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Efectos del cambio climático sobre la biodiversidad vegetal

Las plantas alpinas son un grupo que se espera que sea muy susceptible a los impactos del cambio climático (flora alpina en Logan Pass , Parque Nacional Glacier , en Montana , Estados Unidos).

Hay una disminución continua de la biodiversidad vegetal , al igual que hay una pérdida continua de biodiversidad para muchas otras formas de vida. Una de las causas de este descenso es el cambio climático . [1] [2] [3] Las condiciones ambientales juegan un papel clave en la definición de la función y la distribución geográfica de las plantas , en combinación con otros factores, modificando así los patrones de biodiversidad. [4]

Las temporadas prolongadas de incendios pueden resultar en condiciones de quema más severas e intervalos de quema más cortos, lo que puede amenazar la biodiversidad de la vegetación nativa. [5] Además, los cambios en el hábitat de las especies o las migraciones bajo condiciones climáticas cambiantes pueden causar que las plantas no nativas [6] y las plagas afecten la diversidad de la vegetación nativa, haciendo que esta última sea menos estructuralmente funcional y más vulnerable al daño externo, [7] lo que lleva a la biodiversidad. pérdida.

Se pueden predecir los efectos que el cambio climático tendrá sobre la biodiversidad vegetal utilizando varios modelos. Los modelos bioclimáticos son los más utilizados. [8] [9]

Impactos directos

Las variables climáticas cambiantes relevantes para la función y distribución de las plantas incluyen el aumento de las concentraciones de CO 2 (ver efecto de fertilización del CO2 ), el aumento de las temperaturas globales, la alteración de los patrones de precipitación y los cambios en el patrón de eventos climáticos extremos como ciclones, incendios o tormentas.

Debido a que las plantas individuales y, por lo tanto, las especies sólo pueden funcionar fisiológicamente y completar exitosamente sus ciclos de vida bajo condiciones ambientales específicas (idealmente dentro de un subconjunto de éstas), es probable que los cambios en el clima tengan impactos significativos en las plantas desde el nivel del individuo hasta el nivel del individuo. el nivel del ecosistema o bioma .

Efectos de la temperatura

Una hipótesis común entre los científicos es que cuanto más cálida es una zona, mayor es la diversidad de plantas. Esta hipótesis se puede observar en la naturaleza, donde la mayor biodiversidad vegetal suele encontrarse en determinadas latitudes (lo que a menudo se correlaciona con un clima/temperatura específicos). [10] Las especies de plantas en ecosistemas montanos y nevados corren un mayor riesgo de pérdida de hábitat debido al cambio climático. [11] Se prevé que los efectos del cambio climático serán más graves en las montañas de latitud norte. [11]

Cambios en las distribuciones

Pino que representa una elevación del límite arbóreo de 105 m durante el período 1915-1974. Nipfjället, Suecia

Si los factores climáticos como la temperatura y las precipitaciones cambian en una región más allá de la tolerancia de la plasticidad fenotípica de una especie , entonces los cambios en la distribución de la especie pueden ser inevitables. [12] Ya existe evidencia de que las especies de plantas están cambiando sus rangos de altitud y latitud como respuesta a los cambios climáticos regionales. [13] [14] Sin embargo, es difícil predecir cómo cambiarán las áreas de distribución de las especies en respuesta al clima y separar estos cambios de todos los demás cambios ambientales provocados por el hombre, como la eutrofización , la lluvia ácida y la destrucción del hábitat . [15] [16] [17]

En comparación con las tasas de migración de especies de plantas reportadas en el pasado, el rápido ritmo del cambio actual tiene el potencial no solo de alterar la distribución de las especies, sino también de hacer que muchas especies sean incapaces de seguir el clima al que están adaptadas. [18] Las condiciones ambientales requeridas por algunas especies, como las de las regiones alpinas, pueden desaparecer por completo. Es probable que el resultado de estos cambios sea un rápido aumento del riesgo de extinción. [19] La adaptación a nuevas condiciones también puede ser de gran importancia en la respuesta de las plantas. [20]

Sin embargo, predecir el riesgo de extinción de las especies vegetales no es fácil. Por ejemplo, las estimaciones de períodos concretos de rápido cambio climático en el pasado han mostrado una extinción de especies relativamente pequeña en algunas regiones. [21] El conocimiento sobre cómo las especies pueden adaptarse o persistir frente a cambios rápidos es todavía relativamente limitado.

Ahora está claro que la pérdida de algunas especies será muy peligrosa para los humanos porque dejarán de prestar servicios. Algunos de ellos tienen características únicas que no pueden ser reemplazadas por ningún otro. [22]

La distribución de especies y especies de plantas se reducirá tras los efectos del cambio climático. [11] El cambio climático puede afectar a zonas como zonas de invernada y de reproducción de las aves. Las aves migratorias utilizan las zonas de invernada y reproducción como lugar para alimentarse y recargarse después de migrar durante largas horas. Si estas áreas resultan dañadas debido al cambio climático, eventualmente también las afectará a ellas. [23]

Los bosques de tierras bajas se hicieron más pequeños durante el último período glacial y esas pequeñas áreas se convirtieron en islas formadas por plantas resistentes a la sequía. En esas pequeñas zonas de refugiados también hay muchas plantas que dependen de la sombra. [22] A modo de ejemplo, la dinámica de los pastizales calcáreos se vio significativamente afectada debido a factores climáticos. [24]

Los cambios en la idoneidad de un hábitat para una especie impulsan cambios distributivos no sólo cambiando el área que una especie puede tolerar fisiológicamente, sino también la eficacia con la que puede competir con otras plantas dentro de esta área. Por lo tanto, los cambios en la composición de las comunidades también son un producto esperado del cambio climático.

Cambios en los ciclos de vida.

El momento de eventos fenológicos como la floración suele estar relacionado con variables ambientales como la temperatura. Por lo tanto, se espera que los entornos cambiantes conduzcan a cambios en los eventos del ciclo de vida, y estos cambios se han registrado para muchas especies de plantas. [13] Estos cambios tienen el potencial de conducir a la asincronía entre especies o cambiar la competencia entre plantas. Tanto los insectos polinizadores como las poblaciones de plantas eventualmente se extinguirán debido a la conexión desigual y confusa causada por el cambio climático. [25] Los tiempos de floración en las plantas británicas, por ejemplo, han cambiado, lo que ha llevado a que las plantas anuales florezcan antes que las perennes , y que las plantas polinizadas por insectos florezcan antes que las plantas polinizadas por el viento; con posibles consecuencias ecológicas. [26] Un estudio publicado recientemente ha utilizado datos registrados por el escritor y naturalista Henry David Thoreau para confirmar los efectos del cambio climático en la fenología de algunas especies en el área de Concord, Massachusetts . [27] Otro cambio en el ciclo de vida es el invierno más cálido, que puede provocar lluvias o sequías en verano. [24]

Riesgos de extinción

Los datos de 2018 encontraron que con 1,5 °C (2,7 °F), 2 °C (3,6 °F) y 3,2 °C (5,8 °F) de calentamiento global, más de la mitad del rango geográfico determinado climáticamente se perdería en un 8%. 16%, y 44% de especies vegetales. Esto corresponde a más del 20% de probabilidad de extinción en los próximos 10 a 100 años según los criterios de la UICN. [28] [29]

El Sexto Informe de Evaluación del IPCC de 2022 estima que, si bien con 2 °C (3,6 °F) de calentamiento global, menos del 3% de las plantas con flores correrían un riesgo muy alto de extinción, esta cifra aumenta al 10% con 3,2 °C (5,8 °F). [29]

Un metaanálisis de 2020 encontró que, si bien el 39% de las especies de plantas vasculares probablemente estaban amenazadas de extinción, solo el 4,1% de esta cifra podría atribuirse al cambio climático, predominando las actividades de cambio de uso de la tierra . Sin embargo, los investigadores sugirieron que esto puede ser más representativo del ritmo más lento de la investigación sobre los efectos del cambio climático en las plantas. En el caso de los hongos , se estima que el 9,4% está amenazado debido al cambio climático, mientras que el 62% está amenazado por otras formas de pérdida de hábitat. [30]

Viola Calcarata o violeta de montaña , que se prevé que se extinga en los Alpes suizos alrededor de 2050.

Se sabe que las especies de plantas alpinas y de montaña se encuentran entre las más vulnerables al cambio climático. En 2010, un estudio que analizó 2.632 especies ubicadas en las cadenas montañosas europeas y sus alrededores encontró que, según el escenario climático, entre el 36% y el 55% de las especies alpinas, entre el 31% y el 51% de las especies subalpinas y entre el 19% y el 46% de las especies montanas perderían más. más del 80% de su hábitat adecuado para 2070-2100. [31] En 2012, se estimó que para las 150 especies de plantas en los Alpes europeos , su distribución disminuiría, en promedio, entre un 44% y un 50% para finales de siglo; además, los retrasos en sus cambios significarían que Alrededor del 40% de su área de distribución restante pronto también se volvería inadecuada, lo que a menudo conduciría a la extinción de la deuda . [32] En 2022, se descubrió que esos estudios anteriores simulaban cambios climáticos abruptos y "escalonados", mientras que un calentamiento gradual más realista vería un repunte en la diversidad de plantas alpinas después de mediados de siglo en los escenarios de calentamiento global "intermedio" y más intenso. RCP4.5 y RCP8.5. Sin embargo, para RCP8.5, ese rebote sería engañoso, seguido por el mismo colapso de la biodiversidad a finales de siglo como se simula en los artículos anteriores. [33] Esto se debe a que, en promedio, cada grado de calentamiento reduce el crecimiento total de la población de especies en un 7%, [34] y el repunte fue impulsado por la colonización de nichos dejados por las especies más vulnerables como Androsace chamaejasme y Viola calcarata, que se extinguieron a mediados de -siglo o antes. [33]

Se estima que para 2050, el cambio climático por sí solo podría reducir la riqueza de especies de árboles en la selva amazónica entre un 31% y un 37%, mientras que la deforestación por sí sola podría ser responsable de entre un 19% y un 36%, y el efecto combinado podría alcanzar el 58%. El peor escenario del artículo para ambos factores estresantes era que solo el 53% del área original de la selva tropical sobreviviera como un ecosistema continuo para 2050, y el resto se redujera a un bloque severamente fragmentado. [35] Otro estudio estimó que la selva tropical perdería el 69% de sus especies de plantas bajo un calentamiento de 4,5 °C (8,1 °F). [36]

Otra estimación sugiere que dos especies prominentes de pastos marinos en el Mar Mediterráneo se verían sustancialmente afectadas en el peor escenario de emisiones de gases de efecto invernadero: Posidonia oceanica perdería el 75% de su hábitat para 2050 y potencialmente se extinguiría funcionalmente para 2100, mientras que Cymodocea nodosa se vería afectada sustancialmente en el peor de los casos. pierde ~46% de su hábitat y luego se estabiliza debido a la expansión a áreas previamente inadecuadas. [37]

Impactos indirectos

Es probable que todas las especies se vean afectadas directamente por los cambios en las condiciones ambientales discutidos anteriormente, y también indirectamente a través de sus interacciones con otras especies. Si bien los impactos directos pueden ser más fáciles de predecir y conceptualizar, es probable que los impactos indirectos sean igualmente importantes para determinar la respuesta de las plantas al cambio climático. [38] [39] Una especie cuya distribución cambia como resultado directo del cambio climático puede invadir el área de distribución de otra especie o ser invadida, por ejemplo, introduciendo una nueva relación competitiva o alterando otros procesos como el secuestro de carbono . [40]

El rango de hongos simbióticos asociados con las raíces de las plantas (es decir, micorrizas) [41] puede cambiar directamente como resultado del cambio climático, lo que resulta en un cambio en la distribución de la planta. [42]

Desafíos de modelar impactos futuros

Se pueden predecir los efectos que el cambio climático tendrá en la biodiversidad vegetal utilizando varios modelos, aunque los modelos bioclimáticos son los más utilizados. [8] [9]

Las predicciones precisas de los impactos futuros del cambio climático en la diversidad vegetal son fundamentales para el desarrollo de estrategias de conservación. Estas predicciones provienen en gran medida de estrategias bioinformáticas, que implican modelar especies individuales, grupos de especies como "tipos funcionales", comunidades, ecosistemas o biomas. También pueden implicar el modelado de nichos ambientales observados de especies o procesos fisiológicos observados. La velocidad del cambio climático también puede influir en la modelización de impactos futuros. [43]

Aunque útil, el modelado tiene muchas limitaciones. En primer lugar, existe incertidumbre sobre los niveles futuros de emisiones de gases de efecto invernadero que impulsan el cambio climático [44] y una incertidumbre considerable a la hora de modelar cómo afectará esto a otros aspectos del clima, como las precipitaciones o las temperaturas locales. Para la mayoría de las especies se desconoce la importancia de variables climáticas específicas para definir la distribución (por ejemplo, precipitaciones mínimas o temperatura máxima). También es difícil saber qué aspectos de una variable climática particular son más relevantes desde el punto de vista biológico, como las temperaturas promedio versus las máximas o mínimas. Los procesos ecológicos como las interacciones entre especies y las tasas y distancias de dispersión también son intrínsecamente complejos, lo que complica aún más las predicciones.

La mejora de los modelos es un área activa de investigación, con nuevos modelos que intentan tener en cuenta factores como los rasgos de la historia de vida de las especies o procesos como la migración al predecir cambios en la distribución; aunque se reconocen posibles compensaciones entre precisión regional y generalidad. [45]

También se prevé que el cambio climático interactúe con otros impulsores del cambio de la biodiversidad, como la destrucción y fragmentación del hábitat o la introducción de especies extrañas. Es posible que estas amenazas actúen en sinergia para aumentar el riesgo de extinción respecto del observado en períodos de rápido cambio climático en el pasado. [46]

Ver también

Referencias

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