3.06 Tesis doctorado

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Analysis of the metabolic features of plant extremophile species from the Atacama desert
(2022) Dussarrat, Thomas; Gutiérrez Ilabaca, Rodrigo Antonio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Agronomía e Ingeniería Forestal
Los sitios extremos situados en los márgenes de al menos un gradiente abiótico permiten la supervivencia de muy pocas especies. Estas especies denominadas extremófilas (literalmente que aman los extremos) albergan una reserva única de adaptaciones genéticas y bioquímicas que siempre han atraído la curiosidad humana. Estudios anteriores han demostrado un alto grado de especificidad para la adaptación de las especies de plantas a biomas hostiles, lo que explica que las transferencias exitosas de esas adaptaciones a los cultivos sigan siendo escasas. Sin embargo, también pueden existir estrategias adaptativas genéricas o más generales. En este contexto, me propongo utilizar un enfoque integral desde el ecosistema hasta los metabolitos para investigar las adaptaciones bioquímicas de las especies vegetales extremófilas del desierto de Atacama, el desierto no polar más seco del planeta. Las plantas se recogieron en su entorno natural, que abarca un gradiente de altitud de 2500 a 4500m. Se combinaron múltiples enfoques metabolómicos con el aprendizaje automático o “machine learning” para develar una serie de herramientas genéricas para la resistencia de las plantas a las duras condiciones del Atacama. Posteriormente, los análisis de enriquecimiento de reacciones y vías metabólicas identificaron los legados genéticos subyacentes a las estrategias bioquímicas convergentes seleccionadas evolutivamente. Por último, se exploró el rol de las interacciones positivas con el cactus Maihueniopsis camachoi en la adaptación de varias especies a las extremas condiciones ambientales. Los resultados permitieron comprender mejor los procesos de facilitación y descubrir un novedoso conjunto de metabolitos capaces de predecir el estado de la interacción. Finalmente, este estudio aporta información importante para comprender los mecanismos de adaptación que subyacen a la resistencia de las plantas a los climas extremos, y nuestro enfoque multiespecífico presagia estudios y descubrimientos prometedores en agronomía y ecología.
Dispersión y conectividad metapoblacional en un sistema de surgencia altamente advectivo: consecuencias de la circulación costera en modelos de alta resolución y recomendaciones para la protección y el manejo
(2022) Faúndez Alvarado, Juan Leonardo; Navarrete C., Sergio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas. Departamento de Ecología
La dispersión larval es un proceso difícil de cuantificar en el océano y responsable transportar reclutas por largas distancias e intercambiarlos entre subpoblaciones y, por lo tanto, es fundamental en la conceptualización teórica de las metapoblaciones marinas. En especies sésiles, la dispersión es aún más relevante ya que mantiene la conectividad espacial, incidiendo en las tasas demográficas. La estructura de la conectividad tiene consecuencias sobre la persistencia y puede ser aplicadas en la planificación espacial del manejo pesquero. No obstante, la circulación del océano y los atributos biológicos de las larvas son fuente de incertidumbre empírica que impiden conocer la conectividad. El uso de simulaciones hidrodinámicas ha permitido aproximarnos a una conectividad teórica, con algunas limitaciones asociadas a la mesoescala, la cual impiden capturar la circulación que perciben principalmente las especies costeras. El presente estudio cuantifica las ventajas del uso de modelos hidrodinámicos de alta resolución (< 1 km) para determinar la conectividad de especies teóricas pero que cubren un espectro de atributos biológicos semejantes a los encontrados en Chile central (32-34° S). La alta resolución permitió resolver la Coastal Boundary Layer (CBL), una franja de la plataforma interior donde la velocidad de la corriente disminuye hacia costa. El aumento en resolución también permite la aparición de procesos de sub-mesoescala que provocan un aumento de la retención y auto-reclutamiento en larvas de corto período planctónico. Asimismo, se determinaron los sitios que propagan mayores beneficios a la metapoblación en caso de ser protegidos o se aplique algún grado de manejo. La escala espacial permitiría generar recomendaciones de conservación con una mejora sustancial en la resolución espacial de sitios prioritarios para el éxito del reclutamiento y persistencia de poblaciones marinas explotadas.
Ecological and evolutionary responses of Chinchilla Rats (Family Abrocomidae) to past environmental changes in the Central Andes
(2022) González Pinilla, Francisco; Palma Vásquez, Ramón Eduardo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas
El siglo XXI trae consigo uno de los desafíos más críticos para ecólogos y biólogos de la conservación: predecir y mitigar futuras amenazas a la biodiversidad resultantes del cambio global inducido por actividades humanas. En la última década se ha sugerido que la elaboración de estrategias de conservación debería centrarse en el estudio del registro paleontológico y de paleoregistros para entender cómo la biota ha respondido a cambios ambientales del pasado que ocurrieron a diferentes escalas temporales. Sin embargo, esta frontera reciente entre paleoecología, biología de la conservación, y ciencias de la Tierra, es relativamente nueva y muy pocos estudios han integrado estas disciplinas. Las ratas chinchilla, roedores hystricognatos de la familia Abrocomidae endémicos a América del Sur, ofrecen un modelo de estudio potencial para explorar respuestas micro- y macroevolutivas de la biota a cambios ambientales pasados a escalas geológicas y mileniales cerrando la brecha entre múltiples áreas de investigación. Dos atributos de interés particular de este grupo incluyen: primero, que sus especies están distribuidas principalmente en los Andes centrales, un área donde cambios geológicos, climáticos, y ecológicos del pasado están bien documentados. Segundo, especies que habitan ambientes áridos en esta región crean depósitos orgánicos (madrigueras fósiles o paleomadrigueras) las cuales pueden permanecer inalteradas por milenios y que han sido ampliamente utilizadas estudios paleoclimáticos y paleoecológicos. El objetivo principal de esta tesis doctoral fue entender cómo procesos ecológicos y evolutivos influyeron en respuestas de las ratas chinchilla a cambios ambientales pasados en los Andes centrales usando métodos de la Biología Evolutiva y la Paleoecología. Las preguntas centrales en este trabajo fueron: ¿Cómo los cambios climáticos geológicos y mileniales en los Andes centrales influyeron en la diversidad y distribución de las ratas chinchilla? ¿Cómo estas respuestas se pueden asociar a procesos micro- y macroevolutivos? A partir de secuencias de ADN de un gen mitocondrial y dos genes nucleares, primero evalúo la sistemática molecular de Abrocomidae. Reconstrucciones filogenéticas mediante métodos de Máxima Verosimilitud e Inferencia Bayesiana recuperan tres clados principales, los cuales se diferencian marcadamente en hábitat, morfología, y genética. Análisis moleculares adicionales sugieren que estos grupos podrían corresponder a diferentes géneros. Luego, utilizando métodos de coalescencia de múltiples especies e información del registro paleontológico, presento una filogenia de especies calibrada en el tiempo. Desde aquí estimo que las especies actuales de Abrocomidae se originaron durante el Mioceno medio y tardío (13 – 7 Millones de años). La divergencia de los tres clados previamente mencionados fue coetánea a la orogenia Andina y la mayor parte de la diversificación parece haber sido generada mediante especiación ecológica por adaptación a ambientes de condiciones contrastantes. Ningún episodio de diversificación ocurrió durante las edades de hielo del Cuaternario. Mediante el uso de fecas de Abrocoma cinerea obtenidas desde madrigueras modernas y fósiles colectadas en el Desierto de Atacama central posteriormente presento una reconstrucción de cómo esta especie respondió a la variabilidad hidroclimática del pasado. Estudios previos en otro grupo de roedores han indicado que el diámetro de las fecas proporciona una estimación del tamaño corporal. Sin embargo, debido a limitaciones para capturar individuos vivos, esta relación no pudo ser confirmada en A. cinerea y por lo tanto el foco se centra en la relación entre el tamaño moderno de las fecas y la precipitación a lo largo de un gradiente latitudinal. La consiguiente correlación permitió la reconstrucción de la variabilidad de las precipitaciones en el Desierto de Atacama central en los últimos 16.000 años a partir de fecas obtenidas en madrigueras fósiles. La comparación de estos episodios pluviales a otros registros paleoclimáticos regionales y extra-regionales permitió identificar forzamientos inter-hemisféricos cruciales para proyecciones de la futura disponibilidad de agua en esta región. Este estudio además sugiere una relación entre cambios fenotípicos del tamaño corporal en A. cinerea en respuesta a cambios en la precipitación, lo cuales pueden incluso ocurrir en un marco temporal de siglos. Las estrategias de conservación bajo el cambio climático en curso en el siglo XXI, pueden ser mejoradas fuertemente al incluir un punto de vista retrospectivo de largo plazo. El uso de información de paleoregistros, secuencias de ADN, o modelamientos computarizados por sí solos limita la identificación del rango de procesos por los cuales las especies resistieron a cambios ambientales pasados. A pesar de las dificultades en capturar individuos vivos, las ratas chinchilla efectivamente proporcionan un sistema único de estudio que facilita la integración entre la Biología Evolutiva y la Paleoecología. A partir de su biogeografía histórica y de análisis en paleomadrigueras, este grupo responde de manera diferencial a cambios ambientales de acuerdo a la naturaleza y la extensión temporal de los eventos. La orogenia de los Andes centrales entre el Mioceno medio a tardío promovió divergencia la cual no sólo definió la diversidad actual de ratas chinchilla, sino que también su distribución en las provincias biogeográficas donde se encuentran actualmente. Por el contrario, las oscilaciones climáticas del Cuaternario parecen sólo haber fomentado efectos al nivel de poblaciones, identificados como divergencia intraespecífica y posiblemente por cambios en el tamaño corporal. Limitaciones en la captura de individuos pueden ser sorteadas con trabajos en terreno más largos y más intensos o mediante el uso de especímenes almacenados en colecciones naturales. La contribución de esta tesis doctoral reside en mostrar que la integración de estas dos disciplinas amplía nuestra perspectiva sobre cómo las especies han respondido a cambios ambientales pasados a través de su historia de vida. Se espera que este trabajo motive investigación adicional en otros taxa para propósitos de conservación futura bajo un marco de trabajo multidisciplinario similar. Los estudios en ratas chinchilla aquí presentados proporcionan un punto de partida, y espero así también establecer las bases para futuros estudios, particularmente aquellos involucrando paleogenómica en madrigueras fósiles de Abrocoma. Estos estudios deberían ir más allá de la caracterización genética de ecosistemas pasados y apuntar a entender la evolución del genoma bajo oscilaciones climáticas rápidas y de corto plazo del Cuaternario.
Impacto antrópico y alteración ecosistémica en Chile central desde los cazadores recolectores hasta la conquista hispana
(2022) Godoy Aguirre, Carolina Soledad; Latorre H., Claudio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas
La reconstrucción en el largo plazo de los sistemas socio-ecológicos es de vital relevancia en el escenario de cambio global. Sin embargo, hasta ahora pocos estudios han abordado la ecología histórica de Chile central (32oS - 36oS) mediante un enfoque integrador que considere tanto los sistemas sociales como los sistemas ecológicos de manera acoplada en el tiempo. El objetivo general de este trabajo es comprender cómo se relacionan la densidad demográfica y la intensidad y/o magnitud de los impactos antrópicos (deforestación, incendios forestales, cambio en uso de suelos) durante la transición entre los grupos cazadores-recolectores y las sociedades agro-pastoralistas, abarcando los últimos 3000 años. En el caso de las transformaciones antrópicas sobre el paisaje en tiempos prehispánicos, la introducción de especies cultivadas remonta a casi 2250 años en este territorio, siendo su intensificación progresiva y aparentemente acompañada de aumentos poblacionales desde al menos c. 700-1000 EC. Diversos estudios han sugerido que este proceso pudo traducirse en “presiones” sobre los ecosistemas de Chile central (deforestación, incendios forestales, cambio en uso de suelos). Sobre la base de estos antecedentes planteamos que la transición desde una economía cazadora-recolectora a una horticultora/agropastoralista en Chile central, pudo tener efectos en: (H1) una mayor expansión demográfica durante el período de intensificación hortícola, medible a través de la distribución de probabilidades sumadas de fechados arqueológicos. (H2) Incremento en los indicadores de incendios (partículas de macro-carbón vegetal) en las cuencas durante el período de intensificación hortícola/agrícola. (H3) Una alteración generalizada de los ciclos biogeoquímicos de los ecosistemas terrestres durante el período de mayor crecimiento poblacional e intensificación hortícola, medido mediante valores de δ15N, C/N, y δ13C en el registro sedimentario lacustre. Nuestros resultados muestran una primera e inesperada aceleración de las tasas de crecimiento per cápita previo al establecimiento de la horticultura en la región (c. 700 - 300 AEC). Esta primera expansión está asociada a cambios en las estrategias de movilidad, introducción extremadamente incipiente de primeros cultivos, e innovaciones como la construcción de grandes estructuras de molienda colectiva. Los usos del paisaje son diversos y gran parte de la población se habría ubicado en costas y zonas montañosas. Las dos siguientes aceleraciones (c. 500 CE - 900 CE y 1200 - 1400 CE) ocurren en momentos donde el tamaño poblacional es evidentemente mayor, y se asocian al período de intensificación hortícola/agrícola en la región con una mayor ocupación en los valles. Además, detectamos tres momentos de desaceleración en las tasas de crecimiento per cápita: a comienzos del Período Alfarero Temprano (300 AEC - 500 EC), entre 900 - 1200 EC, y durante el Período Tardío (1400 EC), donde discutimos los aspectos económicos, sociales, ambientales y “arqueo-demográficos” asociados a estos períodos. En el Capítulo II, a partir del registro sedimentario de Lago Vichuquén (34oS) describimos un importante acoplamiento entre la variabilidad climática, el paulatino crecimiento poblacional y un régimen de incendios de alta frecuencia y magnitudes medias-bajas entre 1050 AEC y 750/1000 EC. Interpretamos un manejo controlado y poco severo del paisaje vegetal en momentos previos a la intensificación hortícola en la región. Además, identificamos posibles aperturas controladas del paisaje arbóreo denso, ligado a incipientes evidencias de fitolitos de cf. Zea mays entre c. 50 AEC - 270 EC en el registro sedimentario lacustre. Posterior a 750/950 CE argumentamos que la confluencia entre cambios en la variabilidad climática interanual y el evidente incremento del tamaño poblacional podrían relacionarse con un cambio de régimen en los sistemas socio-ecológicos acoplados. Durante esta transición habría retroalimentaciones entre una probable complejización de la estructura hortícola, aceleración poblacional (cooperación), cambios en la estructura vegetacional, mayor erosión de la cuenca y un mayor control de los incendios de baja frecuencia-magnitud sobre un paisaje vegetal previamente despejado. Mostramos que los siguientes períodos de evidente intensificación agrícola/pastoralista y mayor carga poblacional no se tradujeron en aumento en los incendios de la región, como lo ejemplifica nuestro registro durante la transición Inka-Colonial (c. 1450-1550 EC). Sin embargo, diversos proxies sugieren el aumento de procesos de erosión de la cuenca de Vichuquén, y cambios importantes en los ciclos biogeoquímicos durante este período, iniciándose además una desconexión drástica del sotobosque post 1550 CE. Interpretamos estas trasformaciones como la interacción de estas nuevas construcciones de nicho cultural y una marcada pausa en la variabilidad climática detectada entre c. 1300 - 1500 CE. La frecuencia de incendios aumenta sostenidamente desde el siglo XVII, hasta constituirse en un nuevo régimen de incendios durante el siglo XX, sincrónico al fortalecimiento de la industria de plantaciones exóticas alrededor de 1931 CE. Este nuevo régimen es caracterizado por incendios de media-alta magnitud y culmina en el mayor evento de los últimos 3000 años en nuestro registro (mega-incendio de 2017). Este último y drástico cambio de régimen del sistema socio-ecológico de Chile central sería por lo tanto sólo una breve parte de la ecología histórica de la región, enmascarando múltiples construcciones de nicho cultural y cambios en los sistemas socio-ecológicos acoplados a través de los últimos 3000 años.
Influence of directand 1 indirect effects of fisheries on the foundation species lessonia trabeculata and associated community
(2022) Bularz Aguirre, Bryan; Fernández Bergia, Miriam; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas
La sistemática degradación de los ecosistemas marinos es un fenómeno global que tiene importantes consecuencias, incluyendo perdidas de biodiversidad y alteraciones a la provisión de servicios ecosistémicos. En regiones templadas, el ecosistema submareal costero se encuentra dominado por bosques de macroalgas (comúnmente llamados huiros), cuya abundancia y resiliencia están siendo influenciados por estresores que operan desde la de escala local a la escala regional. La pesca es uno de los principales factores afectando la abundancia y persistencia de los ecosistemas marinos. Su efecto puede ser directo, determinando la abundancia y distribución de tallas de las especies explotadas (y fauna acompañante) pero también de manera indirecta influenciando las interacciones entre especies. Un claro ejemplo de ecosistemas sujetos a efectos directos e indirectos de la pesca son los bosques de macroalgas pardas del sistema de corriente de Humboldt, donde se explotan una serie de peces e invertebrados que habitan estos bosques, pero a su vez, los bosques están siendo degradados por la extracción de los individuos que lo componen, actividad comúnmente denominada como barreteo. No obstante, hay un limitado conocimiento respecto a las consecuencias de las pesquerías artesanales sobre este valioso ecosistema, lo cual limita la capacidad de realizar esfuerzos de manejo y de conservación que sean efectivos. Esta tesis aborda las consecuencias directas e indirectas de la pesca artesanal sobre los bosques de Lessonia trabeculata y la comunidad bentónica asociada. Las consecuencias directas de la pesquería artesanal submareal de Lessonia trabeculata a nivel comunitario fue evaluado a través de un experimento de aproximadamente 2 años. En este esfuerzo se evaluaron (a) los cambios en la densidad de adultos y juveniles de Lessonia trabeculata como consecuencia del barreteo; (b) el impacto que tiene la remoción de macroalgas sobre ensambles de peces, de macroinvertebrados y especies sésiles del subdosel; y (c) cambios preguntas por resolver, particularmente en relación a comprender las velocidades y mecanismos de recuperación de estos bosques submareales a la escala en la cual opera la pesquería. Adicionalmente, se evaluó la influencia de los cambios en los bosques de Lessonia trabeculata, mediados por efectos directos e indirectos de las pesquerías, sobre los patrones de reclutamiento de las especies bentónicas. Las pesquerías pueden afectar el bosque directamente al alterar la densidad del mismo, o indirectamente, al remover depredadores tope y alterando así interacciones tróficas y últimamente afectando la intensidad de la herbivoría sobre los individuos que componen el bosque, la morfología y complejidad del bosque. Los estudios se enfocaron en (a) los efectos directos del barreteo y (b) los efectos indirectos de pesquerías artesanales sobre la morfología y complejidad del bosque analizando sus consecuencias en el patron de reclutamiento de especies bentónicas en Chile central. Para evaluar el impacto directo de la pesca de Lessonia trabeculata se comparó el reclutamiento de especies bentónicas en parches barreteados y control, utilizando el diseño del experimento previamente descrito. No obstante, el efecto del barreteo no siempre será la remoción casi total del bosque, sino que también puede ocurrir una reducción de la densidad de individuos en el bosque. La reducción de la densidad del bosque podría esperarse porque la regulación pesquera recomienda la extracción de huiro por medio. Por lo tanto, el segundo objetivo fue evaluar el patron de reclutamiento (ensamble de reclutas y tasa de reclutamiento) de especies bentónicas entre tres densidades del bosque: cero, media y alta. Finalmente, se evaluó el efecto indirecto de la pesca sobre el reclutamiento, mediado por cambios en la morfología de las macroalgas. Se ha propuesto que en bosques sujetos a 413 explotación de depredadores tope ocurre un efecto cascada que genera la defoliación de los 414 individuos del bosque por herbivoría, prevaleciendo extensos parches “skeleton”. Se comparó el reclutamiento de especies bentónicas entre parches defoliados (parches donde el bosque no forma un dosel) y parches con un dosel completamente desarrollado. Dado que la reproducción y por ende el reclutamiento de la mayoría de las especies bentónicas es marcadamente estacional en un primer estudio se evaluó todo un ciclo anual completo, evaluando el reclutamiento en cada estación del año (otoño, invierno, primavera y verano). Este determinó la época de mayor reclutamiento y luego los otros dos estudios solo consideraron una estación del año (verano austral) donde la abundancia de reclutas de la mayoría de las especies era mayor. Este set de estudios que evaluó el reclutamiento se enfoca exclusivamente en patrones, como un primer paso para comprender las consecuencias de la pesquería y no pretende investigar los mecanismos que explican el patrón. Para evaluar el reclutamiento se utilizaron unidades estándar de monitoreo denominadas “SMURF” por sus siglas en ingles. Los SMURF luego fueron llevadas a laboratorio y los individuos presentes en los SMURF fueron identificados al nivel taxonómico más bajo posible. El número de individuos identificados para cada taxa capturados en cada SMURF se dividió por el número de días que el SMURF estuvo en el agua para obtener una tasa de reclutamiento diario. Los resultados muestran efectos de (a) remoción de Lessonia trabeculata, (b) la densidad de Lessonia trabeculata y (c) la morfología de Lessonia trabeculata sobre el ensamble de reclutas y sobre la tasa de reclutamiento de las especies más conspicuas. Se identificaron cerca de 50 taxa y a pesar de que los tres estudios se desarrollaron en diferentes sitios a lo largo de la costa de Chile central, y en distintas ventanas temporales, el reclutamiento de algunas especies fue persistentemente más abundante: Eulithidium umbilicata, Pilumnoides perlatus, Taliepus spp., Tetrapygus niger y Semimytilus algosus. Estas especies en conjunto sumaban más del 50% de los reclutas. Los resultados muestran tres patrones generales (a) efecto de los tratamientos sobre los patrones de reclutamiento de especies bentónicas asociadas a los bosques de Lessonia trabeculata que sugieren la influencia de las pesquerías en la complejidad del bosque y (b) que las condiciones locales interfieren en la tasa de reclutamiento de estas especies. Los resultados sugieren la necesidad de adoptar un manejo pesquero de los bosques de Lessonia trabeculata que considere los impactos ecosistémicos de las diferentes pesquerías, con el objeto de poder realizar estrategias de manejo efectivas que aseguren la protección de estos ecosistemas costeros.
Los antocerotes tuberosos de Chile Central y sus simbiontes cianobacteriales
(2024) Venegas Inostroza, Nicolás Ignacio; Pérez Trautmann, María Fernanda; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas
Las interacciones mutualistas con microorganismos han sido fundamentales en la historia evolutiva de las plantas terrestres, las que han promovido la diversificación de los grandes linajes de plantas. Estas interacciones han resultado en una diversidad de patrones de especialización. Los briófitos son un grupo de plantas terrestres altamente derivadas, que incluye a los antocerotes, una división que interactúa ubicuamente con simbiontes cianobacteriales (cianobiontes) del género Nostoc, capaces de fijar nitrógeno. Los estudios previos sobre especialización de estas interacciones han abarcado una baja diversidad de antocerotes, ninguno de los cuales transmite verticalmente los cianobiontes. En este trabajo nos centramos en los antocerotes tuberosos de Chile central. Phaeoceros carolinianus y Phaeoceros microsporus forman tubérculos de manera facultativa y se distribuyen ampliamente, mientras que la tercera especie, Paraphymatoceros diadematus, forma tubérculos constitutivamente, aloja cianobiontes al interior de los tubérculos y es endémica de Chile central ¿Existe algún grado de especialización entre P. diadematus y sus cianobiontes? ¿Influye la retención de cianobiontes al interior de los tubérculos en los patrones de diversidad de los cianobiontes? Proponemos que, dado que la especie P. diadematus retiene en los tubérculos cianobiontes con mayor frecuencia que las otras especies de antocerotes tuberosos, la transmisión vertical generará patrones de especialización. Hallamos bajos niveles de especialización por especificidad hacia el subclado 3 de Nostoc, cuya abundancia como cianobionte parece reflejar su abundancia en el suelo. Finalmente exploramos la función ecosistémica de estos antocerotes, la que constituyó una novedosa fuente de fertilidad no considerada previamente en Chile central.
Recent trends of forest ecosystems in the Anthropocene at multiple scales: linking carbon balance, water, erosion, and future changes
(2023) Alaniz Baeza, Alberto José; Marquet, P. A.; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas
Los ecosistemas de bosques han sido fuertemente afectados por la actividad humana, ya sea de forma directa a través del cambio de uso y cobertura de suelo, así como de forma indirecta mediante el cambio climático. Este tipo de presiones han alterado de manera significativa el funcionamiento de estos ecosistemas a múltiples escalas y en diferentes aristas. El carbono almacenado en estos ecosistemas se pierde por deforestación, mientras que las nuevas condiciones ambientales alteran los flujos y balances a escala del ecosistema. Adicionalmente, estos procesos pueden modificar otro tipo de dinámicas como la captación de aguas en las cuencas o los ciclos de erosión, los cuales usualmente dependen de una combinación de dinámicas hidrometeorológicas y coberturas de suelo. La presente tesis tiene por objetivo analizar las tendencias históricas y recientes de estas dinámicas a múltiples escalas. En primer lugar, se analizó el balance de carbono de los bosques a escala global, mediante la utilización de métodos de percepción remota y modelos interanuales de estimación de cambio en los stocks de carbono. En segundo lugar, se realiza un análisis a escala regional sobre el nivel de vulnerabilidad de las cabeceras de cuenca en Chile centro sur (38.4 a 43.2°S) desde un enfoque multifactorial, integrando degradación de las coberturas vegetales, cambio climático y cambio de cobertura de suelo. En tercer lugar, se generó un análisis a escala de cuenca para el caso del lago Lanalhue ubicado en la región del Bio-bío, en donde se estimaron las tendencias históricas (últimos 100 años) de la erosión, mediante la combinación de análisis sedimentológicos y modelos espacialmente explícitos de erosión. Finalmente, el último capítulo de la presente tesis muestra una perspectiva teórica en cuanto a la estimación de la temporalidad futura del riesgo de colapso de los ecosistemas de acuerdo con el marco de lista roja de ecosistemas amenazados. La presente tesis busca entregar un panorama general y multiescalar de las tendencias, procesos y desencadenantes de cambio en los ecosistemas de bosques con el fin de expandir el conocimiento acerca del impacto humano en la biodiversidad.
Red de interacciones planta-herbívoro en el bosque nativo fragmentado de Chiloé
(2022) Madriaza Maturana, Ana Karina; Armesto, Juan J.; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas
La tesis doctoral abordó las interacciones entre insectos herbívoros y plantas leñosas del bosque nativo templado de Chiloé y sus complejas relaciones en ambientes fragmentados. La investigación abarcó cuatro capítulos, los cuales recorrieron desde una revisión bibliográfica sobre la literatura que abordaba estudios de red planta-herbívoro, herbivoría, identidad de insectos herbívoros y fragmentación del hábitat. Luego, se dio paso a la descripción de la red planta-herbívoro en el bosque nativo fragmentado de Chiloé y como las propiedades de la red estaban dadas por el área y/o la conectividad del ambiente. Por último se evaluaron los factores ascendentes y descendentes que afectaban a la herbivoría en el mismo sistema de estudio. Considerando que las especies de plantas y herbívoros se encuentran embebidas en intrincadas redes de interacción que raramente constituyen cadenas lineales, el presente estudio de redes tróficas que involucró tanto a plantas y herbívoros como a sus enemigos naturales, permitió conocer los efectos indirectos (mediados por especies no involucradas directamente en la relación de consumo) y directos de la fragmentación sobre la herbivoría. Globalmente, esta investigación incluyó la mayoría de los conceptos relevantes en la ecología de las interacciones entre plantas y herbívoros (redes tróficas, riqueza y abundancia de plantas e insectos herbívoros, fragmentación de hábitats y patrones de consumo). Quedaron otros tópicos importantes por abordar en el futuro (por ejemplo, de qué manera las variaciones de la herbivoría en ambientes fragmentados afectan la adecuación biológica de las plantas), sin embargo, las preguntas consideradas fueron de suficiente amplitud y profundidad como para resumir en gran medida el conocimiento existente en bosques de Chiloé, así como identificar los vacíos por llenar en futuras investigaciones. Aún más importante como contribución de esta tesis, es su tema central en bosques de Chiloé, pues en Chile la mayoría de los estudios se habían enfocado en el bosque Maulino y en bosques de las cercanías de Osorno, y por tanto, una mirada desde un sistema insular, complementó las visiones con un enfoque comunitario.
Urbanización costera en Chile. Efectos en las comunidades de aves, las percepciones de las personas y su conexión con la costa.
(2023) Graells Contreras, Giorgia Yoely; Gelcich, Stefan; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas
En el mundo, más del 40% de las personas viven en áreas costeras, las cuales han modificado el ecosistema natural en el que se encuentran y han puesto en riesgo la interacción de los ecosistemas marinos y terrestres. A pesar de su importancia, los efectos de la urbanización costera han sido poco estudiados, en particular el ecotono marino-terrestre. Considerando que el ser humano es el principal modelador del ecosistema urbano, esta tesis estudió los efectos de la urbanización costera en Chile con un enfoque socio-ecológico. Para esto se evaluó la diversidad de aves y su uso de hábitats, las percepciones humanas y la narrativas de las ciudades. Se identificó que la urbanización costera ha generado cambios en el ecotono y estos permiten la coexistencia de especies marinas y terrestres de aves. El uso de diferentes hábitats por especies de aves impacta en la percepción de las personas, en donde no todas las especies son percibidas por igual y dependen del lugar donde son vistas. En general, las personas tienen una percepción más positiva de ver aves en áreas naturales, ellas disfrutan el verlas y las conectan con el borde costero. Esta actividad junto con otras experiencias físicas y psicológicas corresponden a la mayor forma de conexión de las personas con el mar. Cuanto mayor sea el acceso al borde costero, mayor será la probabilidad de dicha conexión. Por lo tanto, modificaciones en planificación y diseño urbano pueden mejorar la relación entre la urbanización y los ecosistemas costeros.

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