Vulnerabilidad de anuros de hábitats contrastantes al incremento de la temperatura ambiental

Es probable que la temperatura ambiental sea uno de los factores abióticos con mayor influencia en la evolución y ecología de poblaciones de organismos ectotermos debido a cómo afecta toda su fisiología. Por lo tanto, comprender los mecanismos fisiológicos que subyacen a las respuestas de los ectote...

Full description

Autores:
Tipo de recurso:
doctoralThesis
Fecha de publicación:
2023
Institución:
Pontificia Universidad Javeriana
Repositorio:
Repositorio Universidad Javeriana
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repository.javeriana.edu.co:10554/63971
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/10554/63971
https://doi.org/10.11144/Javeriana.10554.63971
Palabra clave:
Anfibios
Fluctuaciones térmicas
Plasticidad fenotipica
Aclimatación
Temperatura critica máxima
Rendimiento locomotor
Desarrollo embrionario
Amphibians
Thermal fluctuations
Phenotypic plasticity
Acclimation
Critical thermal maximum
Locomotor performance
Embryonic development
Doctorado en ciencias biológicas - Tesis y disertaciones académicas
Anfibios - Tolima (Colombia)
Cambio climático - Tolima (Colombia)
Desarrollo embrionario - Tolima (Colombia)
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openAccess
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Turriago Gonzalez, Jorge Luis
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Hoyos Hoyos, Julio Mario
Navas Iannini, Carlos Arturo
Urbina Cardona, José Nicolás
Calderón Espinosa, Marha Lucia
Merino Viteri, Andrés
Catenazzi Giannoni, Alessandro Marco
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description Es probable que la temperatura ambiental sea uno de los factores abióticos con mayor influencia en la evolución y ecología de poblaciones de organismos ectotermos debido a cómo afecta toda su fisiología. Por lo tanto, comprender los mecanismos fisiológicos que subyacen a las respuestas de los ectotermos es crucial para predecir de manera confiable la vulnerabilidad de estos organismos ante el calentamiento futuro. El objetivo de este trabajo fue estimar la vulnerabilidad de seis especies de anuros de hábitats contrastantes (hábitats abierto y boscoso) ante el incremento de la temperatura ambiental. Para ello, se estudió si los aumentos en la temperatura ambiental, así como el régimen térmico afectan de manera diferencial la tolerancia térmica, el desempeño locomotor y el crecimiento y desarrollo larvario en los dos grupos de especies. Para la tolerancia térmica se estudió el grado de plasticidad del CTmax a través del análisis del curso temporal de su aclimatación, así como la variación en la capacidad de aclimatación. La locomoción se evaluó mediante el análisis del máximo desempeño, las temperaturas óptimas y lo rangos de amplitud térmica. Y por último, para el crecimiento y desarrollo larvario se analizó el tiempo de desarrollo y la morfometría larvaria. El análisis sobre las tolerancias térmicas permitió evidenciar que los renacuajos alcanzaron la máxima aclimatación del CTmax entre uno y tres días, que la exposición a temperaturas altas indujo tasas rápidas de aclimatación y mayor CTmax en contraste con la exposición a temperaturas más bajas, lo cual redujo el tiempo para alcanzar la máxima aclimatación. Además, que las fluctuaciones térmicas generaron CTmax más altos, pero con tasas de aclimatación más lentas, comparado con los renacuajos que experimentaron regímenes de temperatura constante. También, se encontró que las especies de hábitat boscoso tuvieron CTmax más bajos que las especies de hábitat abierto, y en general estas últimas tuvieron mayor capacidad de aclimatación. La tasa de calentamiento lenta generó una disminución del CTmax en las especies de hábitat boscoso, mientras que los renacuajos de hábitat abierto lo aumentaron considerablemente. Con respecto al desempeño locomotor, las especies de hábitat boscoso tuvieron poca respuesta de los parámetros locomotores, mientras que las especies de hábitat abierto tuvieron mayor de capacidad de modificar sus curvas de desempeño térmico ante el aumento de la temperatura y la variabilidad de esta. El régimen constante y la temperatura alta maximizaron el desempeño locomotor de los renacuajos, en contraste con la exposición a temperaturas bajas y fluctuantes. Por último, se encontró que las especies de hábitat boscoso resultaron más sensibles a la variación de la temperatura, puesto que el tiempo de desarrollo y el crecimiento se vieron más afectados en comparación con las especies de hábitat abierto. Las temperaturas altas generaron un incremento de la tasa de desarrollo de las especies, pero a su vez generaron larvas más pequeñas, en comparación con las expuestas a las temperaturas bajas. También, el régimen fluctuante a diferencia del constante afectó negativamente el tiempo de desarrollo y el crecimiento larvario. Estos resultados en conjunto permiten concluir que las especies de hábitat boscoso tienen limitada plasticidad fenotípica para hacer frente al potencial estrés por calor derivado del cambio climático global, mientras que las especies de hábitat abierto podrían hasta cierto punto, mitigar el estrés por calor a través de la aclimatación. Sin embargo, las temperaturas ambientales en los hábitats abiertos están muy cerca de los limites térmicos y las temperaturas optimas de las especies, con lo cual los índices de vulnerabilidad apuntan a que estas especies estarían en peligro ante las futuras condiciones climáticas. Particularmente, esto indicaría que estas especies podrían enfrentar en un estrés agudo por calor y un estrés crónico debido a que las temperaturas optimas, aunque están por encima de la temperatura media del hábitat, la alta variabilidad hace que estén expuestas a temperaturas muy por encima de sus óptimos. No obstante, aunque para las especies de hábitat boscoso los índices indican un bajo riesgo de estrés agudo por calor, y un riego moderado por estrés crónico, si sus hábitats son alterados y cada vez más convertidos en áreas con menor cobertura vegetal, su riesgo sería mucho mayor.
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Por lo tanto, comprender los mecanismos fisiológicos que subyacen a las respuestas de los ectotermos es crucial para predecir de manera confiable la vulnerabilidad de estos organismos ante el calentamiento futuro. El objetivo de este trabajo fue estimar la vulnerabilidad de seis especies de anuros de hábitats contrastantes (hábitats abierto y boscoso) ante el incremento de la temperatura ambiental. Para ello, se estudió si los aumentos en la temperatura ambiental, así como el régimen térmico afectan de manera diferencial la tolerancia térmica, el desempeño locomotor y el crecimiento y desarrollo larvario en los dos grupos de especies. Para la tolerancia térmica se estudió el grado de plasticidad del CTmax a través del análisis del curso temporal de su aclimatación, así como la variación en la capacidad de aclimatación. La locomoción se evaluó mediante el análisis del máximo desempeño, las temperaturas óptimas y lo rangos de amplitud térmica. Y por último, para el crecimiento y desarrollo larvario se analizó el tiempo de desarrollo y la morfometría larvaria. El análisis sobre las tolerancias térmicas permitió evidenciar que los renacuajos alcanzaron la máxima aclimatación del CTmax entre uno y tres días, que la exposición a temperaturas altas indujo tasas rápidas de aclimatación y mayor CTmax en contraste con la exposición a temperaturas más bajas, lo cual redujo el tiempo para alcanzar la máxima aclimatación. Además, que las fluctuaciones térmicas generaron CTmax más altos, pero con tasas de aclimatación más lentas, comparado con los renacuajos que experimentaron regímenes de temperatura constante. También, se encontró que las especies de hábitat boscoso tuvieron CTmax más bajos que las especies de hábitat abierto, y en general estas últimas tuvieron mayor capacidad de aclimatación. La tasa de calentamiento lenta generó una disminución del CTmax en las especies de hábitat boscoso, mientras que los renacuajos de hábitat abierto lo aumentaron considerablemente. Con respecto al desempeño locomotor, las especies de hábitat boscoso tuvieron poca respuesta de los parámetros locomotores, mientras que las especies de hábitat abierto tuvieron mayor de capacidad de modificar sus curvas de desempeño térmico ante el aumento de la temperatura y la variabilidad de esta. El régimen constante y la temperatura alta maximizaron el desempeño locomotor de los renacuajos, en contraste con la exposición a temperaturas bajas y fluctuantes. Por último, se encontró que las especies de hábitat boscoso resultaron más sensibles a la variación de la temperatura, puesto que el tiempo de desarrollo y el crecimiento se vieron más afectados en comparación con las especies de hábitat abierto. Las temperaturas altas generaron un incremento de la tasa de desarrollo de las especies, pero a su vez generaron larvas más pequeñas, en comparación con las expuestas a las temperaturas bajas. También, el régimen fluctuante a diferencia del constante afectó negativamente el tiempo de desarrollo y el crecimiento larvario. Estos resultados en conjunto permiten concluir que las especies de hábitat boscoso tienen limitada plasticidad fenotípica para hacer frente al potencial estrés por calor derivado del cambio climático global, mientras que las especies de hábitat abierto podrían hasta cierto punto, mitigar el estrés por calor a través de la aclimatación. Sin embargo, las temperaturas ambientales en los hábitats abiertos están muy cerca de los limites térmicos y las temperaturas optimas de las especies, con lo cual los índices de vulnerabilidad apuntan a que estas especies estarían en peligro ante las futuras condiciones climáticas. Particularmente, esto indicaría que estas especies podrían enfrentar en un estrés agudo por calor y un estrés crónico debido a que las temperaturas optimas, aunque están por encima de la temperatura media del hábitat, la alta variabilidad hace que estén expuestas a temperaturas muy por encima de sus óptimos. No obstante, aunque para las especies de hábitat boscoso los índices indican un bajo riesgo de estrés agudo por calor, y un riego moderado por estrés crónico, si sus hábitats son alterados y cada vez más convertidos en áreas con menor cobertura vegetal, su riesgo sería mucho mayor.Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación de ColombiaDirección de Fomento a la Investigación-Creación e Innovación de la Universidad del TolimaEnvironmental temperature likely is one of the abiotic factors with the most significant influence on the evolution and ecology of populations of ectothermic organisms due to how it affects their entire physiology. Therefore, understanding the physiological mechanisms underlying ectotherms' responses is crucial to predict these organisms' vulnerability to future warming reliably. This work aimed to estimate the vulnerability of six anuran species from contrasting habitats (open and forested habitats) to the increase in environmental temperature. To this, it was studied whether increases in environmental temperature and thermal regime, differentially affect thermal tolerance, locomotor performance, and larval's growth and development in the two species groups. For thermal tolerance, the degree of plasticity of the CTmax was studied through the analysis of the time course of its acclimation and the variation in the acclimation capacity. The locomotion was evaluated by analyzing the maximum performance, optimal temperatures, and ranges of thermal amplitude. And finally, for larval growth and development, larval morphometry and development time were analyzed. The analysis of thermal tolerances allowed us to show that the tadpoles reached maximum CTmax acclimation between one and three days and that exposure to high temperatures induced rapid acclimation rates and higher CTmax in contrast to exposure to lower temperatures, which reduced the time to reach maximum acclimation. Furthermore, thermal fluctuations generated higher CTmax, but slower acclimation rates compared to tadpoles that experienced constant temperature regimes. Also, it was found that the species from the forested habitat had lower CTmax than the species from the open habitat and that, in general, the latter had a greater capacity for acclimation. The slow warming rate caused a decrease in CTmax in species from forested habitats, while tadpoles from open habitats increased it considerably. Concerning locomotor performance, the species from the forested habitat had little response to the locomotor parameters, while the species from the open habitats had a greater capacity to modify their thermal performance curves because of the increase in temperature and variability. The constant regime and the high temperature maximized the locomotor performance of the tadpoles, in contrast to the exposure to low and fluctuating temperatures. Lastly, it was found that species from forested habitats were more sensitive to temperature variation since development time and growth were more affected compared to species from open habitats. High temperatures caused an increase in the development rate of the species but, in turn, generated smaller larvae than those exposed to low temperatures. Also, unlike the constant one, the fluctuating regime negatively affected the development time and larval growth. Together these results allow us to conclude that species from forested habitats have limited phenotypic plasticity to cope with potential heat stress derived from global climate change, while species from open habitats could, to a certain extent, mitigate heat stress through acclimation. However, environmental temperatures in open habitats are very close to the thermal limits and optimal temperatures of the species, with which the vulnerability index suggest that these species would be in danger due to future climatic conditions. Particularly, this would indicate that these species could face acute heat stress and chronic stress because the optimal temperatures, although they are above the average temperature of the habitat, the high variability makes them exposed to temperatures well above their optimums. However, although for species in forested habitats the index indicates a low risk due to acute heat stress, and a moderate risk due to chronic stress, if their habitats are altered and increasingly converted into areas with less vegetation cover, their risk would be much higher.Doctor en Ciencias BiológicasDoctoradohttps://orcid.org/0000-0001-8746-4438Pontificia Universidad JaverianaDoctorado en Ciencias BiológicasFacultad de CienciasBernal Bautista, Manuel HernandoHoyos Hoyos, Julio MarioNavas Iannini, Carlos ArturoUrbina Cardona, José NicolásCalderón Espinosa, Marha LuciaMerino Viteri, AndrésCatenazzi Giannoni, Alessandro Marco2023-04-12T15:42:12Z2023-04-12T15:42:12Z2023-01-25http://purl.org/coar/version/c_ab4af688f83e57aaTesis/Trabajo de grado - Monografía - Doctoradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_db06info:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionPDFapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10554/63971https://doi.org/10.11144/Javeriana.10554.63971instname:Pontificia Universidad Javerianareponame:Repositorio Institucional - Pontificia Universidad Javerianarepourl:https://repository.javeriana.edu.cospaColombiaTolima (Colombia)Coello (Tolima, Colombia)Ibagué (Tolima, Colombia)Libano (Tolima, Colombia)Venadillo (Tolima, Colombia)Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacionalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessDe acuerdo con la naturaleza del uso concedido, la presente licencia parcial se otorga a título gratuito por el máximo tiempo legal colombiano, con el propósito de que en dicho lapso mi (nuestra) obra sea explotada en las condiciones aquí estipuladas y para los fines indicados, respetando siempre la titularidad de los derechos patrimoniales y morales correspondientes, de acuerdo con los usos honrados, de manera proporcional y justificada a la finalidad perseguida, sin ánimo de lucro ni de comercialización. De manera complementaria, garantizo (garantizamos) en mi (nuestra) calidad de estudiante (s) y por ende autor (es) exclusivo (s), que la Tesis o Trabajo de Grado en cuestión, es producto de mi (nuestra) plena autoría, de mi (nuestro) esfuerzo personal intelectual, como consecuencia de mi (nuestra) creación original particular y, por tanto, soy (somos) el (los) único (s) titular (es) de la misma. Además, aseguro (aseguramos) que no contiene citas, ni transcripciones de otras obras protegidas, por fuera de los límites autorizados por la ley, según los usos honrados, y en proporción a los fines previstos; ni tampoco contempla declaraciones difamatorias contra terceros; respetando el derecho a la imagen, intimidad, buen nombre y demás derechos constitucionales. Adicionalmente, manifiesto (manifestamos) que no se incluyeron expresiones contrarias al orden público ni a las buenas costumbres. En consecuencia, la responsabilidad directa en la elaboración, presentación, investigación y, en general, contenidos de la Tesis o Trabajo de Grado es de mí (nuestro) competencia exclusiva, eximiendo de toda responsabilidad a la Pontifica Universidad Javeriana por tales aspectos. Sin perjuicio de los usos y atribuciones otorgadas en virtud de este documento, continuaré (continuaremos) conservando los correspondientes derechos patrimoniales sin modificación o restricción alguna, puesto que, de acuerdo con la legislación colombiana aplicable, el presente es un acuerdo jurídico que en ningún caso conlleva la enajenación de los derechos patrimoniales derivados del régimen del Derecho de Autor. De conformidad con lo establecido en el artículo 30 de la Ley 23 de 1982 y el artículo 11 de la Decisión Andina 351 de 1993, "Los derechos morales sobre el trabajo son propiedad de los autores", los cuales son irrenunciables, imprescriptibles, inembargables e inalienables. En consecuencia, la Pontificia Universidad Javeriana está en la obligación de RESPETARLOS Y HACERLOS RESPETAR, para lo cual tomará las medidas correspondientes para garantizar su observancia.http://purl.org/coar/access_right/c_abf2reponame:Repositorio Universidad Javerianainstname:Pontificia Universidad Javerianainstacron:Pontificia Universidad Javeriana2023-05-30T21:20:47Z