

Psemax

Scorhom

Botpod

Solsol

Solsen

Concon

Mermer

Phyphy Cheluc

Sconot

Scopor

Scoscr

Corjul

Serdum

Chelab

Mulbar

Mulsur Sciumb

Poinc

Dipvu Paery

Papag

Chrchr

Sercab Litmor

Boobo

Dipsar

Warp 1 (59.61%)

Warp

2 (

16.2

1 1

%)

valores negativos warp 2

valores positivos warp 2

El segundo warp está morfológicamente

relacionado con la proporción

anchura/longitud

Horizontal Vertical

Funcionalmente se relaciona con la dirección

preferente de locomoción

Significación ecomorfológica de un morfospacio

Morfospacio basado en los dos primeros ejes (75.82% del total de la variabilidad morfológica)

Warp 1 (59.61%)

Warp

2 (

16

.21

1%

)

B boops

S dumerili

L mormyrus

M barbatus M merluccius

C lucernus

C julis

C labrosus

C conger

P maxima

S rhombus

B podas

S solea

S senegalensis

P incisus

C chromis

D annularis

D vulgaris

D sargus

P erythrinus

P pagrus

S umbra

M surmuletus

S cabrilla

S porcus

S notata

S scrofa

Epibentónicas de fondos blandos

Epibentónicas de fondos duros

Demersales de fondos blandos

Demersales de fondos duros

Nectónicas


Recasens 2006

El morfoespacio es un reflejo de la biodiversidad y la estructura interna de una comunidad.

Predicción del potencial invasivo de especies no nativas

Peces Teleósteos No nativos del Mediterráneo (especies Lessepsianas)



Determinación del morfoespacio para cada guild (grupo morfo-funcional)

wa

rp

2

warp1

S. atricauda

S. hepatus

E. costae

S. scriba

D. punctatus

D. labrax

A. anthias



El cálculo de la distancia entre todas las especies, o entre vecinos próximos

No dió resultados significativos

wa

rp

2

warp1

S. atricauda

S. hepatus

E. costae

S. scriba

D. punctatus

D. labrax

A. anthias



Delimitación del mínimo polígono que cierre todos los puntos (Convex hull)

wa

rp

2

warp1

S. atricauda

S. hepatus

E. costae

S. scriba

D. punctatus

D. labrax

A. anthias



A partir de la perpendicular que pasa por la bisectriz de dos puntos se calculan

las celdas de Voronoi del morfoespacio

wa

rp

2

warp1

S. atricauda

S. hepatus

E. costae

S. scriba

D. punctatus

D. labrax

A. anthias



Cada celda de Voronoi expresa el espacio propio de cada especie (nicho morfológico)

wa

rp

2

warp1

S. atricauda

S. hepatus

E. costae

S. scriba

D. punctatus

D. labrax

A. anthias



wa

rp

2

warp1

S. atricauda

S. hepatus

E. costae

S. scriba

D. punctatus

D. labrax

A. anthias

A. pharaonis

invasores lessepsianos

Azurro et al 2014

Hipótesis del nicho. Introduciendo una especie no nativa en el morfospacio

podemos predecir la capacidad invasora?

Predicción del potencial invasor a través del morfoespacio

Azzurro et al. (2014)




Azurro et al 2014

Introduciendo una especie no nativa en el morfoespacio podemos predecir

la capacidad invasora?

En el 73% de los casos la predicción es correcta

Original assemblage

A. boyeri

A. hepsetus

A. alosa

S. aurita

A. forskali

D. elopsoides

H. punctatus

E. teres S. delicatulus*

1951-1975

<1951



Morfología de estructuras sensoriales

(otolitos) entre especies filogenéticamente

cercanas.

Crustaceos No nativos del Mediterráneo

Replicabilidad del método morfológico en otro

grupo zoológico

Predicción sobre una taxocenòsis real

3 casos de estudio: Pagurus mbizi. Cangrejo ermitaño del Atlántico en el Mar de Alborán Munida rotllanti. Anomuro de aguas cálidas en la costa catalana Callinectes sapidus. Cangrejo no nativo en el Delta del Ebro



Pagurus mbizi. Cangrejo ermitaño del Atlántico en el Mar de Alborán

P. prideaux

A. laevis P. anachoretus

P. excavatus

P. mbizi -36.03%

-8.8% -16.56%

-31.6%



Callinectes sapidus y Dyspanopeus sayi en el Delta del Ebro

C. sapidus

D. sayi


CONCLUSIONES

Ventajas • Método rápido y sencillo

• No requiere información previa detallada de la biológica de la especie ni de la comunidad (solo composición especifica)

• Se puede aplicar en distintos grupos zoológicos, incluso con estructuras con claro significado funcional Inconvenientes • Requiere de una estandarización de las imágenes

• Información parcial de la especie y de la comunidad

• Tiene un cierto grado de imprecisión (inferior al 30%)

Muchas gracias por su atención

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POTENCIAL INVASOR EN PECES Y CRUSTÁCEOS

Dr. Antoni Lombarte Carrera, ICM-CSIC Barcelona

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