Entendiendo la distribución actual del escorpión endémico Caraboctonus keyserlingi, Pocock 1893 (Caraboctonidae), a través de su nicho térmico

Abstract

En este estudio se exploraron principalmente dos temas, la tolerancia térmica de Caraboctonus keyserlingi Pocock, 1893 (Caraboctonidae), y el efecto que tiene en su distribución. Los organismos fueron colectados en 3 localidades El Panul, Los Molles y Pichidangui. Para estudiar la tolerancia térmica los escorpiones se realizó una curva de rendimiento. En los experimentos se midió su Temperatura Crítica Máxima (𝐶��𝑇��𝑚��𝑎��𝑥��), Temperatura Crítica Mínima (𝐶��𝑇��𝑚��𝑖��𝑛��) y Temperatura Óptima (𝑇��𝑜��𝑝��𝑡��) utilizando como proxi la velocidad de Sprint, se midió también la Temperatura Preferencia (𝑇��𝑃�� ) para tres periodos: Mañana, Mediodía y Tarde utilizando para ello un gradiente termorregulado. Para analizar el efecto de estas variables se elaboró un modelo de probabilidad de distribución de especie utilizando el software MaxEnt versión 3.4.3 (Steven, 2025) y las 11 capas Bioclimática relacionadas a la temperatura disponible en WordClim versión 2.1, se analizó la relación de dicho modelo con las variables antes mencionadas a través de los índices Margen de Seguridad Térmica (TSM), Tolerancia al Calentamiento (WT) y la Diferencia entre la Temperatura Media del Trimestre Más Frío (BIO11) y la Temperatura Crítica Mínima (𝐶��𝑇��𝑚��𝑖��𝑛��), así como la amplitud del nicho térmico utilizando para ello el índice de Levins . Se cuantificó la cobertura por categoría de idoneidad para cada iteración del Bootstrap. Para evaluar los efectos en distribución a largo plazo se elaboraron modelos MaxEnt para los escenarios de cambio climático SSP126, SSP245, SSP370 y SSP585 para el periodo 2061-2080 y se analizó el desplazamiento a través de la elaboración de centroides de las áreas de mayor idoneidad los que fueron comparados con el centroide del área original. La 𝐶��𝑇��𝑚��𝑎��𝑥�� fue de 44,57 ± 3,69 °C, 𝐶��𝑇��𝑚��𝑖��𝑛�� fue de 3,05 ±4,66 °C y la 𝑇��𝑜��𝑝��𝑡�� fue de 𝑇��𝑜��𝑝��𝑡��=31,82 °C (IC 95%: 29,12–33,57 °C), por su parte los periodos de 𝑇��𝑃�� dieron como resultado dos grupos Mañana con un 𝑇��𝑃�� promedio de 22,32 °C y Medio día y Tarde con 24,38 °C, finalmente el índice de Levins fue de 0,695, estos datos dan cuenta de una especie débilmente euriterma. El modelo MaxEnt para el periodo actual indicó una posible distribución desde Iquique hasta Rancagua con una distribución continua dentro del borde costero y con un máximo de probabilidad de distribución en la región de Coquimbo, se destaca que el nicho teórico podría extenderse más al norte, sin embargo, en la actualidad no se cuentan registros para el extremo norte del País. Las áreas de cobertura para el periodo actual-SSP245 y SSP126-SSP245 mostraron diferencias significativas en la categoría de baja idoneidad mientras que periodo actual-SSP370 mostraron diferencias significativas para la categoría de idoneidad muy alta. Se destaca la concordancia entre áreas habitadas por humanos y áreas de alta probabilidad de ocurrencia de la especie. Finalmente se destaca su alta persistencia en áreas áridas, esta característica puede atribuirse en gran medida a su capacidad fisiológica de resistir las variaciones de temperaturas presentes en estas áreas y a su comportamiento críptico.

This study primarily explored two main topics: the thermal tolerance of Caraboctonus keyserlingi Pocock, 1893 (Caraboctonidae) and its effect on the species’ distribution. Specimens were collected from three localities: El Panul, Los Molles, and Pichidangui. To investigate thermal tolerance, scorpions underwent a three-week acclimation period in the laboratory, after which they were exposed to temperatures of 10, 15, 20, 25, 30, 35, 37.5, and 40°C for 15 minutes each, with measurements taken randomly on different days. Critical Thermal Maximum (𝐶�𝑇�𝑚�𝑎�𝑥�), Critical Thermal Minimum (𝐶�𝑇�𝑚�𝑖�𝑛�), and Optimal Temperature (𝑇�𝑜�𝑝�𝑡�) were assessed using sprint speed as a performance proxy. In addition, Preferred Temperature (𝑇�𝑝�) was measured using a thermoregulated gradient across three time periods: morning, midday, and afternoon. To analyze the effects of thermal variables on distribution, a species distribution probability model was developed using MaxEnt version 3,4,3 (Steven, 2025), incorporating 11 temperature-related bioclimatic layers from WorldClim version 2,1. The relationship between the model and thermal traits was assessed using the Thermal Safety Margin (TSM), Warming Tolerance (WT), and the difference between the Mean Temperature of the Coldest Quarter (BIO11) and 𝐶�𝑇�𝑚�𝑖�𝑛�. Thermal niche breadth was quantified using Levin’s niche breadth index. Habitat suitability coverage was quantified by category for each Bootstrap iteration. To evaluate long-term distribution shifts, MaxEnt models were constructed for future climate change scenarios SSP126, SSP245, SSP370, and SSP585 for the period 2061–2080. Distributional shifts were analyzed by comparing the centroids of areas with the highest suitability to the centroid of the current distribution. Results showed a 𝐶�𝑇�𝑚�𝑎�𝑥� of 44,57 ± 3,69 °C, 𝐶�𝑇�𝑚�𝑖�𝑛� of 3,05 ± 4,66 °C, and an optimal temperature (𝑇�𝑜�𝑝�𝑡�) of 31,82°C (95% CI: 29,12–33,57 °C). Preferred temperature (𝑇�𝑝�) differed between time periods, with a mean 𝑇�𝑝� of 22,32°C in the morning and 24,38 °C for midday and afternoon. Levin’s index was 0,695, indicating that C. keyserlingi is weakly eurythermic. The current MaxEnt model suggested a potential distribution range extending from Iquique to Rancagua, with a continuous coastal distribution and highest probability in the Coquimbo region. While the theoretical niche extends farther north, the northern limit is likely constrained by lack of vegetation, which limits prey availability. Significant differences in habitat suitability were observed between the current period and future SSP245 and SSP126–SSP245 scenarios in the low suitability category, and between the current and SSP370 scenario in the very high suitability category. Notably, areas of high occurrence probability overlapped with human-inhabited regions. The species' persistence in arid areas suggests its potential role as a food source for higher predators whose prey availability may be impacted by climate change.