Propuesta de áreas de manejo para el huiro negro chileno (Lessonia berteroana y Lessonia spicata) ante el cambio climatico

Abstract

El cambio climático es uno de los principales factores de impacto sobre la biodiversidad terrestre y marina, afectando la distribución de las especies mediante la reducción y el desplazamiento de su distribución natural, pudiendo incluso causar extinciones locales y/o regionales. El intermareal chileno está dominado por macroalgas pardas, y en particular en la zona centro-norte del país por el huiro negro (Lessonia spp.), las que son de gran importancia ecológica, al ser organismos fundacionales, así como a nivel económico al ser un producto de exportación a gran escala. Desde una perspectiva ecológica, estudios genéticos evidenciaron la existencia de dos especies hermanas disyuntas: Lessonia berteroana desde 29ºS al Norte y L. spicata 29ºS al Sur, cuya zona de solapamiento posee una distribución parchosa con barreras geográficas a pequeña escala (e.g. playa arenosa). Desde la perspectiva económica, estas especies son un recurso pesquero relevante, con una demanda creciente para la producción de ficocoloides a nivel mundial. Dada la importancia ecológica y socioeconómica de estas especies, el conocer la distribución geográfica, su nicho climático y en qué áreas las poblaciones podrían mantenerse, reducirse o expandirse ante el cambio climático, es crucial para tomar medidas de manejo que permitan su preservación y manejo. Por lo tanto, el objetivo de este trabajo es predecir la distribución presente y futura para los escenarios de cambio climático de las distintas rutas de concentración representativa 2.6, 4.5, 6.0 y 8.5 para L. berteroana y L. spicata, mediante el uso de modelos de distribución de especies (MDE), y evaluar qué áreas podrían actuar como refugios climáticos, zonas de pérdida o zonas de expansión a través de la sobreposición de la distribución potencial entre los modelos climáticos actuales y al 2050. Para ello, se realizó una búsqueda exhaustiva de sinonimias, y datos de ocurrencia de GBIF, SUBPESCA y consultas bibliográficas. Se generaron modelos de distribución de especies basados en algoritmo de máxima entropía, que estima la idoneidad del hábitat a partir de la ocurrencia utilizando MaxEnt v.3.3.3. En relación con las capas climáticas, se incorporaron 8 variables ambientales oceánicas extraídas de Bio-ORACLE. Además, se agregó un análisis adicional, limitando la distribución potencial futura a las condiciones batimétricas que las especies habitan en la actualidad. Los resultados confirman una concordancia entre la diferenciación a nivel genético y a nivel de nicho climático de L. berteroana y L. spicata, con una clara distribución disyunta a lo largo de la costa, pero manteniendo una zona difusa en el área de solapamiento de ambas especies. En cuanto a las áreas de reducción, refugio y expansión de la distribución potencial, para L. berteroana se predice un 66,62% de reducción, 33,38% de refugio y un área de expansión de 225 km2. Mientras que para L. spicata, el área de reducción corresponde a un 54,79%, con un área de refugio del 45,21% del área presente, y finalmente el área de expansión corresponde a un 2.765 km2. Las condiciones futuras predicen que en el caso de L. berteroana la zonas de Huasco, Totoralillo Norte y Punta Talquilla podrían actuar como refugios climáticos, las cuales se podrían proteger mediantes planes de manejo más activos considerando el cambio climático. Las áreas de reducción corresponderían a la zona que se encuentra entre Ica y Taltal, donde es posible proponer áreas destinadas directamente a la restauración mediante cepas que sean más resistentes al cambio climático. En el caso de L. spicata, las localidades de Coronel, Corral y Ancud podrían actuar como refugios climáticos, y las áreas de reducción corresponderian a la zona que se encuentra entre Huasco y Chanco. Por lo tanto, las áreas de refugio, de reducción y expansión podrían estar sujetas a esfuerzos de manejo concretos, así como para implementar políticas ambientales adaptadas a las nuevas condiciones ambientales. En este escenario, la modelación del nicho climático (MDE) bajo condiciones actuales y futuras en L. spicata y L. berteroana es una potente herramienta metodológica que permitiría planificar desde ya en áreas geográficas específicas un manejo, repoblamiento y/o restauración de estas especies para reducir la vulnerabilidad a fluctuaciones ambientales catastróficas, que podrían generar una crisis ambiental y socioeconómica de la pesquería del huiro y sus servicios ecosistémicos.

Climate change is one of the main factors impacting terrestrial and marine biodiversity, affecting the distribution of species through the reduction and displacement of their natural distribution, and may even cause local and/or regional extinctions. The Chilean intertidal is dominated by brown macroalgae (Lessonia spp.), which are of great ecological importance, as they are foundational organisms, as well as at an economic level, as they are a large-scale export product. From an ecological perspective, genetic studies have shown the existence of two disjunct sister species: Lessonia berteroana from 29ºS to the north and L. spicata 29ºS to the south, whose overlapping zone has a patchy distribution with small-scale geographic barriers (e.g. sandy beach). From an economic perspective, these species are a relevant fishery resource, with a growing demand for the production of phycocolloids worldwide. Given the ecological and socioeconomic importance of these species, knowing the geographic distribution, their climatic niche and in which areas populations could be maintained, reduced or expanded in the face of climate change, is crucial to take management measures that allow their preservation. Therefore, the objective of this work is to predict the current and projected (2050) distribution for climate change scenarios of the representative concentration pathway (RCP) 2.6, 4.5, 6.0 and 8.5 for L. berteroana and L. spicata, by using species distribution models (SDM), and to evaluate which areas could act as climatic refuges, loss zones or expansion zones through the overlap of the potential distribution between the current and 2050 climate models. For this purpose, an exhaustive search of synonymies and occurrence data from GBIF, SUBPESCA and bibliographic consultations was carried out. Species distribution models were generated based on maximum entropy algorithm, which estimates habitat suitability from occurrence using MaxEnt v.3.3.3. In relation to the climate layers, 8 oceanic environmental variables extracted from Bio-ORACLE were incorporated. In addition, an additional analysis was added, limiting the potential projected (2050) distribution to the bathymetric conditions that the species currently use. The results confirm for L. berteroana and L. spicata a concordance between differentiation at the genetic level and at the climatic niche level, with a clear disjunct distribution along the coast, but maintaining a diffuse zone in the overlapping area of both species. Regarding the reduction, refuge and expansion areas of the potential distribution, for L. berteroana a 66.62% reduction, 33.38% refuge and an expansion area of 225 km2 are predicted. While for L. spicata, the reduction area corresponds to 54.79%, with a refuge area of 45.21% of the present area, and finally the expansion area corresponds to 2,765 km2. Projected (2050) conditions predict that in the case of L. berteroana the areas of Huasco, Totoralillo Norte and Punta Talquilla could act as climatic refuges, which could be protected through more active management plans considering climate change. The reduction areas correspond to the zone between Ica and Taltal, where it is possible to propose areas directly destined for restoration using strains that are more resistant to climate change. In the case of L. spicata, the localities of Coronel, Corral and Ancud could act as climatic refuges, and the reduction areas would correspond to the zone between Huasco and Chanco. Therefore, the refuge, reduction and expansion areas could be subject to concrete management efforts, as well as to implement environmental policies adapted to the new environmental conditions. In this scenario, the modeling of the climatic niche (SDM) under current and future (2050) conditions in L. spicata and L. berteroana is a powerful methodological tool that would allow planning from now on in specific geographic areas a management, repopulation and/or restoration of these species to reduce vulnerability to catastrophic and unpredictable environmental fluctuations, which could generate an environmental and socioeconomic crisis of the huiro fishery and its ecosystem services.