Impactos regionales del cambio climático y de los cambios de uso del suelo sobre el riesgo de extinción de anuros en los andes de Colombia

Abstract

South American tropical Andes is one of the regions of highest interest for the conservation of world biodiversity, due to the high number of species with a narrow range that inhabit it This region is especially vulnerable due to the negative effects of climate change and habitat loss due to the accelerated transformation of its ecosystems. Climate change acts synergistically with multiple factors accelerating global population loss and amphibian extinction. On the other hand, land-use changes reduce the habitat amount available and modify landscape configuration, limit the movement of individuals between patches, and increase local extinction rates. Together, both factors modify the range of species, so spatial features related to population status, such as habitat extent and area of occupation, could be affected. In this dissertation, I evaluated how the projected changes to the different global climate change scenarios and under two regional land-use scenarios to the year 2050 modify the area of distribution and the impact on the risk of extinction in some species of anurans endemic to the Andes of Colombia. In addition, I suggest how the current and future configuration of habitats can be a good predictor of the threat categories of species on the time horizon under consideration. In the first chapter, I developed distribution models for 30 species of Andean anurans and estimated their spatial overlap with the coverages and land-uses that constitute the habitat of the species according to scientific literature. Additionally, I calculated the area of occupancy (AOO) of each species according to IUCN standard parameters. Potential changes in species distribution areas were assessed under two climate change scenarios (RCP4.5 and RCP8.5) and combined with two land-use change scenarios: (I) intensification of crop areas, and (II) intensification of pasture areas for grazing. Results show that it is essential to include land-use changes within the analysis of the risk of extinction of species, since, in their interaction with climate change scenarios, some species increased their risk of extinction in greater proportion than when considering only climate change. I conclude that the AOO is a good indicator that captures the combined signal of climate change and habitat loss due to land-use changes over the range of species. Next, in Chapter 2, I used the land cover maps that constitute the habitat of each of the species to calculate a set of landscape metrics to analyze the relationship between anurans habitat configuration and extinction risk. This approach made it possible to predict the threat category under the two land-use change scenarios by 2050. Results show that not only the habitat amount is important in predicting extinction risk, but also that some landscape metrics (shape, distance, and aggregation of patches) are fundamental in improving predictions of extinction risk due to habitat loss. It is concluded that changes in habitat configuration should be considered in analyzing extinction risk in species inhabiting fragmented landscapes. Collectively, my dissertation demonstrates the high impact that regional climate and land-use changes can have on anurofauna, leading not only to the modification of distribution areas but also to the potential extinction of a high number of species. The extinction rate of these species endemic to the Andes could even be increased by changes in habitat configuration by restricting the movement of anurans to track appropriate environmental conditions under global change scenarios.

La Andes tropicales Sudamericanos es una de las regiones de mayor interés para la conservación de la biodiversidad mundial, debido al alto número de especies con rango restringido que la habitan. Esta región es especialmente vulnerable debido a los efectos adversos del cambio climático y a la pérdida de hábitat por la transformación acelerada de sus ecosistemas. El cambio climático actúa sinérgicamente con múltiples factores que aceleran la pérdida de poblaciones y la extinción de anfibios. Por su parte, los cambios en el uso del suelo reducen la cantidad de hábitat disponible y modifican la configuración en el paisaje, limita el movimiento de los individuos entre parches e incrementa las tasas de extinciones a escala local. En conjunto, ambos factores modifican el área de distribución de las especies por lo que rasgos espaciales relacionados con el estado de las poblaciones, como la extensión de hábitat y el área de ocupación (AOO) podrían verse afectados. En la presente disertación evaluó cómo los cambios proyectados a los distintos escenarios de cambio climático global y bajo dos escenarios regionales del uso del suelo al año 2050 modifican el área de distribución y el impacto sobre el riesgo de extinción en algunas especies de anuros endémicos a los Andes de Colombia. Adicionalmente sugiero de qué manera la configuración actual y futura de los hábitats puede ser un buen predictor de las categorías de amenaza de las especies en el horizonte temporal considerado. En el primer capítulo realicé modelos de distribución para 30 especies de anuros andinos, y estimé su superposición espacial con las coberturas y usos del suelo que constituyen el hábitat de las especies acorde con la literatura científica. Los cambios potenciales en las áreas de distribución de las especies se evaluaron bajo dos escenarios de cambio climático (RCP4.5 y RCP8.5) y combinados con dos escenarios de cambios de uso del suelo: (I) intensificación de las áreas de cultivos, e (II) intensificación de las áreas de pasturas para ganadería. Los resultados indican que es indispensable incluir dentro de los análisis del riesgo de extinción de especies, los cambios en el uso del suelo dado que, en su interacción con escenarios de cambio climático, algunas especies incrementaron su riesgo de extinción en mayor proporción que al considerar solamente el cambio climático. Se concluye que el AOO es un buen indicador que permite capturar la señal combinada del cambio climático y la pérdida de hábitat por los cambios en el uso del suelo sobre el área de distribución de las especies. Después, en el capítulo 2, utilicé los mapas de coberturas de la tierra que constituyen el hábitat de cada una de las especies para calcular un conjunto de métricas del paisaje con el fin de analizar la relación entre la configuración de los hábitats de los anuros y el riesgo de extinción. Esta aproximación me permitió predecir la categoría de amenaza bajo los dos escenarios de cambio de uso del suelo al año 2050. Los resultados muestran que no solamente la cantidad de hábitat es importante en la predicción del riesgo de extinción, sino que, adicionalmente algunas métricas del paisaje (forma, distancia y agregación de los parches) son fundamentales para mejorar las predicciones del riesgo de extinción por pérdida de hábitat. Se concluye que los cambios en la configuración de los hábitats deben ser considerados para analizar el riesgo de extinción en especies que habitan en paisajes fragmentados. En conjunto, mi disertación demuestra el alto impacto que a nivel regional puede tener el cambio climático y los cambios en el uso del suelo sobre la anurofauna, conduciendo no solo a la modificación de las áreas de distribución sino a potenciales extinciones de un alto número de especies. La tasa de extinción de estas especies endémicas a los andes podría incluso incrementarse por los cambios en la configuración de los hábitats al restringir el movimiento de los anuros para poder rastrear las condiciones ambientales adecuadas bajo escenarios de cambio global.