Proyecto H2020 VULNERAWEB: Plataforma web para la predicción de la vulnerabilidad climática de las especies
- Tipo Proyecto
- Estado Completado
- Ejecución 2020 -2022
- Presupuesto asignado 160.932,48 €
- Alcance Europeo
- Comunidad Autónoma Madrid, Comunidad de
- Principal fuente de financiación Horizonte 2020
- Sitio web del proyecto http://www.vulneraweb.com/
¿Cómo, cuánto, por qué, cuándo y dónde se ven afectadas las especies por el cambio climático? Las respuestas a estas preguntas son clave para evaluar la vulnerabilidad de una especie al cambio climático. Este es el primer paso en el desarrollo de estrategias de conservación. El proyecto VULNERAWEB, financiado con fondos europeos, tiene como objetivo mejorar las predicciones actuales mediante la aplicación de los conceptos de curva de muerte térmica (TDC) y máximo térmico voluntario (VTM). El TDC representa todas las combinaciones posibles de temperatura y tiempo. La VTM representa una temperatura identificada objetivamente por los organismos como estresante. Los resultados de los análisis preliminares sugieren que estas herramientas aumentan el poder de los pronósticos producidos. El proyecto también creará una plataforma en línea para guiar la recopilación y conservación de datos relevantes y para involucrar a expertos en vulnerabilidad climática en todo el mundo.
Para responder a la primera pregunta, este proyecto MSCA ha finalizado la compilación de la mayor base de datos del mundo sobre la tolerancia térmica de los animales hasta la fecha y de los límites térmicos geográficos para estas especies. Con estos conjuntos de datos, hemos llevado a cabo una serie de análisis para identificar: : a) si la tolerancia al calor de las especies restringe las temperaturas ambientales máximas en los bordes cálidos conocidos de cada especie durante la época más calurosa del año (en adelante, Tmax), utilizando diferentes estimaciones de tolerancia al calor y Tmax; b) si los valores de Tmax se correlacionan a través de los límites térmicos geográficos de las especies; y, c) si las restricciones serán más fuertes para las especies cuya tolerancia térmica se ve más desafiada por Tmax. Las tolerancias al calor, hasta ahora medidas, muy a menudo restringen los límites térmicos geográficos de los animales (Ej. Fig. 1). Sin embargo, lo hace de manera heterogénea, la restricción siempre es más fuerte para aquellas especies que se enfrentan a temperaturas más altas por su tolerancia, en sus bordes cálidos.
En la figura, estos taxones están representados por una línea roja, mientras que las especies menos desafiadas por las altas temperaturas en sus bordes cálidos están representadas por las líneas naranja y azul. Sorprendentemente, los reptiles parecen estar menos limitados geográficamente por su tolerancia térmica que otros taxones. Además, muchos peces han alcanzado un CTmax tan alto que los libera de las restricciones de calor en la distribución geográfica, lo que contribuye a una relación sigmoide de CTmax con Tmax que contrasta con los taxones terrestres. Las relaciones encontradas socavan las prácticas generalizadas para estimar los cambios en el área de distribución de las especies y la vulnerabilidad climática basadas en parámetros menos útiles de tolerancia térmica, o en modelos puramente geográficos. Los patrones globales de restricciones de calor en las áreas de distribución geográfica de las especies deben refinarse una vez que los posibles factores de confusión puedan controlarse más a fondo (por ejemplo, plasticidad, adaptación local, interacciones bióticas), particularmente para los grupos de especies y los parámetros que mostraron correlaciones más débiles.
Para ello, sigue siendo primordial recopilar más datos experimentales sobre la tolerancia al calor en los límites térmicos geográficos de las especies. El segundo problema se ha abordado comparando por primera vez cómo diferentes representaciones de la tolerancia térmica (diferentes parámetros de tolerancia térmica frente a una curva de tiempo hasta la muerte x temperatura) podrían detectar diferentes patrones geográficos en la vulnerabilidad térmica esperada.
Estos estudios comprenden: a) un lagarto norteamericano, analizando cómo la deshidratación alteró su tolerancia térmica; b) la geografía de la vulnerabilidad térmica de las hormigas y lagartos tropicales, y, c) la observación de los plazos de aclimatación térmica en renacuajos tropicales.
Los resultados de estos estudios sugieren que la geografía de las estimaciones de vulnerabilidad térmica es muy sensible al parámetro utilizado y a su variabilidad intrínseca. Por lo tanto, los informes futuros sobre la vulnerabilidad térmica de las especies deben equilibrar la necesidad de una representación completa de la tolerancia térmica, que es lenta de obtener y estresante para los animales porque implica más experimentos de tolerancia para ellos, con la necesidad de hacer predicciones útiles basadas en medidas más prácticas y menos estresantes de tolerancia térmica. Finalmente, para hacer uso de los conocimientos adquiridos y difundir métodos sólidos y éticos para medir la tolerancia térmica, este proyecto condujo a la creación de la plataforma VulneraWeb (www.vulneraweb.com).
Se trata de una plataforma colaborativa online que utiliza la potencia de supercomputación proporcionada por la instalación Finis Terrae III del CSIC (https://www.cesga.es/cesga/el-cesga/(Se abre en una ventana nueva)) para cartografiar las poblaciones de animales climáticamente vulnerables de todo el mundo (por ejemplo, Fig. 2). Se han mostrado diferentes aspectos de la problemática de la vulnerabilidad de las especies al cambio climático y las capacidades de la plataforma tanto de forma presencial como online desde escala local a internacional a través de charlas para escuelas, seminarios y congresos internacionales online. La plataforma y sus canales en Instagram (vulnerawebglobal) y Twitter (vulneraweb) han sido creados y actualizados con novedades, con la participación de un equipo de estudiantes internacionales equilibrado en cuanto al género.
Además de descubrir nuevas reglas ecogeográficas globales (los efectos heterogéneos de la tolerancia térmica en los límites térmicos geográficos de las especies animales en todo el mundo), los análisis realizados informaron sobre las formas más prácticas de estimar la vulnerabilidad térmica entre los animales, y ese conocimiento ahora se puede transferir a través de los servicios ofrecidos por la plataforma. En este momento, VulneraWeb está ampliando su red y está lista para preparar informes al servicio de las organizaciones de conservación, desde las internacionales hasta las locales, por ejemplo, de la UICN y los municipios locales que ahora se dedican a planificar su adaptación al cambio climático.
Las correctas Previsiones de Vulnerabilidad Climática (FCV) de las especies son clave para asignar las enormes inversiones necesarias para alcanzar los objetivos de adaptación climática de Europa H2020 y de la UICN. Sin embargo, para ello hay que empezar por identificar los lugares climáticamente inadecuados para albergar las poblaciones de una especie (por ejemplo, con temperaturas excesivamente altas).
Esta información identifica sitios donde el uso actual de la tierra ya no será adecuado porque el clima será demasiado extremo para las especies relevantes para su uso (por ejemplo, especies en peligro de extinción en reservas, especies de caza o razas productivas). Este proyecto MSCA ha analizado diferentes formas en las que la tolerancia al calor puede restringir la distribución de las especies. Una cuestión central que queda por resolver es si la tolerancia al calor, medida hasta ahora por los científicos, es generalmente capaz de identificar restricciones térmicas en la distribución geográfica de las especies. Un segundo problema fundamental es mejorar la comprensión de cómo la tolerancia térmica interactúa con otros factores, como el tiempo de exposición a temperaturas estresantes en la tolerancia térmica.
Los pronósticos fiables de la vulnerabilidad climática (VCC) de las especies son clave para alcanzar los objetivos del programa Horizonte 2020. Sin embargo, la complejidad de la VCC y la enorme cantidad de datos necesarios para ello desafían los enfoques actuales y la disponibilidad de datos. Los pronósticos más avanzados utilizan medidas de la tolerancia térmica de las especies y de su capacidad para evitar el sobrecalentamiento ambiental. Aun así, estos modelos se basan en dos premisas fundamentales. En primer lugar, que una sola combinación de temperatura y tiempo de exposición inducirá la disminución de las poblaciones.
Sin embargo, innumerables combinaciones de temperatura y tiempo de exposición pueden, de hecho, matar a los individuos de una población. Una segunda premisa es que los parámetros conocidos de tolerancia térmica pueden identificar límites térmicos para la distribución geográfica de las especies. Finalmente, independientemente de si estas premisas son ciertas o no, la mayoría de las especies carecen de los datos necesarios para modelar su vulnerabilidad al cambio climático. Durante este proyecto, aplicaré, por primera vez, los conceptos de la curva de muerte térmica (CDT) y el máximo térmico voluntario (MVT) para mejorar los pronósticos.
El TDC representa todas las posibles combinaciones de temperatura y tiempo que causan daño a las poblaciones, y el VTM representa una temperatura identificada objetivamente por los organismos como estresante. Mis análisis preliminares han demostrado que estas herramientas multiplican la eficacia de los pronósticos generados y previenen sesgos drásticos introducidos por parámetros más tradicionales. En segundo lugar, comprobaré, a escala global, si los límites conocidos de las distribuciones geográficas de los animales están determinados por medidas conocidas de su tolerancia térmica. Finalmente, para canalizar los esfuerzos globales hacia la recopilación de los datos necesarios sobre las especies y la generación de pronósticos robustos, crearé una plataforma en línea para involucrar a expertos en vulnerabilidad climática de todo el mundo mediante un sistema de recompensas por acción. Esta plataforma web guiará la recopilación y la gestión de datos relevantes, y proporcionará FCV utilizando los mejores modelos disponibles y el asesoramiento de expertos internacionales.
El cambio climático no va a golpear a todas las poblaciones de especies a la vez, sino que afectará primero a las poblaciones más vulnerables de cada especie, explica Agustín Camacho Guerrero, exinvestigador del Departamento de Ecología de la Conservación de la Consejo Superior de Investigaciones Científicas(Se abre en una ventana nueva) en Madrid. "Por lo tanto, necesitamos saber qué poblaciones de especies se verán abrumadas cuando se expongan al aumento de las temperaturas ambientales. Particularmente, necesitamos saber esto en todos los rangos geográficos donde existen estas especies". "Para que este conocimiento sea procesable, necesitamos mapas precisos tanto de las temperaturas ambientales como de la tolerancia térmica de las especies, es decir, las temperaturas máximas que pueden soportar. De esta manera, podremos saber qué poblaciones tienen más probabilidades de superar la tolerancia en un lugar en particular". Plataforma mundial para mapear la resiliencia de las especies El VULNERAWEB(Se abre en una ventana nueva) La plataforma, construida desde cero en el marco del proyecto, recopila estos datos para producir mapas predictivos de especies vulnerables a nivel mundial.
Estos pueden ser utilizados, por ejemplo, por administradores de reservas naturales u otros que reciben fondos públicos para proteger la biodiversidad. Camacho(Se abre en una ventana nueva), cuya investigación se llevó a cabo con el apoyo de la Programa de acciones Marie Sklodowska-Curie(Se abre en una ventana nueva), comenzó recopilando datos de tolerancia térmica mediante la revisión de la literatura científica sobre tantas especies como fuera posible. Entre ellos se encontraban peces marinos, artrópodos, anfibios, reptiles, aves y mamíferos. Pero los científicos miden la tolerancia térmica de diferentes maneras, que no siempre identifican las temperaturas máximas a las que son viables las poblaciones de especies. "Para algunas especies, tenemos datos completos sobre la tolerancia térmica. Para otros no tenemos nada aparte de los lugares donde viven", explica Camacho. "Tuve que preparar y adaptar modelos para tener esto en cuenta". También se realizaron una gran cantidad de pruebas de laboratorio antes del proyecto durante los viajes de campo de los que formó parte. Diferentes formas de medir la tolerancia térmica Las mediciones de tolerancia térmica de la literatura científica se dividieron en tres grupos.
El primero incluyó experimentos en los que las temperaturas se elevaron a un nivel en el que un animal pierde la capacidad de locomotora. "A esto se le llama el 'máximo térmico crítico'", añade Camacho. Se realizaron comparaciones entre el "máximo térmico crítico" de peces marinos, artrópodos, anfibios y reptiles. En un segundo grupo, se registraron las temperaturas que señalan los límites del rendimiento fisiológico óptimo. "Incluso si un animal es capaz de desplazarse, después de que se supera un nivel térmico superior, el animal comienza a consumir demasiada agua y energía", señala. Este grupo incluye aves, mamíferos y lagartos. En un tercer grupo, se identificó la tolerancia térmica a partir del comportamiento animal, como el jadeo.
Se compararon diferentes comportamientos dentro de un grupo de especies en particular: los lagartos. Para ver si alguna de estas diferentes medidas de tolerancia térmica era capaz de predecir las temperaturas más cálidas a las que las especies podían mantener sus poblaciones, estas medidas se compararon con las temperaturas más cálidas registradas en el rango geográfico de cada especie. Se registró la temperatura máxima a la sombra, en un refugio a 10 cm bajo tierra o sobre rocas expuestas. "Son muchas pruebas", comenta Camacho. Pero mientras que algunas medidas de tolerancia térmica fueron malos predictores de las restricciones térmicas en los animales, otras funcionaron bien y, en particular, fueron mejores que simplemente usar las ubicaciones geográficas de las especies.
La plataforma VULNERAWEB incluye ahora 1 000 especies. "Vemos esto como una base de datos 'semilla' que se puede ampliar", agrega Camacho. Modelando el tiempo hasta la muerte La temperatura máxima tolerable no es el único factor importante, también está el tiempo que los animales están expuestos al calor estresante. Por lo tanto, los modelos teóricos sobre la disminución del tiempo hasta la muerte a medida que aumenta la temperatura se compararon con indicadores como la pérdida de locomoción y la evitación de fuentes de calor. "Esto crea varios mapas diferentes, diferentes modelos, basados en estos diferentes parámetros térmicos", dice Camacho.
- AGENCIA ESTATAL CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTIFICAS
- Ficha del proyecto CORDIS (pdf)
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