Expansión de plantas exóticas en Chile y el rol del uso del suelo

Transcripción

1 Expansión de plantas exóticas en Chile y el rol del uso del suelo Javier A. Figueroa Ortiz CEAUP y Escuela de Arquitectura del Paisaje, Universidad Central de Chile.

2 BARRERA GEOGRAFICA Introducción de especies exóticas Teline monspessulana

3 BARRERAS REPRODUCTIVAS Y AMBIENTALES LOCALES Naturalización Población de Teline se autoperpetúa

4 Invasión BARRERAS DE DISPERSIÓN Y AMBIENTALES EN UNA REGIÓN Población de Teline se expande

5 Plantas invasivas exóticas en Chile Ulex europeus Pino radiata

6 Lolium multiflorum Acacia caven Bromus diandrus Eschscholzia californica

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8 Efectos positivos de las malezas naturalizadas Forraje de bajo costo. Conservación de suelos. Medicinas. Alimentos.

9 Efectos negativo de tipo monetario de las malezas Pérdida entre 10-15% de la producción agroforestal. > US$ 20 millones se gastan en importar herbicidas. Se debe agregar costos de aplicación y comercialización.

10 Informe de la Convención de la Biodiversidad Mundial (PNUMA)

11 Pérdida Global de Diversidad Biológica Pérdida y degradación de hábitat Cambio Climático Contaminación y Carga de nutrientes Especies exóticas invasoras

12 Introducción asistida por humanos Plantas exóticas (>3000 especies) Plantas naturalizadas (>700 especies) Plantas invasoras (Nº?) Económicos Biodiversidad Ecosistémicos Sociales Culturales Precios agrícolas Conservación Reciclaje de nutrientes Migraciones humanas Pérdida de pertinencia cultural

13 Por qué se expanden las plantas exóticas y cuál es el rol del uso del suelo

14 EL TEMA DE LA EXPANSIÓN DE ESPECIES EXÓTICAS ES TRANSVERSAL, FACILITA LA INTERACCIÓN ENTRE DISCIPLINAS Evolución Ecología Taxonomía Historia Economía Arquitectura del Paisaje EEE

15 Tres ámbitos que agrupan las causas de la expansión de especies exóticas Disponibilidad de especies Invasividad Invasivilidad

16 1 ÁMBITO: Disponibilidad histórica de especies exóticas

17 Primeros registros de una dinámica de introducción de plantas exóticas en Europa

18 En Chile: Consciente o inconscientemente. Impurezas de granos importados (cereales, empastadas y forraje). Plantas medicinales. Ornato. Usos como cercos vivos. Maderable y protección de suelos. En 1884 el Jardín Botánico de Santiago tiene cultivos de 2196 exóticas.

19 Quinta Normal de Santiago:> 2 mil especies exóticas cultivadas durante s. XIX

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23 1 inventario de malezas naturalizadas en Chile (Gay 1864) Origen Nº especies Porcentaje América Eurasia Cosmopolita 7 3 Pantropical 4 2 Africa 1 0,5 Australia 1 0,

24 Cummulative % Distribución acumulada de registros de herbarios de especies naturalizadas en Chile (N = 428) n= sp / year 20 10? 22 sp / year Year

25 Distribución acumulada de registros de plantas naturalizadas en la provincia de Valparaíso (N = 88 especies) Fraction of Data ? AñO Count Proportion per Bar AñO

26 Fuentes et al Registros del herbario de la Universidad de Concepción

27 Número de especies de plantas naturalizadas en cada Región administrativa de Chile Number of species Santiago, Pto. Valparaíso Concepción, Pto. Talcahuano I II III IV V RM VI VII VIII IX X XI XII Regions

28 Number of administrative regions Número promedio de regiones ocupadas por plantas naturalizadas, según el año de su primer registro en el país (N = 428) Introduction year Mínimo año de residencia P < 0,001

29 Efecto del tiempo mínimo de residencia, ciclo de vida y origen biogeográfico sobre la amplitud del rango de distribución de plantas naturalizadas en Chile (Castro et al. 2005). Fuente de Variación gl F P Año <0,000 Ciclo de vida (CV) 2 0,32 0,73 Origen biogeográfico (OB) 2 0,74 0,48 CV x OB 4 0,63 0,64 Año x OB 6 0,38 0,89 CV x Año 6 0,38 0,89 Error 404

30 Ingresadas por el Jardín Botánico de Santiago durante el siglo XIX Acacia dealbata (Mimosaceae) Verbascum thapsus (Scrophulariaceae) Briza maxima (Poacea)

31 Cynara cardunculus (Asteraceae) Ingresadas como plantas forrajeras Atriplex semibaccata (Chenopodiaceae) Cirsium vulgare (Asteraceae)

32 Rosa moschata (Rosaceae). Cicatrizante Ingresadas como plantas medicinales Ammi visnaga (Apiaceae). Broncodilatador Anthemis cotula (Asteraceae). Digestivo

33 Rubus constrictus (Rosaceae) Ingresadas para uso de cerco vivo Rubus ulmifolius (Rosaceae)

34 Ingresadas como plantas ornamentales Teline monspessulana (Fabaceae) Helianthus tuberosus (Asteraceae) Lamarkia aurea (Poaceae) Chrysanthemum coronarium (Asteraceae)

35 2 ÁMBITO: Invasividad de las especies exóticas

36 Son los rasgos biológicos los que permiten a una especies expandir en su rango nativo y los que facilitan la invasión de nuevos continentes? Hipótesis del Invasor exitoso (Roy et al. 1991). Es la similitud climática una condición (suficiente y necesaria) para que ocurra la naturalización de especies exóticas? Hipótesis Homoclimática (Forcella &Wood 1984, Forcella et al. 1986).

37 Intercambio de las especies de Bromus en las 5 regiones de clima Mediterráneo

38 Relación entre regiones climáticas mediterráneas ocupadas y zonas climáticas ocupadas en el continente nativo

39 Relación entre latitud de origen y latitud en los nuevos hábitat para especies exótica Sax 2001 Latitude

40 Sitio de estudio: Provincia de Valparaíso entre Olmué y Casablanca Figueroa et al. 2011

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42 Efecto del tiempo mínimo de residencia, ciclo de vida y origen biogeográfico sobre la frecuencia de plantas naturalizadas en provincia de Valparaíso (Figueroa et al. 2010). Fuente de variación gl F P Año 2 0,04 0,9 Ciclo de vida 2 5,7 0,004 Origen biogeográfico 4 2,4 0,06

43 Atributos de historia de vida de plantas exóticas en Chile central Reproducción 1 Mecanismo de Dispersión 1 Tamaño semilla/fruto 1 Tipos de Latencia 2 95% hermafroditas 3,5% monoicas 1,5% diocas No concluyente No concluyente 60% latencia fisiológica 21% latencia física 11% sin latencia 1 Base de Datos de 143 especies naturalizadas (Figueroa & Castro, datos no publicados) 2 Base de Datos de 90 especies naturalizadas (Figueroa & Jaksic 2004)

44 Tolerancias ecofisiológicas de plantas naturalizadas en Chile central Especie exóticas Tolerancia Autor Anuales Erodium sp Efímeras Anuales Amplio rango de germinación (T ) Germinación en frío y bajo estrés hídrico Germinación tolerantes al estrés hídrico Suelos pobres en nutrientes Johnston et al. (1994) Olivares et al. (1990) Olivares et al. (1999) Vidiella & Armesto (1989) Gutiérrez (1993) Holmgren et al (2000) M. polymorpha Ambientes estresantes (sombra, suelos pobres y estrés hídrico) Del Pozo et al. (2002) Malvia nicaensis Altas concentraciones de Nitrógeno Torres (1999)

45 Atributos de las plantas naturalizadas comunes en Chile central Extenso tiempo de residencia Euroasiática Plantas anuales Hermafrodita Semillas con latencia Tolerantes al estrés hídrico y al estrés por nutrientes

46 3 ÁMBITO: Invasivilidad de los hábitat nativos

47 Chile central Paisaje de parches de diverso uso Fragmentos del Bosque esclerófilo secundario Dominado por pradera y espinal de Acacia caven Sitios agrícolas y forestales Áreas urbanizadas

48 En Chile central el suelo es perturbado por incendios recurrentes Conaf, 2014

49 Temporada , V Región Contreras y Figueroa 2011

50 Temporada , V Región Contreras y Figueroa 2011

51 Áreas críticas de ocurrencia de incendios cada 100 h ( ) Quintanilla & Morales 2013

52 Figueroa & Jaksic 2004 Atributos plantas exóticas presentes en Chile Porcentaje (%) Semillas requieren estratificación cálida Germinación estimulada por shock térmico Emergencia estimulada por shock térmico 46% 15% 17% Emergencia estimulada por humo 7% Otros rasgos relacionados al fuego 15% Total de especies 50

53 Sax 2002, matorral costero, Chile central

54 Lluvia de semilla en el matorral recién quemado en Chile central Gómez et al. 2011

55 Análisis comparado en las regiones mediterráneas del mundo

56 Sitio de Estudio: provincia de Valparaíso y de Santiago

57 Muestreos en sitios naturalizados Uso de suelo No. de sitios No. parcelas % del paisaje 1 1) Espinal (Acacia) ) Orilla de caminos ) Campo agrícola abandonado (>5 años) ) Plantación árboles exóticos ) Bosque nativo secundario ) Otros sitios (no urbanos) TOTAL INE 2009

58 Muestreos en sitios agrícolas Uso de suelo No. de sitios No. transectos % del paisaje 1 1) Frutales leñosos ) Hortalizas ) Cereales ) Barbecho (< 1 año) TOTAL INE 2009

59 Muestreos en áreas urbanas Uso de suelo No. de sitios No. transectos % del paisaje 1 1) Veredas ) Sitios eriazos ) Plazas ) Jardines institucionales TOTAL INE 2009

60 Vicia villosa N = 154 especies Lolium multiflorum N = 239 especies

61 19% Nativa Exótica 81%

62 Origen de la flora exótica en Chile central Origen % (flora exótica naturalizada) % (flora de maleza agrícola exótica) % (flora exótica urbana) Euroasiático Asiático Americano Oceánico Africano Otros Total

63 Las especies exóticas más frecuentes en áreas naturalizadas, agrícolas y urbanas Sitios naturalizados Sitios agrícolas Áreas urbana Especie Abundancia Especie Abundancia Especie Abundancia Sonchus 0,74 Avena barbata 0,73 Cynodon 0,97 oleraceus dactylon Polygonum 0,71 Vulpia myuros 0,73 Polygonum 0,95 aviculare aviculare Lactuca serriola 0,65 Silene gallica 0,7 Taraxacum 0,94 oficinale Senecio vulgaris 0,62 Anthemis cotula 0,7 Hordeum 0,89 murinum Chenopodium album 0,62 Hypochaeris glabra 0,64 Lactuca serriola 0,87 Convolvulus arvensis 0,62 Lolium multiflorum Malva parviflora 0,62 Vulpia bromoides 0,64 Malva parviflora 0,84 0,58 Sisymbrium irio 0,82 Malva nicaensis 0,59 Briza minor 0,55 Trifolium repens 0,8

64 TABLA 5. Número y porcentaje de especies para cada forma de vida en malezas agrícolas introducidas y especies naturalizadas en Chile central. Forma de vida Malezas introducidas Naturalizadas N % N % Caméfitas ,9 Hemicriptófitas 24 18, Macrofanerófitas ,5 Nanofanerófitas ,6 Otras Fanerófitas ,9 Terófitas , ,1 Total ,

65 Factores que podrían afectar la diversidad de plantas nativas Interacciones interespecíficas Sitios y recursos disponible Condiciones ambientales Condiciones socio-económicas Condiciones socio- demográficas

66 Riqueza leñosas vs. Riqueza hierbas 50 r = 0,274 P = 0, N especies hierbas N especies leñosas

67 Riqueza hierbas exóticas vs. Riqueza hierbas nativas r = 0,462 P < 0, N hierbas nativas N hierbas exóticas

68 Backward stepwise regressions (Av, If, Al, IDH, Tp) Variable dependiente Variable independiente R F P N especies totales N especies hierbas N especies leñosas Proporción de hierbas nativas IDH 0,321 11,115 0,001 IDH 0,295 9,267 0,003 IDH 0,217 4,799 0,031 Área Verde (Av) 0,385 4,802 0,031 Índice de 4,885 0,029 Fragmentación (If) Altitud (Al) 4,241 0,042

69 Backward stepwise regressions (Av, If, Al, IDH, Tp) Variable dependiente Variable independiente R F P N especies hierbas nativas Área Verde (Av) 0,441 4,272 0,041 Índice de 4,392 0,039 Fragmentación (If) Altitud (Al) 5,898 0,017 N especies leñosa nativas N especies hierbas exóticas N especies leñosas exóticas Altitud (Al) 0,211 4,541 0,036 IDH 0,228 5,315 0,023 IDH 0,213 4,623 0,034

70 Cladogramas de matrices de similitud de Jaccard (algoritmo UPGMA) Maipú Leñosas X = 17,8 Peñalolén Z = 59,6, P < 0,001 Hierbas X = 34,1 Peñalolén Maipú

71 Especies de hierbas Especies leñosas r = -0,14 P < 0, r = -0,12 P < 0,001 Indice de Similitud de Jaccard Indice de Similitud de Jaccard ,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 log distancia geográfica (m) -10 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 log distancia geográfica (m)

72 Cladogramas de matrices de similitud de Jaccard (algoritmo UPGMA) Nativas Quinta Normal X = 21,9 Las Condes Lo Barnechea Z= 28,9, P < 0,001 Exóticas X = 28,0 Peñalolén Maipú

73 Especies nativas Especies exóticas r = -0,09 P < 0, r = -0,15 P < 0,001 Similitud Florística Jaccard Indice de Similitud de Jaccard ,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 log distancia geográfica log distancia geográfica (m)

74 Conclusiones 1) RM retiene una proporción baja de plantas nativas (20%, de la cual 30% es endémica). 2) La riqueza de hierbas nativas no está restringida por la riqueza de exóticas (disponibilidad de recursos y propágulos). 3) La riqueza de hierbas y árboles exóticos está asociado al IDH (condiciones socio-económicas). 4) Las hierbas y árboles nativos se asocian a la altura, fragmentación y área verde (condiciones ambientales). 5) La composición de especies es heterogénea. La similitud entre sitios disminuye con la distancia para todos los grupos analizados (hierbas, leñosas, nativas y exóticas). 6) Las leñosas incrementan la heterogeneidad. 7) Las plantas nativas aportan heterogeneidad, las exótica homogenizan la composición de especies.

75 Conclusiones La estructura taxonómica es fuertemente coincidente entre las malezas introducidas y las especies naturalizadas en Chile central. Aunque, la contribución de las especie es distinta en sitios agrícolas y sitios naturalizados. Los sitios agrícolas serían la principal fuente de especies exóticas naturalizadas en Chile central. En Chile, se desconocen muchas de las consecuencias de las plantas exóticas sobre procesos ecosistémicos (p.e. fuego). Necesidad que la investigación, la gestión y la política hacia las invasiones biológicas sea planificada junto a las estrategias de conservación de la biodiversidad.