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Como determinar el Impacto de especies No nativas
Ecomorfología
La medida de la forma: Morfometrías
La diversidad morfológica de una comunidad
Predicción del potencial invasivo de especies no
nativas
CLIFISH. Predicción en crustáceos no nativos
MÉTODOS DE ANÁLISIS EN LA DETERMINACIÓN DEL
POTENCIAL INVASOR EN PECES Y CRUSTÁCEOS
Dr. Antoni Lombarte Carrera, ICM-CSIC Barcelona
Impacto de especies No nativas
Ricciardi et al.(2013)
Impacto de especies No nativas
TODOS LOS MODELOS ESTÁN RELACIONADOS
Ricciardi et al.(2013)
Impacto de especies No nativas
Hipótesis basada en el cambio ambiental
Mayor variabilidad fenotípica, Mejor adaptabilidad metabólica
Sardina pilchardus
Sardinella aurita
Ramler et al. (2014)
Marras et al. (2015)
Perturbación Ambiental
Impacto de especies No nativas
Hipótesis basada en el cambio ambiental
Impacto de especies No nativas
Hipótesis basada en la estructura de comunidad
Posición Trófica
Como puede ila interacción el predador y la presaA=prey puede
influir en la éxito de un predador no nativo:
A=prey naïveté hypothesis;
B= enemy release hypothesis;
C=EICA (evolution of increased competitive ability).
Sih et al.(2010)
A
C
B
Impacto de especies No nativas
• Determinación de presas. Evaluación mediante índices
tróficos.
Desventajas:
Tiempo
Experiencia
Ventajas:
Información real
• Isotropía trófica
Desventajas:
No tenemos datos reales
Problemático si no hay desconocimiento del medio
Pocos ejemplares
Ventajas:
Más rápido
Permite una agrupación trófica mejor
Hipótesis basada en la estructura de comunidad
Modelo trófico
Impacto de especies No nativas
Hipótesis basada en características funcionales
• Funcionales (variables categóricas): comportamiento,
fecundidad, resiliencia, tamaño máximo, época de puesta,
nivel trófico, etc.
• Morfométricas: biometrías, forma del cuerpo
Impacto de especies No nativas
Hipótesis basada en características funcionales
Maire et al. (2015) Kumar et al. (2017)
Solapamiento del nicho funcional Impacto en la comunidad
Impacto de especies No nativas
Hipótesis basada en características genéticas
Hipótesis de Naturalización de Darwin asociada a la distinción filogenética
Datos genéticos
(GenBank)
Modelización cluster
(premisas, programas, etc.)
Aplicación de índices de
diversidad filogenética
(distancia filogenética media)
Strecker and Olden (2014)
Impacto de especies No nativas
Hipótesis basada en características morfológicas
Distinción filogenética
Solapamiento del nicho morfo-funcional (hipòtesis del nicho)
Azzurro et al. (2014)
Ecomorfología
Antecedentes
J.A. Allen 1877
L. arcticus
L. americanus
L. californicus L. alleni
L. townsendi
1974, Schoener: Comunidad, reparto de recursos y nicho ecológico
“Sometimes it is necessary to estimate resource differences by using
species characteristics, usually morphological, that indicate the position
of its utilization on the resource dimension”
La relación entre morfología y ambiente subyace en la evolución
Existe una correlación entre la morfología (fenotipo) y los factores físicos
del hábitat (ej. regla de Allen-Bergmann). La evolución debe entenderse
desde esta correlación comparación de datos morfológicos de aves en dos bosques tropicales
peso
long. ala
/ long. ta
rso
Karr & James 1975
M F. Muscicapidae
T F. Tyrannidae
W F. Trochilidae
Panamá
Liberia
Ecomorfología
Ciencia de síntesis que trata las interaccionesentre la morfología de los
organismos, las poblaciones y su entorno dentro del contexto de la ecología
y de la evolución (Motta et al 1995)
Antecedentes
MORFOLOGÍA NICHO OCUPADO
sinergia
MEDIO AMBIENTE
(recursos) FACTORES ENDÓGENOS
consumo
de recursos
selección
natural
Norton 1995, Bock 1965, Hutchinson 1957 NICHO OCUPADO
MORFOLOGÍA
sinergy,
performance,
behaviour
Ricklefs and Mills 1994
Ecomorfología
La medida de la forma: Morfometrías
Antecedentes
Compactness:P2/A
Convexity: A/area
Convexity : P/perimete
Eccentricity : 4μ21,,1 + (μ2,0 − μ0,2)2/(μ2,0 +
μ0,2),
Morfometria clásica y el uso de índices
La medida de la forma: Morfometrías
axis 1 (96.5%)
axis
2 (
1.9
%)
Euroafrican G. M. merluccius M. capensis M. paradoxus
American G. M. gayi M. bilinearis M. productus
temperate waters cold waters
Morfometria clásica y el uso de índices. Problemas:
Efecto del tamaño y la alometría
Ambigüedad de los índices
La medida de la forma: Morfometrías
Análisis de imágenes: Contornos
Piera et al 2005
La medida de la forma: Morfometrías
Análisis de imágenes: Contornos
Fourier Wavelets
La medida de la forma: Morfometrías
Análisis de imágenes: Landmarks
Describe la geometría de estructuras anatómicas preservando la información a través
de los análisis posteriores
La descripción se realiza a partir de puntos anatómicamente homólogos (landmarks)
Argyropelecus olfersi
Sternoptyx diaphana
D’Arcy Thompson 1917
On Growth and form
Bookstein et al 1985
Morphometrics in evolutionary
biology
Rohlf and Marcus 1993
A revolution in morphometrics
La medida de la forma: Morfometrías
Análisis de imágenes: Landmarks
Morfología Geométrica
Analiza los puntos homólogos globalmente
De esta manera, una configuración
de puntos se puede expresar como un
conjunto de deformaciones en relación
a una configuración de punts de referencia
.
. .
. .
.
.
.
. . .
. . .
.
.
.
. .
.
.
. .
. . .
• Medidas rápidas y fáciles de obtener
• Fáciles de medir (bajo nivel de
experiencia)
• Se pueden repetir (medidas
estandarizables)
landmarks individuales landmarks de un conjunto
Puntos de consenso Vectos de variabilidad individual
La diversidad morfológica de una comunidad
Morfología Geométrica: Relative warps Rholf 2001
La diversidad morfológica de una comunidad
Morfología Geométrica: Relative warps Rholf 2001
1. Se indican 27 landmarks para caracterizar cada especie que forma una comunidad.
estructuras sensoriales y de alimentación
forma y tamaño relativo de la cabeza
Forma y tamaño relativo del cuerpo
Posición y forma de las aletas
Dipan
Psemax
Scorhom
Botpod
Solsol
Solsen
Concon
Mermer
Phyphy Cheluc
Sconot
Scopor
Scoscr
Corjul
Serdum
Chelab
Mulbar
Mulsur Sciumb
Poinc
Dipvu Paery
Papag
Chrchr
Sercab Litmor
Boobo
Dipsar
Warp 1 (59.61%)
Warp
2 (
16.2
1 1
%)
configuració de consens (0/0)
2. Cálculo del morfoespacio a partir del análisis multivariable (relative warps).
El morfoespacio indica el grado de diferenciación de cada especie en relación a una punto consenso
Dipan
Psemax
Scorhom
Botpod
Solsol
Solsen
Concon
Mermer
Phyphy Cheluc
Sconot
Scopor
Scoscr
Corjul
Serdum
Chelab
Mulbar
Mulsur Sciumb
Poinc
Dipvu Paery
Papag
Chrchr
Sercab Litmor
Boobo
Dipsar
Warp 1 (59.61%)
Warp
2 (
16.2
1 1
%)
La diversidad morfológica de una comunidad
Morfología Geométrica: Relative warps Rholf 2001
valores positivos warp 1
valores negativos warp 1
El primer warp está morfològicamente
relacionato con la proporción cabeza/cuerpo
anguiliforme labriforme
Funcionalmente se relaciona con el tipo de
locomoción
La diversidad morfológica de una comunidad
Morfología Geométrica: Relative warps Rholf 2001
Dipan
Psemax
Scorhom
Botpod
Solsol
Solsen
Concon
Mermer
Phyphy Cheluc
Sconot
Scopor
Scoscr
Corjul
Serdum
Chelab
Mulbar
Mulsur Sciumb
Poinc
Dipvu Paery
Papag
Chrchr
Sercab Litmor
Boobo
Dipsar
Warp 1 (59.61%)
Warp
2 (
16.2
1 1
%)
valores negativos warp 2
valores positivos warp 2
El segundo warp está morfológicamente
relacionado con la proporción
anchura/longitud
Horizontal Vertical
Funcionalmente se relaciona con la dirección
preferente de locomoción
Significación ecomorfológica de un morfospacio
Morfospacio basado en los dos primeros ejes (75.82% del total de la variabilidad morfológica)
Warp 1 (59.61%)
Warp
2 (
16
.21
1%
)
B boops
S dumerili
L mormyrus
M barbatus M merluccius
C lucernus
C julis
C labrosus
C conger
P maxima
S rhombus
B podas
S solea
S senegalensis
P incisus
C chromis
D annularis
D vulgaris
D sargus
P erythrinus
P pagrus
S umbra
M surmuletus
S cabrilla
S porcus
S notata
S scrofa
Epibentónicas de fondos blandos
Epibentónicas de fondos duros
Demersales de fondos blandos
Demersales de fondos duros
Nectónicas
La diversidad morfológica de una comunidad
Recasens 2006
El morfoespacio es un reflejo de la biodiversidad y la estructura interna de una comunidad.
Predicción del potencial invasivo de especies no nativas
Peces Teleósteos No nativos del Mediterráneo (especies Lessepsianas)
Predicción del potencial invasivo de especies no nativas
Peces Teleósteos No nativos del Mediterráneo (especies Lessepsianas)
Peces Teleósteos No nativos del Mediterráneo (especies Lessepsianas)
Predicción del potencial invasivo de especies no nativas
Determinación del morfoespacio para cada guild (grupo morfo-funcional)
wa
rp
2
warp1
S. atricauda
S. hepatus
E. costae
S. scriba
D. punctatus
D. labrax
A. anthias
Peces Teleósteos No nativos del Mediterráneo (especies Lessepsianas)
Predicción del potencial invasivo de especies no nativas
El cálculo de la distancia entre todas las especies, o entre vecinos próximos
No dió resultados significativos
wa
rp
2
warp1
S. atricauda
S. hepatus
E. costae
S. scriba
D. punctatus
D. labrax
A. anthias
Peces Teleósteos No nativos del Mediterráneo (especies Lessepsianas)
Predicción del potencial invasivo de especies no nativas
Delimitación del mínimo polígono que cierre todos los puntos (Convex hull)
wa
rp
2
warp1
S. atricauda
S. hepatus
E. costae
S. scriba
D. punctatus
D. labrax
A. anthias
Peces Teleósteos No nativos del Mediterráneo (especies Lessepsianas)
Predicción del potencial invasivo de especies no nativas
A partir de la perpendicular que pasa por la bisectriz de dos puntos se calculan
las celdas de Voronoi del morfoespacio
wa
rp
2
warp1
S. atricauda
S. hepatus
E. costae
S. scriba
D. punctatus
D. labrax
A. anthias
Peces Teleósteos No nativos del Mediterráneo (especies Lessepsianas)
Predicción del potencial invasivo de especies no nativas
Cada celda de Voronoi expresa el espacio propio de cada especie (nicho morfológico)
wa
rp
2
warp1
S. atricauda
S. hepatus
E. costae
S. scriba
D. punctatus
D. labrax
A. anthias
Peces Teleósteos No nativos del Mediterráneo (especies Lessepsianas)
Predicción del potencial invasivo de especies no nativas
wa
rp
2
warp1
S. atricauda
S. hepatus
E. costae
S. scriba
D. punctatus
D. labrax
A. anthias
A. pharaonis
invasores lessepsianos
Azurro et al 2014
Hipótesis del nicho. Introduciendo una especie no nativa en el morfospacio
podemos predecir la capacidad invasora?
Predicción del potencial invasor a través del morfoespacio
Azzurro et al. (2014)
Predicción del potencial invasivo de especies no nativas
Peces Teleósteos No nativos del Mediterráneo (especies Lessepsianas)
Predicción del potencial invasivo de especies no nativas
Azurro et al 2014
Introduciendo una especie no nativa en el morfoespacio podemos predecir
la capacidad invasora?
En el 73% de los casos la predicción es correcta
Original assemblage
A. boyeri
A. hepsetus
A. alosa
S. aurita
A. forskali
D. elopsoides
H. punctatus
E. teres S. delicatulus*
1951-1975
<1951
Peces Teleósteos No nativos del Mediterráneo (especies Lessepsianas)
Predicción del potencial invasivo de especies no nativas
Morfología de estructuras sensoriales
(otolitos) entre especies filogenéticamente
cercanas.
Crustaceos No nativos del Mediterráneo
Replicabilidad del método morfológico en otro
grupo zoológico
Predicción sobre una taxocenòsis real
3 casos de estudio: Pagurus mbizi. Cangrejo ermitaño del Atlántico en el Mar de Alborán Munida rotllanti. Anomuro de aguas cálidas en la costa catalana Callinectes sapidus. Cangrejo no nativo en el Delta del Ebro
CLIFISH. Predicción en crustáceos no nativos
Crustaceos No nativos del Mediterráneo
Pagurus mbizi. Cangrejo ermitaño del Atlántico en el Mar de Alborán
P. prideaux
A. laevis P. anachoretus
P. excavatus
P. mbizi -36.03%
-8.8% -16.56%
-31.6%
CLIFISH. Predicción en crustáceos no nativos
Crustaceos No nativos del Mediterráneo
Callinectes sapidus y Dyspanopeus sayi en el Delta del Ebro
C. sapidus
D. sayi
CLIFISH. Predicción en crustáceos no nativos
CONCLUSIONES
Ventajas • Método rápido y sencillo
• No requiere información previa detallada de la biológica de la especie ni de la comunidad (solo composición especifica)
• Se puede aplicar en distintos grupos zoológicos, incluso con estructuras con claro significado funcional Inconvenientes • Requiere de una estandarización de las imágenes
• Información parcial de la especie y de la comunidad
• Tiene un cierto grado de imprecisión (inferior al 30%)
Muchas gracias por su atención
MÉTODOS DE ANÁLISIS EN LA DETERMINACIÓN DEL
POTENCIAL INVASOR EN PECES Y CRUSTÁCEOS
Dr. Antoni Lombarte Carrera, ICM-CSIC Barcelona