ecología de playas arenosas: tendencias y...
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Ecología de playas arenosas:tendencias y perspectivas
Omar Defeo
mareas olas arena
Playas arenosasZona de interfase entre la tierra y el mar
Morfología y dinámica definidas por 3 factores que interactúan: mareas, olas, y grano de arena
Olvidadas por ecólogos?Ecología de playas arenosas rezagada respecto a otros ecosistemas costeros
McLachlan & Defeo 2018
Investigación ha avanzado y ha emergido uncuerpo teórico
2936 3157
11149
20065
36358
0
10000
20000
30000
40000
Sandybeaches
Rockyshores
Mangroves Coral reefs Estuaries
Pap
ers
El ambiente físico: morfodinámica de las playas
Reflectivas:arena gruesapendiente pronunciadano hay zona de surfpequeño rango intermarealolas pequeñasenergía de la ola se refleja
Disipativas:arena finapendiente suave amplia zona de surfamplio rango intermareallargos periodos de swash grandes olasenergía de la ola se disipa
Diferentes niveles organizacionales para contrastar hipótesis sobre patrones, procesos y mecanismos
Ecología: niveles organizacionales
Moléculas
Ambiente
Am
bien
te
Latitud
Variables relevantes (GAMM – GLMM)
Pendiente (-) Grano (-) Rango mareal (+) Temperatura (+) Productividad (+)
Hipótesis evaluadas:
Hipótesis de Energía Kinética o Hipótesis de Temperatura
Hipótesis de Disponibilidad de Hábitat
Hipótesis de Exclusión de Swash
Hipótesis de Energía Potencial: áreas más productivas, más especies
Defeo & McLachlan, 2013, Barboza & Defeo 2015, Defeo et al. 2017
Aumento con tamaño de ola, rango de mareas, área de la playa, grano fino y pendiente suave: de playas reflectivas micromareales a disipativas macromareales
Patrones globales: riqueza específica y ambiente
Patrones globales, 5 continentes (n > 250)
Hipótesis de Exclusión de Swash
Exclusión de especies hacia playas reflectivas debido al clima riguroso de swash y arenas gruesas
Defeo & McLachlan 2013, Barboza & Defeo 2015
y = -6.54Ln(x) - 4.85R² = 0.52
y = -7.93Ln(x) -13.36R² = 0.62
0
5
10
15
20
25
30
Spec
ies
richn
ess
Beach slope
y = -0.66Ln(x) + 1.86R²= 0.62
y = -1.33Ln(x) - 0.22R²= 0.55
0
1
2
3
4
5
6
7
8
log
Abu
ndan
ce(in
dm
-1)
y = -10.09x + 2.39R²= 0.12
y = -9.41x + 2.27R²= 0.25
0
1
2
3
4
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20
log
Bio
mas
s(g
m-1)
Tropical Temperate
y = -6.54Ln(x) - 4.85R² = 0.52
y = -7.93Ln(x) -13.36R² = 0.62
0
5
10
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Spec
ies
richn
ess
Beach slope
y = -0.66Ln(x) + 1.86R²= 0.62
y = -1.33Ln(x) - 0.22R²= 0.55
0
1
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3
4
5
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8
log
Abu
ndan
ce(in
dm
-1)
y = -10.09x + 2.39R²= 0.12
y = -9.41x + 2.27R²= 0.25
0
1
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0.00 0.05 0.10 0.15 0.20
log
Bio
mas
s(g
m-1)
Tropical Temperate a
b
c
y = -6.54Ln(x) - 4.85R² = 0.52
y = -7.93Ln(x) -13.36R² = 0.62
0
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20
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30
Spec
ies
richn
ess
Beach slope
y = -0.66Ln(x) + 1.86R²= 0.62
y = -1.33Ln(x) - 0.22R²= 0.55
0
1
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log
Abu
ndan
ce(in
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-1)
y = -10.09x + 2.39R²= 0.12
y = -9.41x + 2.27R²= 0.25
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log
Bio
mas
s(g
m-1)
Tropical Temperate
y = -6.54Ln(x) - 4.85R² = 0.52
y = -7.93Ln(x) -13.36R² = 0.62
0
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15
20
25
30
Spec
ies
richn
ess
Beach slope
y = -0.66Ln(x) + 1.86R²= 0.62
y = -1.33Ln(x) - 0.22R²= 0.55
0
1
2
3
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6
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log
Abu
ndan
ce(in
dm
-1)
y = -10.09x + 2.39R²= 0.12
y = -9.41x + 2.27R²= 0.25
0
1
2
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0.00 0.05 0.10 0.15 0.20
log
Bio
mas
s(g
m-1)
Tropical Temperate a
b
c
• Riqueza de especies: mayor en trópicos y en playas disipativas
• Abundancia: mayor en playas templadas disipativas. Patrones diferentes según pendiente
• Biomasa: misma tendencia
Macroescala: latitud
Defeo & McLachlan 2013, Barboza & Defeo 2015
Defeo & McLachlan 2011, 2013Barboza & Defeo 2015
Tamaño corporal
Aumenta hacia playas reflectivas!!
Beach slope Beach index0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
y = 0.42x -1.29R2 = 0.11
f-5
-4
-3
-2
-1
0e
log
Bod
ysi
ze(g
)
y = -0.35Ln(x) – 1.08R2 = 0.09
Beach slope Beach index0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
y = 0.42x -1.29R2 = 0.11
f-5
-4
-3
-2
-1
0e
log
Bod
ysi
ze(g
)
y = -0.35Ln(x) – 1.08R2 = 0.09
y = -0.47x + 2.95R2 = 0.15
2
3
4
5
6
7
-4.6 -3.6 -2.6 -1.6 -0.6
log body mass
log
abun
danc
e
y = -0.47x + 2.95R2 = 0.15
2
3
4
5
6
7
-4.6 -3.6 -2.6 -1.6 -0.6
log body mass
log
abun
danc
eTalla diminuye hacia playas disipativas con mayor abundancia y biomasa
Competencia en playas disipativas: resultados experimentales en campo y laboratorio
Escalamiento talla – densidad
Defeo et al. 1998; Dugan et al. 2004
Riq
ueza
de
espe
cies
4
8
12
– – Larvas planctónicas - - - - Desarrollo directo
–– –– Crustáceos- - - - Poliquetosy Moluscos- - - - Insectos
Pendiente0.05 0.10 0.15
–– –– Carroñeros- - - - Filtradores–– –– Depositívoros
4
8
12
16
Pendiente0.05 0.10 0.15
Crustáceos supralitorales
1
2
3
4
0.1
0.3
0.5
0.7
– – Spp y = 4.32 + 0.91Ln(x); r² = 0.33- - Prop: y = 1.31 + 0.32Ln(x); r² = 0.67
Pro
porc
ión
Defeo & McLachlan 2011
Deconstrucción de patrones
Taxonomía Desarrollo
Alimentación
Zona
Deconstrucción: poblaciones – historia de vida – morfodinámica
Anfípodo talítridoSupralitoralDesarrollo directo
TatucitoIntermarealLarva planctónica
Abu
ndan
ce(in
d·m
-1)
Dean’s parameter Ω2 4 6
0
300
600
900
BarJI
PD
Ach
Ara
SI SM
Dean’s parameter Ω
SM
JI
Agu
Ara
SI
PD
Ach
Bar
0
2000
4000
6000
2 4 6
Abu
ndan
ce(in
d·m
-1)
Varias especies y playas muestreadas por 20 añosGómez & Defeo 2012
Respuestas no congruentes entre comunidades y
poblaciones supralitorales
Celentano et al. 2010
Water content (%)6 8 10 12 14
20
30
40
50
60
70
80
BarJI
AchAra
SM
Ovi
gero
us fe
mal
es (i
nd·m
-1)
SI
10.0
1/Slope10 15 20 25 30 35 40
Mea
n ov
iger
ous
size
(mm
)
9.0
9.29.49.69.8
10.210.4
Bar
JI
Ach
Ara
SI
SM
PD
Ovi
gero
us fe
mal
es (i
nd·m
-1)
0
50
100
150
200
250
300
2 4 6 8 10 12Beach face slope
Juve
nile
s (in
d·m
-1)
Bar
JIAch
SISM
PDAra
Larg
est f
emal
e (m
m)
Organic matter content (%)
SM
JI
AguAra
SIAchBar
15
20
25
30
0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45
PD
BDI
SMJI
Agu
SI PD
Ach
Bar
0
10
20
30
40
40 80 120 160 200Ara
Meg
alop
(ind
·m-1
)
Mean sand particle size (mm)
0
1000
2000
0.2 0.3 0.4 0.5 0.6SM
Agu
SI
Ach
Ara
Bar
JI
PD
Playas reflectivas
No reproducciónNo reclutamientoTalla pequeña
Hábitats receptores
MACROESCALA - MESOESCALA: Poblaciones – historia de vida - morfodinámica
Gómez & Defeo 2012
Gómez et al. 2013 Celentano et al. 2010
Escalas múltiples: patrones – procesos – mecanismos
Macroescala - modelación Meso-microescala – Procesos – MecanismosExperimentación campo (largo plazo) y lab
Defeo & McLachlan 2005, McLachlan & Defeo 2013
Species richness
Physical control
Beach StateReflectiva Disipativa
Spe
cies
rich
ness
Es suficiente? Estamos viendo toda la película?
El impacto humano estáalterando los patrones?
Ambiente y biota amenazados por factores a múltiples escalas temporales y espaciales
Sub-representadas en estudios de cambio climático
Impactos en playas arenosas
Defeo et al 2009, Schoeman et al. 2014, Schlacher et al. 2015, McLachlan & Defeo 2018
1
Weeks
Months
Years
Decades
Centuries
Tim
e
Space (km)10 100 1000
Climate change
Beach mining
Exploitation
Coastal engineering and urban development
Pollution, nourishmentand grooming
Recreation and off-road vehicles
Plastics
EcosystemProcesses, functions
Biodiversity
Abundance/structure
Long-term policies
Governance modes and institutional
structuresGovernment-based
Co-managementDecentralized
Playas como sistemas social-ecológicos (SES)
McLachlan & Defeo 2018
Management & conservation
tools Time, space Species, sizesRestorationRecreation
UNCERTAINTYEcological, Statistical, Socio-economic, Governance
ServicesFisheries
Tourism
Protection to extreme events
Manejo de playas requiere de la integración de la ecología con factores socio-económicos e institucionales
Environment
• Playas atrapadas entre el aumento del nivel del mar y desarrollo urbano
• Reducción/pérdida de playa y dunas: retiro no es posible
• Ausencia de refugios espaciales o hábitats compensatorios para especies
El ambiente físico: compresión costera
Sea level riseCOAST
Increasing urbanization Coastal squeeze
Compresión costera: efectos socio-económicos negativos
Almejas: mortandades masivasMortandades masivas de almejas de aguas frías diezmaron poblaciones en todo el rango de
distribución en los océanos Atlántico y Pacífico:
1. SISTEMAS SOCIAL-ECOLÓGICOS críticos: pesquerías y sustento afectados
2. Estructura de la comunidad y ecosistemas drásticamente modificadas
3. Causas posibles: aumento de temperatura, blooms de algas, enfermedades
Brazil – Uruguay – Argentina
Peru - Chile
Fiori et al. 2004, Fiori & Defeo 2006, Oderbrecht et al 2009
Aumento de temperaturaAumento sistemático in SST y migración hacia los polos de la isoterma de 20ºC
Cambios en el régimen oceanográfico de un periodo frío a uno templado en
1994-1997 (Goldenberg et al. 2001, Science)
Ortega et al. 2012, Defeo et al. 2013, Schoeman et al. 2014
Temperatura superficial del mar: aumentos a largo plazo
1985
2007
Equipos multidisciplinarios: ciencia experimental y observaciones de largo plazo para evaluar cambio climático
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
19601963196619691972197519781981198419871990199319961999200220052008
Year
Abu
ndan
ce (I
nd.m
-1)
-3
-2
-1
0
1
2
3
AM
O (c
umul
ativ
e su
m)
Reg
ime
shift
Mass mortalities
Efectos del clima
Disminución de abundanciade spp con cambios en el régimen oceanográfico y aumento sistemático de la temperatura
Defeo et al. 2013, 2014, Ortega et al. 2012, 2013
Pesquería cerrada por 15 años, con efectos socio-económico negativos
Recuperación parcial
Impactos de largo plazo en poblaciones
Aumento en enfermedades y signos en el tiempoDisminución de talla, fecundidad y sobrevivencia
Aumento de SST aumenta frecuencia de enfermedades por impactos en los huéspedes y agentes patógenos
Efectos ecológicos de la variabilidad climática: tropicalización?
80
60
40
Jun ´81
20
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Dec ´81 Jun ´82 Dec ´82 Jun ´83 Oct ´83
Freq
uenc
yby
num
ber
(%)
Donax
peruvianus
Emerita analogaOthers
Mesodesma donacium EL NIÑO
´ ´ Jun ´82 Dec ´82 Jun ´83 Oct ´83
(%)
Others
1. Biomasa de fitoplancton
2. Mareas rojas y blooms!!!
3. Estructura de la
comunidad bentónica
4. Abundancia y estructura
de poblaciones
5. Persistencia de
especies invasoras
6. Cambios en rangos de
distribución
Cambios evaluados:
Blooms
Schoeman et al., 2014
Defeo et al. 2013, 2015
0
20
40
60
80
100
1981 1986 1991 1996 2001 2006
Adu
lt ab
unda
nce
(%)
Mesodesma mactroides
Donax hanleyanus
Emerita brasiliensis
Mass mortalities
Experimentalmanagement
Evidencias adicionales de tropicalizaciónDistribution, phenology and life cycle
Cold-water species
Tropical species
Abundance
Reproductive periodRecruitment (births)Fecundity
Mortality
Individual growth ratesParasites
35 años de observaciones Defeo et al. 2013, Celentano & Defeo 2016, Ortega et al. 2016, McLachlan & Defeo 2018Schoeman et al. 2014
1000
100
10
1
0.1
0.01
0.001B
iom
ass
(t·km
-2)
Pol
ycha
eta
Gas
tropo
daIn
sect
aM
alac
ostra
caEm
erita
Don
axM
esod
esm
a
Mass mortality and climate shift
1000
100
10
1
0.1
0.01
0.001B
iom
ass
(t·km
-2)
Pol
ycha
eta
Gas
tropo
daIn
sect
aM
alac
ostra
caEm
erita
Don
axM
esod
esm
a
Mass mortality and climate shift
Efectos a nivel ecosistémico
Aumento de miembros del gremio de filtradores con afinidades tropicales
Reducción en largo de cadena: simplificación
Lercari et al. 2018
Hall 2011, Defeo & Castilla 2012, Defeo et al. 2013, 2016
Cambio climático afecta al sistema social-ecológico
Hábitat Fauna
Sociedad
Clima
Uruguay:
Aumento en SST, y frecuencia, intensidad y velocidad de vientos hacia la costa
y = 0.28x + 1.63R²= 0.44***
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
-0.4 0.1 0.6 1.1Sea surface temperature anomalies (ºC)
Win
d sp
eed
anom
alie
s (m
.s-1
) 2007
20112008
2006
1989
1990
1993
1988
y = 0.28x + 1.63R²= 0.44***
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
-0.4 0.1 0.6 1.1Sea surface temperature anomalies (ºC)
Win
d sp
eed
anom
alie
s (m
.s-1
) 2007
20112008
2006
1989
1990
1993
1988
Aumento de temperatura, vientos hacia costa y eventos extremos
y = 0.45x - 879.54R2 = 0.80***
10
12
14
16
18
20
22
24
1991 1995 1999 2003 2007 2011
Year
Swas
h w
idth
(m)
Ortega et al. 2013
Aumento del nivel del mar y del ancho de swash
Pérdida de hábitat intermareal, capturabilidad, días de pesca y $$$
10
12
14
16
18
20
22
24
1985 1986 1987 1990 2009 2010 2011
January
February
10
12
14
16
18
20
22
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1985 1986 1987 1990 2009 2010 2011
January
February
Effe
ctiv
e fis
hing
day
sPercepción pescadores: días de pesca
Much less Less Normal More Much more
0
Mareas rojas
Ban
day
s
SS
T A
nom
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s
Cumulative sums39 años: 1980-2018
Martínez et al. 2017
Aumento en duración, frecuencia e intensidad
Más representación de spp aguas cálidas
Pesquerías cerradas
Before
After1997
Ban days
Mareas verdes y doradas
Macroalgas: aumento en frecuencia e intensidad
Pesquerías y turismo afectados
Millones de dólares en limpieza
Science, junio 2018
Sargassum
Ulva
Gobernanza: problema críticoPercepciones pescadores
Sin empleos alternativos
Problemas con importaciones de productos, mareas rojas y mortandades masivas
Defeo & Castilla 2012, Pittman & Armitage 2016, Pittman et al. 2018
Participación y co-gobernanza es esencial
GobernanzaJurisdicciones
Agencias, actores, reglas,valores, procesos, teoría, marcos de análisis
Estrategias de manejo Sistema a ser gobernadoVarios usuarios
Turismo, Pesquerías, Urbanización, ComunidadesDesafíos
Interacciones
Conservación, manejo y co-gobernanzaTalleres con usuarios
Mapeo participativo
ZonificaciónPlayas de uso mixto
McLachlan et al. 2013, Defeo 2015, Gianelli et al. 2018
Turismo
Pesca
Balance de conservación y uso sostenible de bienes y servicios
Unidad funcional de manejo ecosistémico
Unidades de co-manejo
AMP 1 No takeAMP 2 No take
Co-manejo área
de pesca 1Co-manejo zona 2
Recreación
Manejo Ecosistémico: conservación - manejo - gobernanza
Defeo 2015, Gianelli et al. 2018LEY: CO-MANEJO PESQUERO
Ciencia y divulgación
Talleres, cursos e implementación de Consejos de Pesca en sitios piloto
Folletos de buenas prácticas
Medios: TV y periódicos
Generaciones futuras y género
Educación y concientización: Charlas, difusión
Mercado y productos:Productos de calidad y slow food
Participación activa de las mujeresAltos precios unitarios
• Necesidad de balancear conservación y manejo (uso sustentable)
• Manejo integrado: equipos multidisciplinarios
• Perspectiva social-ecológica: impactos antropogénicos
• Co-gobernanza y participación: clave
• Múltiples factores estresantes actuando simultáneamente
• Clima: HOTSPOT Brasil-Uruguay-Argentina estudios conjuntos
McLachlan et al. 2013, Harris et al. 2014, 2015, Nel et al. 2014, Schlacher et al. 2014, 2015
Playas como SES: conservación y manejo
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