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INVASIONES BIOLÓGICAS
TEMARIO:
Definiciones
Las invasiones biológicas como fenómeno:
Las invasiones como proceso histórico.
Características de especies invasoras y de las
comunidades invadidas
Principales hipótesis propuestas para explicar
invasiones. Respaldo de la evidencia.
Las invasiones biológicas como problema:
Impactos de especies invasoras
Control de invasiones
Charles Elton (1958) inició el
estudio de la ecología de las
invasiones
Crecimiento
exponencial en
estudios
ecológicos de
invasiones…
Richardson et al. 2008
…consecuente con
el número
(también creciente)
de casos
documentados de
especies invasoras
Número acumulado de especies invasoras, Bahía
de San Francisco (EE.UU.; Cohen y Carlton 1998)
Impacto de las invasiones
biológicas sobre la biodiversidad
Antes que nada, algunas definiciones…
El estudio de las invasiones biológicas como fenómeno:
¿Qué
requiere una
determinada
especie para
prosperar en
un
determinado
ambiente?
(Fuentes et al 2014)
El estudio de las invasiones biológicas como fenómeno:
La teoría ecológica (comunidades, sucesión ecológica) como marco para
comprender a las invasiones biológicas:
¿Qué requiere una determinada especie para prosperar en un
determinado ambiente?
(Groom et al 2005)
ATENCIÓN: Las invasiones biológicas contemporáneas son procesos únicos,
porque 1) ocurren a tasas sin precedentes y porque 2) las especies residentes
e invasoras no han compartido su historia evolutiva
(Chaneton 2010;
Keller et al 2011)
Las invasiones biológicas como fenómeno:
Un proceso histórico.
Exploraciones vikingas…725 - 1022
Viajes por el Pacífico: siglos XVI-XVIII
Viajes de exploración en Asia: 1371-1433
Las invasiones biológicas como fenómeno: Un proceso
histórico
Principales rutas de navegación, siglos XVI - XVII
Las invasiones biológicas como fenómeno: Un proceso
histórico
Canal de Suez
1869
Canal de
Panamá
1914
Main Ocean Steam Routes, 1850s to 1950s
(Carlton RBE 2010)
Las invasiones biológicas como fenómeno: Un proceso
histórico
Las rutas de navegación en la actualidad (Kareiva et al 2007)
Las invasiones biológicas como
fenómeno: Un proceso histórico
Las invasiónes biológicas involucran
combinaciones con secuencias particulares de
eventos...
No obstante, la frecuencia con que dichos
eventos se repiten suele influir sobre el éxito
de una invasión
Mamíferos introducidos en
Europa (corregido por área)
y red de caminos (Jeschke &
Genovesi 2011)
Hipótesis de presión de propágulos
(Propagule pressure hypothesis;
Lockwood et al. 2005). La presión de
propágulos o esfuerzo de introducción
depende de:
1)Número de individuos involucrados
en cada evento de liberación
2)Número de eventos de liberación por
unidad de tiempo
Características de las especies invasoras (species
invasiveness o Invasividad, sensu Londsdale 1999)
¿Por qué son (relativamente) pocas las
especies que se vuelven invasoras?
Algunas especies (como el camalote, los
estorninos europeos, las ratas) se han
comportado como “ganadores
recurrentes” que han invadido con éxito
áreas muy distantes del planeta.
¿Comparten las
especies invasoras
atributos que aumentan
significativamente sus
chances de proliferar
en una nueva área?
Características de las especies invasoras
¿Es posible confeccionar una
lista de caracteres comunes,
compartidos por los invasores
exitosos?
Si se pudiera detectar un
número de características de,
por ejemplo, insectos, plantas
vasculares acuáticas o pájaros
invasores, compartidos como
grupo, entonces se podría
predecir la identidad de futuros
invasores en estos grupos
taxonómicos!!
Limnoperna fortunei
Características de las especies invasoras
¿Es posible confeccionar una lista de caracteres comunes, compartidos por
los invasores exitosos?
Características de las especies invasoras
Dos de las características más comunes entre
especies invasoras exitosas:
1) Su asociación con actividades humanas
2) Han logrado invadir con éxito en el pasado
Características de las especies invasoras
Especies invasoras exitosas:
Su asociación con actividades humanas
(Jeschke & Strayer
2005, PNAS)
Características de las especies invasoras
Especies invasoras exitosas:
Su asociación con actividades humanas
(Jeschke &
Strayer 2006,
Global Change
Biology)
¿Existe alguna relación
entre el éxito de
invasión y la
pertenencia a un
determinado taxon?
Características de especies invasoras
¿Existe alguna relación entre el éxito de invasión
y la pertenencia a un determinado taxon?
“Las especies emparentadas con los invasores, particularmente aquellas en
el mismo género, parecen obvios candidatos a ser invasores potenciales
(Acacia, Mimosa,Cyperus). Sin embargo, en la práctica la mayoría de los
invasores biológicos tienen pocos o ningún pariente agresivo… las
evidencias circunstanciales sugieren que agrupar por relación taxonómica
ha resultado un método impreciso para predecir el potencial invasivo de
una especie (al menos, entre las especies de plantas vasculares)”.
(Mack et al 2000)
Características de especies invasoras (Invasividad):
(Groom et al 2005)
Características de especies invasoras:
Principales hipótesis propuestas para explicar las
invasiones biológicas
La vulnerabilidad de una comunidad a la invasión
¿Qué determina la invasibilidad de una comunidad?
(Community invasibility)
(Hierro RBE 2010)
Condiciones
abióticas
Enemigos naturales
Diversidad
Mutualistas
Disturbio
Otros (ej., cercanía a
puertos, historia…)
Principales hipótesis propuestas para explicar las
invasiones biológicas
1) Resistencia biótica (Biotic resistance hypothesis, sinónimo de Diversity-invasibility
hypothesis; Elton, 1958; Shea &Chesson 2002): ecosistemas con alta biodiversidad y
riqueza de especies son más resistentes contra los invasores que los ecosistemas con
baja biodiversidad.
2) Susceptibilidad de islas (Island susceptibility hipothesis, Elton, 1958;
Simberloff 1995, Shea y Chesson 2002): Las especies invasoras son más propensas a
establecerse y tienen impactos ecológicos más importantes en las islas que en los
continentes.
3) Colapso de invasiones (Invasional meltdown hiphotesis; Simberloff & Von Holle
1999): la presencia de especies invasoras en un ecosistema facilita la invasión por
especies adicionales, aumentando su probabilidad de supervivencia e impacto
ecológico.
(Jeschke et al. 2012)
Principales hipótesis propuestas para explicar las
invasiones biológicas
4) Armas novedosas (Novel weapons hypothesis, Callaway & Aschehoug 2000): en el
ambiente exótico, las especies invasoras pueden tener un ventaja competitiva frente a
las especies nativas debido a que poseen un “arma” novedosa, es decir, una
característica que es nueva en la comunidad de especies nativas residentes, por lo que
los afecta negativamente (ej., compuestos secundarios con efectos alelopáticos).
5) Liberación de enemigos (Enemy release hypothesis, Maron & Vilà 2001, Keane &
Crawley 2002): Muchos invasores llegan a las nuevas localidades como semillas,
esporas, huevos o en algún otro estado de resistencia, pero sin sus enemigos naturales
nativos que normalmente incluyen a sus competidores, predadores, herbívoros o
parásitos naturales. La ausencia de enemigos es una de las causas del éxito de
invasión.
6) Regla del 10% (Tenth Rule, Williamson & Brown 1986; Jeschke & Strayer 2005):
aproximadamente el 10% de las especies logran realizar con éxito los sucesivos pasos
consecutivos del proceso de invasión: alrededor del 10% de las especies transportadas
más allá de su área natural de distribución logran liberarse o escapar en la naturaleza
(especies introducidas), 10% de las especies introducidas serán capaces de
establecerse en la naturaleza, y alrededor del 10% de las especies establecidas se
convertirá en invasora/especie plaga.
(Jeschke et al. 2012)
Hipótesis propuestas para explicar las invasiones :
¿Qué muestra la evidencia?
¿Resistencia biótica? (Elton; 1958)
(Groom et al 2005, Jeschke & Genovesi 2011)
Hipótesis propuestas para
explicar las invasiones :
¿Resistencia biótica?:
La interpretación de Shea & Chesson
(2002; TREE)
Hipótesis propuestas para explicar las invasiones :
¿Qué muestra la evidencia?
¿Resistencia biótica? (Elton; 1958): Corrección por área (NS)
(Jeschke & Genovesi 2011)
Hipótesis propuestas para explicar las invasiones :
¿Qué muestra la evidencia?
¿Susceptibilidad de islas? (Elton; 1958)
Volvamos a ver esta figura…
La capacidad de establecerse de los
invasores parece comportarse de manera
independiente del tamaño del área a
invadir….
En resumen, el respaldo de la evidencia muestra que….
(Jeschke et al. 2012)
En resumen, el respaldo de la evidencia muestra que….
…las hipótesis relativas a la
interacción entre el invasor y el
ecosistema se comportan bien en
todo tipo de ambiente y taxon,
mientras que el respaldo a las otras
hipótesis varía de acuerdo al tipo de
ambiente o de taxon considerado
(Jeschke et al. 2012)
Más hipótesis…
Disturbios antes o durante la invasión: Los humanos
pueden favorecer las invasiones causando disturbios
súbitos y radicales en el ambiente.
Si las especies nativas no se pueden aclimatar a estos
disturbios o evolucionar, la posterior llegada de
inmigrantes pre-adaptados puede conducir
rápidamente a invasiones.
Disturbio
Más hipótesis (2)…
Cambios en la disponibilidad de recursos:
(Davis et al 2000)
En síntesis…
(Lamarque 2013)
En síntesis…
Un árbol de hipótesis…
Una aproximación jerárquica:
1)Procurar detectar cuáles hipótesis
funcionan bajo cuáles circunstancias
2)Revisar cuáles hipótesis deberían
revisarse
El proceso de invasión
Transporte
Rango nativo
Rango exótico
Proceso de invasión
Liberación
Individuos en
medio silvestre
Establecimiento e incremento en abundancia
Poblaciones silvestres
Expansión
Lag-log phase
El proceso de invasión
Los patrones y procesos que guían las invasiones suelen variar
con la escala de observación…
Tiempo
Llegada de la
especie desde
otro continente
Dispersión
Regional (rutas,
transporte
terrestre)
Dispersión en
el paisaje
(natural y
antrópica)
Regeneració
n vegetativa
Comercio internacional
Vectores antrópicos
Perturbaciones y vectores
Micrositio
Espacio
(Pauchard 2010, Pauchard et al 2012)
El estudio de las invasiones biológicas como problema:
Impactos ocasionados por las invasiones biológicas
Ecosistémico
Comunitario
Específico
Genético
Castor canadensis
Anderson et al. 2008
El estudio de las invasiones biológicas como problema:
Impacto sobre composición y estructura de la comunidad
El estudio de las invasiones biológicas como problema:
Impacto sobre composición y estructura de la comunidad
Expansión de la serpiente Boiga en
la isla de Guam y su impacto sobre
las aves de bosque
Riqueza de aves de bosque a lo
largo de los años
El estudio de las invasiones biológicas como problema:
Impacto sobre redes tróficas
El estudio de las invasiones biológicas como problema:
Impacto por cambios en el régimen
de disturbios sobre la estructura y
funcionamiento de la comunidad
El estudio de las invasiones biológicas como problema:
Más impactos…
Cambios en la estructura y funcionamiento de cuerpos de agua
El estudio de las invasiones biológicas como problema:
Más impactos…
Cambios en la estructura y funcionamiento de humedales
El estudio de las invasiones biológicas como problema:
Una especie; varios
impactos (Guichon; 2010)
Consumo de frutos y
semillas
Daños a infraestructura
Callosciurus erythraeus
Descortezamiento
El número de impactos
diferentes ocasionados
por vertebrados suele
ser mayor al que
ocasionan otras
especies invasoras
(plantas, invertebrados;
Vilá et al. 2010,
Frontiers Ecol Evol
8:135-144)
Vector de zoonosis
Manejo de invasores
Ya en 1958, Elton estableció la necesidad de
relacionar el estudio de ecología de las
invasiones con herramientas de manejo:
- Evitar arribo de invasores (prevención)
- Erradicar invasores en caso que sea posible
- Controlar invasores a niveles aceptables
El “espectro” de gestión de las especies invasoras:
Preferido o ideal
Prevención
Erradicación
Control
Menos preferido
Erradicación: La eliminación de todos los
individuos de una determinada población de
una zona definida dentro de un plazo prescrito.
Toma de decisiones en la gestión de especies invasoras
Toma de decisiones en la gestión de especies invasoras
(Hume et al 2008)
Control: Manejo integrado…
1. Control físico (manejo ambiental, ordenamiento del
medio)
2. Control químico (pesticidas, dosis, modo de
aplicación, especies no-blanco, etc.)
3. Control biológico
Control biológico
Control biológico
OJO: El control de invasores en el
contexto adecuado…(que el remedio
no termine siendo peor que la
enfermedad…)
Efecto de erradicación de cabras y
liberación de una enredadera exótica