Invasiones Biológicas Cátedra de Ecología, Facultad de Agronomía, UBA Biodiversidad 2016 Cátedra de Ecología, Facultad de Agronomía, UBA

Temas de la clase ¿Qué son las invasiones biológicas? Etapas del proceso de invasión. Hipótesis de invasibilidad. Diversidad y resistencia biótica. Escalas. Impacto de las especies exóticas.

Invasiones Biológicas - un problema de escala global - Son un componente de los cambios globales promovidos por la actividad humana. La mayor causa actual de extinción de especies, después de la destrucción de hábitats. La causa de pérdidas millonarias en recursos naturales, bienes y servicios ecosistémicos de difícil cuantificación ($).

Están por todas partes…

 Extinciones Locales  Homogeinización Biótica Un poco de historia: la teoría ecológica y el estudio de las invasiones biológicas. Elton 1958 Distribución de la Biota  Barreras Biogeográficas  Transporte y Disturbio Antrópico  Simplificación de Ecosistemas  Pérdida de Diversidad  Invasiones Exóticas  Extinciones Locales  Homogeinización Biótica

una historia evolutiva común. Las invasiones biológicas contemporáneas son procesos únicos, porque ocurren a tasas sin precedentes y porque las especies residentes e invasoras no han compartido una historia evolutiva común.

Perspectivas sobre el proceso de “invasión” 1. Biogeográfica: Origen de las especies y su grado de “naturalización” en las nuevas áreas de distribución. 2. Teórico-Matemática: Colonización de un sitio a partir de una población inicial de pequeño tamaño. 3. Aplicada: Impacto ecológico y/o económico negativo de especies no cultivadas (cf. maleza).

Especies “exóticas” Especies cuya presencia en un sitio se debe a la introducción accidental o intencional desde otras regiones biogeográficas y está asociada a la actividad humana. Invasoras: una vez introducidas y establecidas, mantienen poblaciones fértiles que expanden su área de distribución, con o sin asistencia humana.

Etapas del proceso de invasión Theoharides & Dukes (2007) New Phytol.

Dinámica de las Poblaciones Invasoras Rasgos de la especie Resistencia ambiental Resistencia biótica Mack et al. (2000) Ecol. Appl.

Determinantes de la Invasibilidad Presión de propágulos Resistencia ambiental (abiótica) Nichos “vacíos” Disturbios y liberación de recursos Liberación de enemigos naturales Resistencia biótica (diversidad)

El concepto de “presión de propágulos” Tamaño del propágulo introducido Frecuencia de introducción Diversidad de propágulos Diversidad genética del propágulo cuántas semillas sembrar? cuántas veces sembrar? cuántas especies sembrar? cuál es el origen de las semillas? El aumento de la presión de propágulos reduce el impacto negativo de la estocasticidad demográfica y ambiental sobre la expansión de poblaciones pequeñas (fundadoras) Simberloff (2009) Ann Rev Ecol Evol Syst.

Experimento en microcosmos Resistencia ambiental - factores abióticos - Cobertura (%) ‘83 ‘85 ‘87 ‘89 ‘91 ‘93 ‘95 ‘97 ‘99 ‘01 ‘03 Tiempo (año) Precipitación (cm) A 40 60 80 100 120 140 20 5 10 15 B Pastoreo Clausura Dicotiledóneas exóticas Chaneton (2006) Ciencia Hoy. En la Pampa Deprimida las inundaciones de alta intensidad limitan el crecimiento de las malezas exóticas de hoja ancha. Pastos Total 100 200 300 400 500 Biomasa verde (g / m2) Testigo Inundado Dicots. Experimento en microcosmos Insausti et al. (1999) Oikos.

Invasibilidad = oportunidades para ocupar un nicho ecológico. “Oportunidad de nicho”: posibilidad que ofrece una comunidad a organismos exóticos de alcanzar una tasa de crecimiento positiva a partir de una población de baja densidad. de escape: baja densidad o tasa de ataque de los enemigos naturales a los cuales es sensible el potencial invasor. de recursos: alta disponibilidad de recursos que son esenciales para un potencial invasor. Es el resultado de = producción – consumo. Shea & Chesson (2002) Trends Ecol. Evol.

Hipótesis del nicho vacío Comunidad no saturada Comunidad saturada Abundancia Abundancia Factor ambiental Factor ambiental Caracteres novedosos. Desplaza otras especies – No! Aumenta la diversidad. Caracteres redundantes. Desplaza otras especies – Si! Reduce la diversidad.

Disturbios y recursos fluctuantes Disturbio de la comunidad Enriquecimiento con recursos Davis, Grime & Thompson (2000) J. Ecol.

Hipótesis de la liberación de enemigos Comunidad nativa Comunidad invadida Invasión Keane & Crawley (2002) Trends Ecol. Evol.

El rol de los herbívoros generalistas Herbivore effect (ln +H/-H) Native Exotic Plant species Herbívoros nativos limitan la abundancia de plantas exóticas. Herbívoros exóticos reducen la abundancia de plantas nativas. Meta-análisis de experimentos de manipulación de herbívoros nativos y exóticos Parker et al. (2006) Science.

Resistencia biótica Existe una gran preocupación por los cambios en la biodiversidad de los sistemas ecológicos ... Simplificación de ecosistemas Pérdida de diversidad Invasiones exóticas Homogeinización de las biotas ¿En qué medida la pérdida de biodiversidad afecta la ‘resistencia’ de los ecosistemas a la invasión de especies exóticas?

Probabilidad de invasión Hipótesis de la resistencia biótica Baja diversidad Recurso 2 Probabilidad de invasión Recurso 1 Alta diversidad Recurso 2 Diversidad de especies Recurso 1

Efecto de la diversidad sobre la invasibilidad en experimentos manipulativos Fargione & Tilman (2005), Ecol Letters. Knops et al. (1999), Ecol Letters.

Covariación entre riqueza de especies nativas y exóticas a escalas de gran extensión espacial Lonsdale (1999), Ecology. Stohlgren et al. (1999), Ecol. Monogr.

Diversidad-Invasibilidad: escalas y mecanismos Competencia por recursos Experimentos manipulativos a escala detallada (comunidad ‘local’) # spp Exóticas # spp Nativas Stress, disturbios, pool regional Análisis de patrones de distribución a gran escala (regiones y paisajes) # spp Exóticas # spp Nativas

Factores extrínsecos e invasión Resistencia abiótica Régimen de disturbios Frecuencia de disturbio Nivel de stress ambiental Probabilidad de invasion Tamaño del pool regional Pool regional exóticas (# spp)

Patrones locales y regionales de invasión ¿hay un modelo general? número spp. exóticas número spp. nativas Shea & Chesson 2002, Trends Ecol & Evol.

¿Qué factores controlan la invasión ¿Qué factores controlan la invasión? biodiversidad y factores extrínsecos Resistencia biótica Determinantes extrínsecos Biodiversidad Biodiversidad + Factores Extrínsecos  Factores Extrínsecos + + Invasión Invasión

El rol de las exóticas: conductores y pasajeros Didham et al. (2005) Trends Ecol. Evol.

Impacto de las invasiones biológicas: “Nuevos ecosistemas” Muchas sucesiones ‘modernas’ son ensambles de especies exóticas con orígenes disímiles 25 Deyeuxia viridiflavescens 25 Bromus catharticus 25 Leersia hexandra 20 20 20 15 15 15 10 10 10 5 5 5 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10 15 20 50 Hypochaeris radicata 50 Lolium multiflorum 50 Cynodon dactylon 40 40 40 Species cover (%) 30 30 30 20 20 20 10 10 10 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10 15 20 25 Carduus acanthoides 25 Festuca arundinacea 25 Sorghum halepense 20 20 20 15 15 15 10 10 10 5 5 5 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10 15 20 Successional age (years) Tognetti et al., Biol. Conserv. (2010)

Especies exóticas invasivas: ¿fuertes o débiles? Pastizal Árbol Bosque media densidad 200 400 600 800 1000 Productividad (g/m2) 95% Bosque alta Invasión de acacia negra en pastizal post-agrícola Miranda y Chaneton (en prep.)