Módulo 2: Diversidad biológica y conservación

T.8 Causas de extinción

Calentamiento global a escala planetaria

Escenarios preocupantes para la Península Ibérica

European Commission, 2007, ECCP

Sierra de Guadarrama

Peñuelas & Boada, 2003, Global Change Biology

Cambio climático

Registros históricos

Mean air temperature reconstruction through calibration with Chironomid

frequence (Granados & Toro, 2000, Journal of Limnology)

Cambio climático

Days of snow cover during year

y = -0,8691x + 1855,1R2 = 0,1237

40

60

80

100

120

140

160

180

200

1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

Year

Day

s sn

ow c

over

Total precipitation during year

y = -84,828x + 181762R2 = 0,1007

0

5000

10000

15000

20000

25000

1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

Year

Tota

l pre

cipi

tatio

n

Mean annual temperaturey = 0,0395x - 71,954

R2 = 0,4065

4

4,5

5

5,5

6

6,5

7

7,5

8

1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

Year

Mea

n Te

mps

Giménez-Benavides 2006, Ph. D. Thesis

El cambio climático junto con la modificación de los usos del suelo tradicionales está desplazando los pisos de vegetación inferiores hacia las cumbres (Gimenez-Benavides et al 2007)

Cambio climático

Matorralización de los pastos de alta montaña de la Sierra de Guadarrama.

Laguna de los PájarosMacizo de Peñalara

Año 1.956Año 1.976Año 2009

Cambio climático

Cambio climático

Respuestas desiguales de las especies frente al cambio global (Pitelka, 1997).

Extinción Permanencia adaptándose mediante selección o plasticidad

(Savolainen et al., 2004; Jump & Peñuelas, 2005; Byars et al., 2007).

Desplazamiento a latitudes o altitudes superiores

Esencial comprender factores y procesos que marcan los límites de la distribución de las especies (Akçakaya et al., 2006; Araujo & Luoto, 2007; Thuiller et al., 2008).

Algunos factores que condicionan los límites de distribución: patrón espacial de fragmentos de hábitat compatible y

capacidad dispersora de la especie (Opdam & Wascher, 2004; Akçakaya et al., 2004; Wintle et al., 2005)

red de interacciones bióticas y su variación en los fragmentos de hábitat compatible (Araujo & Luoto, 2007)

potencial evolutivo de las poblaciones limítrofes y su capacidad de adaptación local (Savolainen et al., 2004; Byars et al., 2007).

Cambio climático

Material de estudio

El pasto psicroxerófilo de alta montaña

Material de estudio

Silene ciliata Pourret Armeria caespitosa (Gómez Ortega) Boiss. in DC

Actividades y diseño experimental

1. Distribución de especies en las comunidades de pastos de alta montaña en función del rango altitudinal, superficie y grado de aislamiento de los fragmentos.

Islands in the sky (Hewitt, 2004)

Actividades y diseño experimental2. Estructura genética y flujo genético

de poblaciones de Armeria caespitosa y Silene ciliata para caracterizar la conectividad existente entre fragmentos.

15 poblaciones x 30 individuos/población

8 cebadores SSR nucleares o AFLPs Cálculo de Fst según Weir &

Cockerham (1984) Empleo de STRUCTURE y BAPS para

determinar el número de poblaciones genéticas.

L1

M1

H1

Mountain1Peñalara Peak

1990 meters

2200 meters

2400 meters

L2

M2

H2

Mountain2Cabeza de

Hierro Peak

Altitude

Silene ciliata

Hypothesis A

L1

M1

H1

Mountain1Peñalara Peak

L2

M2

H2

Mountain2Cabeza de

Hierro Peak

Silene ciliata

Hypothesis B

L1

M1

H1

Mountain1Peñalara Peak

L2

M2

H2

Mountain2Cabeza de

Hierro Peak

Silene ciliata

Population Mtain Allele He FisLow 1 36 0.5 0.31Medium 1 46 0.55 0.48High 1 38 0.5 0.59Low 2 49 0.57 0.51Medium 2 42 0.53 0.44High 2 40 0.56 0.47

Presence of null alleles in 4 of the 6 markers.

Silene ciliata

Local adaptation and genetic structure

L1

M1

H1

Mountain1 Peñalara peak

0.09

0.21

0.11

L2

M2

H2

Mountain2Cabeza de

Hierro Peak

Fst 0.02

Fst:0.04 Fst:0.01

Fst : 0.09

Fst : 0,12

Chapuis & Estoup (2007) Mol.Biol.Evol.

FstSilene ciliata

Peñalara Peak

Cabeza de Hierro Peak

STRUCTURE analysis: 2 mountains

Pritchard et al (2000) Genetics; Evanno et al.(2005) Mol. Eco. ; Excoffier et al. 2010 Mol.Eco.Res.

Low Pops Medium Pops High Pops

Local adaptation and genetic structure

• STRUCTURE analysis: 3 altitudes

AMOVA analysis, Among groups 10.31%; p < 0.1

AMOVA analysis, Among groups 3.9%; p-value ns

Silene ciliata

Actividades y diseño experimental

3. Caracterización de las redes bipartitas de plantas-polinizadores en dos puntos del rango altitudinal. Vulnerabilidad de la red a la pérdida de elementos o a disrupciones fenológicas debido al cambio global.

Matrices de adyacencia Distribución de grado Anidamiento NODF (Almeida-Neto et al., 2008) y WINE (Galeano et

al., 2009) Modularidad (Guimerà & Amaral, 2005)

2256 m

1976 m

Olesen J. M. et.al. PNAS 2007;104:19891-19896

Cytisus oromediterraneus y Adenocarpus hispanicus son arbustos que ascienden y cuentan con una floración muy intensa y sincrónica que solapa con la floración del pasto

¿Se integran en la red mutualista planta-polinizador alterando su estructura y funcionalidad?

Actividades y diseño experimental

• 2 parcelas de 100X60 m x localidad• Contactos: 10 transec. de 60X10 m.• Abund. floral: 10 transec. de 60X1 m.• Abundancia insectos: trampas

• Especies de plantas → nivel de especie.• Especies de polinizadores → morfoespecies y agrupados en grupos funcionales.

100m

60m

Actividades y diseño experimental

Modularidad:Módulo 1 2 3 4 5 6

Especie de Planta

S. brevifolium

Euphrasia

Silene ciliata

S. canndollei

Solidago

Thymus

Hieracium sp.

JasioneSenecio Jurinea

Ranunculus

Rumex

Armeria

Leucanthemopsis

Gagea

Biscutella

Actividades y diseño experimental

4. Siembras recíprocas entre poblaciones de Silene ciliata a lo largo de un gradiente altitudinal con semillas obtenidas mediante cruzamientos controlados.

Evaluando adaptación local y depresión endogámica

4 plantas procedentes de linajes diferentes de cada población

3 tipos de cruzamiento: Autofecundación Fec. cruzada dentro de

pobl. Fec. cruzada entre pobl.

Actividades y diseño experimental

Resultados

Cruzamientos geitonogámicos y xenogámicos Siembras recíprocas in situ Capacidad germinativa ex situ

(Giménez-Benavides et al. 2007. Annals of Botany).

L1

M1

H1

Peñalara Peak

1990 meters (Fis: 0.35)

2200 meters (Fis: 0.39)

2400 meters (Fis: 0.47)

Altitude

Adaptación local y depresión endogámica en Silene ciliata

Resultados

Trabajos fin de grado: Proyecto AdAptA Estudio filogeográfico de Silene ciliata.

Marcadores cloroplásticos Area de distribución de la especie

Control genético de caracteres que determinan la eficacia biológica en Silene ciliata

Jardín común con poblaciones centrales y marginales Caracterización genética de Silene ciliata

utilizando marcadores microsatélite. Poblaciones distribuidas por el Sistema Central Determinación del tamaño efectivo poblacional (Ne)

Trabajos fin de grado: PGR Secure

Diseño y establecimiento  de un banco de germoplasma de comunidades vegetales

Estrategia de conservación de parientes silvestres de cultivos (PSC) en España.

Ensayos de jardín común en Lupinus angustifolius para estudiar la adaptación a condiciones de sequía.