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Efectos del cambio climático sobre la biodiversidad vegetal

Las plantas alpinas son un grupo que se espera que sea altamente susceptible a los impactos del cambio climático ( Logan Pass , en Montana, Estados Unidos).

La biodiversidad vegetal está en constante declive , al igual que ocurre con la pérdida de biodiversidad de muchas otras formas de vida. Una de las causas de este declive es el cambio climático . [1] [2] [3] Las condiciones ambientales desempeñan un papel clave en la definición de la función y la distribución geográfica de las plantas . Por lo tanto, cuando las condiciones ambientales cambian, esto puede dar lugar a cambios en la biodiversidad. [4] Los efectos del cambio climático sobre la biodiversidad vegetal se pueden predecir mediante el uso de varios modelos, por ejemplo, los modelos bioclimáticos. [5] [6]

Los hábitats pueden cambiar debido al cambio climático. Esto puede provocar que las plantas no autóctonas y las plagas afecten la diversidad de la vegetación autóctona. [7] Por lo tanto, la vegetación autóctona puede volverse más vulnerable a los daños. [8]

Otro ejemplo son los incendios forestales : si se intensifican debido al cambio climático, pueden provocar incendios más severos y con intervalos más cortos, lo que puede amenazar la biodiversidad de la vegetación nativa. [9]

Impactos directos

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

Dado que las plantas individuales y, por lo tanto, las especies, solo pueden funcionar fisiológicamente y completar con éxito sus ciclos de vida en condiciones ambientales específicas (idealmente dentro de un subconjunto de estas), es probable que los cambios en el clima tengan impactos significativos en las plantas desde el nivel del individuo hasta 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 de plantas se encuentra a menudo en determinadas latitudes (que a menudo se correlacionan con un clima/temperatura específicos). [10] Las especies de plantas en ecosistemas montañosos y nevados corren un mayor riesgo de pérdida de hábitat debido al cambio climático. [11] Se prevé que los efectos del cambio climático sean más graves en las montañas de latitud norte. [11] Se ha descubierto que el calor y la sequía como resultado del cambio climático afectan gravemente las tasas de mortalidad de los árboles, lo que pone en alto riesgo a los ecosistemas forestales. [12]

Cambios en las distribuciones

Pino que representa un aumento de 105 m del límite de altura de los árboles durante el período 1915-1974. Nipfjället, Suecia

Si los factores climáticos como la temperatura y la precipitación cambian en una región más allá de la tolerancia de la plasticidad fenotípica de una especie , entonces los cambios en la distribución de las especies pueden ser inevitables. [13] Ya hay evidencia de que las especies de plantas están cambiando sus rangos de altitud y latitud como respuesta a los cambios en los climas regionales. [14] [15] Sin embargo, es difícil predecir cómo cambiarán los rangos 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 . [16] [17] [18]

En comparación con las tasas de migración de especies vegetales registradas en el pasado, el rápido ritmo de los cambios actuales tiene el potencial no solo de alterar la distribución de las especies, sino también de hacer que muchas especies sean incapaces de adaptarse al clima al que están adaptadas. [19] Las condiciones ambientales requeridas por algunas especies, como las de las regiones alpinas, pueden desaparecer por completo. El resultado de estos cambios es probable que sea un rápido aumento del riesgo de extinción. [20] La adaptación a nuevas condiciones también puede ser de gran importancia en la respuesta de las plantas. [21]

Sin embargo, predecir el riesgo de extinción de las especies vegetales no es fácil. Las estimaciones de períodos concretos de rápido cambio climático en el pasado han mostrado que la extinción de especies fue relativamente pequeña en algunas regiones, por ejemplo. [22] El conocimiento sobre cómo las especies pueden adaptarse o persistir frente a cambios rápidos aún es relativamente limitado.

Ahora está claro que la pérdida de algunas especies será muy peligrosa para los seres humanos porque dejarán de prestar servicios. Algunas de ellas tienen características únicas que no pueden ser reemplazadas por ninguna otra. [23]

La distribución de especies y especies de plantas se reducirá debido a los efectos del cambio climático. [11] El cambio climático puede afectar áreas como las zonas de hibernación y cría de las aves. Las aves migratorias utilizan las zonas de hibernación y cría como un lugar para alimentarse y recargar energías después de migrar durante largas horas. [24] Si estas áreas se dañan debido al cambio climático, con el tiempo también las afectará. [25]

Los bosques de tierras bajas se han reducido durante el último período glaciar y esas pequeñas áreas se convirtieron en islas formadas por plantas resistentes a la sequía. En esas pequeñas áreas de refugio también hay muchas plantas que dependen de la sombra. [23] Como ejemplo, la dinámica de los pastizales calcáreos se vio afectada significativamente debido a los factores climáticos. [26]

Los cambios en la idoneidad de un hábitat para una especie impulsan cambios distributivos no solo modificando el área que una especie puede tolerar fisiológicamente, sino también la eficacia con la que puede competir con otras plantas dentro de esa área. [27] Por lo tanto, los cambios en la composición de la comunidad también son un producto esperado del cambio climático.

Cambios en los ciclos de vida

Las plantas suelen residir en lugares que son beneficiosos para sus historias de vida. [28] El momento de los eventos fenológicos , como la floración y la producción de hojas, a menudo está relacionado con variables ambientales, incluida la temperatura, que pueden alterarse por el cambio climático. [29] Por lo tanto, se espera que los entornos cambiantes conduzcan a cambios en los eventos del ciclo de vida, y estos se han registrado para muchas especies de plantas, por lo tanto, muchas especies de plantas se consideran indicadores adecuados del cambio climático. [14] [30] 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. [31] Los tiempos de floración en las plantas británicas, por ejemplo, han cambiado, lo que lleva a que las plantas anuales florezcan antes que las perennes , y las plantas polinizadas por insectos florezcan antes que las plantas polinizadas por el viento; con posibles consecuencias ecológicas. [32] Otros efectos observados también incluyen el alargamiento de las temporadas de crecimiento de ciertos cultivos agrícolas como el trigo y el maíz. [33] 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 . [34] Otro cambio en el ciclo de vida es un invierno más cálido que puede provocar lluvias de verano o sequías de verano. [26]

En última instancia, el cambio climático puede afectar la fenología y las interacciones de muchas especies de plantas y, dependiendo de su efecto, puede dificultar que una planta sea productiva. [35]

Impactos indirectos

Es probable que todas las especies se vean directamente afectadas por los cambios en las condiciones ambientales que se han analizado 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. [36] [37] 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 . [38]

El rango de un hongo simbiótico asociado con las raíces de las plantas (es decir, micorrizas) [39] puede cambiar directamente como resultado de un clima alterado, lo que resulta en un cambio en la distribución de la planta. [40]

Riesgos de extinción

Los datos de 2018 indican que, con un calentamiento global de 1,5 °C (2,7 °F), 2 °C (3,6 °F) y 3,2 °C (5,8 °F), más de la mitad de la distribución geográfica determinada por el clima se perdería en un 8 %, un 16 % y un 44 % de las especies de plantas. Esto corresponde a una probabilidad de extinción de más del 20 % en los próximos 10 a 100 años según los criterios de la UICN. [41] [42]

El Sexto Informe de Evaluación del IPCC de 2022 estima que, si bien con un calentamiento global de 2 °C (3,6 °F), menos del 3 % de las plantas con flores correrían un riesgo muy alto de extinción, este riesgo aumenta al 10 % con un calentamiento global de 3,2 °C (5,8 °F). [42]

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 estimó que el 9,4% están amenazados debido al cambio climático, mientras que el 62% están amenazados por otras formas de pérdida de hábitat. [43]

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

Se sabe que las especies de plantas alpinas y de montaña son algunas de las más vulnerables al cambio climático. En 2010, un estudio que examinó 2.632 especies ubicadas en y alrededor de las cadenas montañosas europeas encontró que, dependiendo del escenario climático, entre el 36% y el 55% de las especies alpinas, el 31% y el 51% de las especies subalpinas y el 19% y el 46% de las especies de montaña perderían más del 80% de su hábitat adecuado para 2070-2100. [44] En 2012, se estimó que para las 150 especies de plantas en los Alpes europeos , su área de distribución disminuiría, en promedio, entre un 44% y un 50% para fines 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 una deuda de extinción . [45] 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 repunte sería engañoso, seguido por el mismo colapso en la biodiversidad a fines de siglo que el simulado en los artículos anteriores. [46] Esto se debe a que, en promedio, cada grado de calentamiento reduce el crecimiento de la población total de especies en un 7%, [47] y el repunte fue impulsado por la colonización de nichos abandonados por las especies más vulnerables como Androsace chamaejasme y Viola calcarata que se extinguieron a mediados de siglo o antes. [46]

Se estima que, para el año 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 del 19 al 36 %, y el efecto combinado podría alcanzar el 58 %. El peor escenario del artículo para ambos factores de estrés preveía que solo el 53 % de la superficie original de la selva tropical sobreviviera como un ecosistema continuo para el año 2050, y el resto se reduciría a un bloque severamente fragmentado. [48] Otro estudio estimó que la selva tropical perdería el 69 % de sus especies vegetales con un calentamiento de 4,5 °C (8,1 °F). [49]

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 perdería aproximadamente el 46% de su hábitat y luego se estabilizaría debido a la expansión en áreas previamente inadecuadas. [50]

Desafíos de modelar los impactos futuros

La predicción de los efectos que tendrá el cambio climático sobre la biodiversidad vegetal se puede lograr utilizando varios modelos, sin embargo los modelos bioclimáticos son los más utilizados. [5] [6]

La mejora de los modelos es un área activa de investigación, con nuevos modelos que intentan tener en cuenta factores como los rasgos del ciclo de vida de las especies o procesos como la migración al predecir cambios en la distribución; aunque se reconocen posibles compensaciones entre la precisión regional y la generalidad. [51]

También se prevé que el cambio climático interactuará con otros factores que modifican la biodiversidad, como la destrucción y fragmentación del hábitat o la introducción de especies foráneas. Estas amenazas podrían actuar en sinergia para aumentar el riesgo de extinción en comparación con el observado en períodos de rápido cambio climático en el pasado. [52]

Véase también

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