Integrating ecophysiology, complex life histories, and niche models to forecast the impact of climate change: a mechanistic assessment of the vulnerability of European common frogs (ran temporaria)

Abstract

El clima de la Tierra está cambiando a tasas sin precedentes, amenazando la biodiversidad. En este contexto, es de vital importancia evaluar la vulnerabilidad de especies y poblaciones, lo que depende de su exposición al cambio, su sensibilidad intrínseca (estrechamente relacionado con la tolerancia fisiológica de las especies), y su capacidad de respuesta incluyendo la adaptación (p.ej. evolución del nicho) y respuestas plásticas (tanto fisiológicas como comportamentales). Si estos mecanismos se quedan cortos y los individuos no son capaces de dispersar a localidades con condiciones climáticas favorables, las poblaciones se extinguirían. Además, los ciclos de vida complejos suponen otro reto ya que distintos estadios del ciclo de vida podrían ser desproporcionadamente vulnerables a la extinción. Desgraciadamente, la mayoría de los intentos para predecir las consecuencias del cambio climático han ignorado cómo la capacidad de respuesta y vulnerabilidad cambia a lo largo de la ontogenia. En esta tesis, adopto una aproximación multidisciplinar para pronosticar el impacto del cambio climático en un anfibio: la rana bermeja (Rana temporaria). Específicamente, exploro la información que proveen las distribuciones actuales de los anfibios europeos, y, además, combino experimentos ecofisiológicos realizados sobre distintos estadios de R. temporaria (i.e. renacuajos, juveniles y adultos) que originan de poblaciones a lo largo de gradientes ambientales con modelado correlativo y mecanicista de distribución de especies. Aunque la adaptación a condiciones ambientales nuevas (i.e. evolución de nicho) parece relativamente común al nivel de especie, a nivel poblacional, la evolución del nicho térmico parece limitado, especialmente en juveniles y adultos. Estos resultados sugieren que el ritmo de evolución podría ser demasiado lento para contrarrestar el cambio climático. Por otro lado, la aclimatación a temperaturas cálidas modificó la tolerancia térmica de renacuajos y juveniles de R. temporaria. Sin embargo, la exposición temprana a altas temperaturas (i.e. durante la fase de renacuajo) no tuvo efectos arrastrados en fases posteriores. En lugar de eso, resulto en juveniles más pequeños, lo que podría reducir su supervivencia hasta la madurez. Probablemente, la aclimatación del desarrollo no va a beneficiar a esta especie de anfibio. Es más, el cambio fenológico conseguido mediante la aclimatación a corto plazo fue menor que los incrementos de temperatura esperados. Alternativamente, los modelos mecanicistas de nicho revelaron que los ajustes comportamentales (termorregulación en este caso) son clave en R. temporaria para persistir en áreas con distintos climas, a lo largo de su distribución. Por un lado, la termorregulación comportamental podría ser la responsable de la desdeñable divergencia en nichos térmicos observados en juveniles y adultos – en el caso de los renacuajos, limitaciones para termorregular en charcas someras podría favorecer la adaptación local en ese estadio. Por otro lado, la termorregulación será esencial para protegerse de los futuros incrementos de las temperaturas. Integramdo rasgos funcionales específicos de cada estadio del ciclo de vida, modelos mecanicistas de nicho y modelos correlativos de distribución de especies, demostramos que los renacuajos son el estadio climáticamente más sensible y que, en combinación con las temperaturas máximas de las charcas subyacen a la distribución geográfica de R. temporaria. Los pronósticos de la distribución de R. temporaria bajo climas en cambio arrojaron extinciones extensivas en el sur de Europa, donde alberga la mayor parte de la diversidad genética de esta especie. Por lo tanto, los planes de conservación podrían incorporar medidas dirigidas a asegurar que los puntos de aguas garantizan condiciones térmicas favorables para renacuajos de R. temporaria.