26/04/2021 Biogeografía - 2021 Tema 7 Procesos biogeográficos IV: Cambios climáticos 1 Índice del tema - ¿Cómo se estudia el paleoclima? - Reconstrucción del clima terrestre desde el Cámbrico - Causas de las glaciaciones - Glaciaciones del Pleistoceno - Consecuencias biogeográficas de los cambios climáticos 2 1 26/04/2021 Cambios climáticos en la Tierra ¿Cómo se estudia el paleoclima? Anillos de crecimiento (Dendrocronología) Sedimentos en lagos (diatomeas, quironómidos, isótopos) Hielo (ice cores) Fósiles marinos Turberas (polen, hojas, semillas, amebas, isótopos) 3 Cambios climáticos en la Tierra ¿Cómo se estudia el paleoclima? Series temporales largas (miles años) Isótopos del Oxígeno (ratio 18O/16º) Cada 4.2 ºC incremento δ 18O en hielo y en conchas de foraminíferos decrece 1%0 CaCO3 4 2 26/04/2021 Cambios climáticos en la Tierra ¿Cómo se estudia el paleoclima? Gases de efecto invernadero en el hielo (CH4, CO2) 5 Series temporales largas (miles años) 6 3 26/04/2021 7 Series temporales cortas (cientos de años) Ej.: Paleolimnología en el Sistema Central Chironomidae (Diptera) 8 4 26/04/2021 Cambios climáticos en la Tierra Reconstrucción de la temperatura media terrestre desde el Cámbrico (540 Ma) a partir de diversas fuentes Extinciones masivas Siguiente diapositiva 9 Glaciación de la Antártida MTPE* 12 10 8 Óptimo climático del Eoceno 6 4 Mioceno Pleist. Pli. Ciclos glaciares Pleistoceno Oligoceno Reglaciación de la Antártida Eoceno Deshielo de la Antártida Paleoc. Aridificación del Mioceno-Plioceno 0 1 2 3 Radiación y expansión de los mamíferos y aves K-T Paleoc. 60 4 Eoceno 50 Oligoceno Mioceno 40 30 20 Millones de años 10 Δ 18O bentónico (por mil) ∆T equivalente (ºC) *MTPE: Máximo térmico PaleocenoEoceno (20KA) 5 Pli 0 10 5 26/04/2021 Causas de las glaciaciones • Las antigüas por causas geológicas (deriva continental, orogenias cambios circulación oceánica) • Las recientes (< 2 ma) por cambios en la radiación solar, pues ha habido pocos cambios tectónicos y orogénicos desde entonces • Por su proximidad destacan las glaciaciones del Pleistoceno 11 Causas de las glaciaciones Aislamiento de la Antártida (35 Ma) - Ruptura del puente terrestre (Paso de Drake) - Cambio radical de las corrientes marinas? glaciación de la Antártida y rápido enfriamiento global 12 6 26/04/2021 Causas de las glaciaciones Causas astronómicas 1. Excentricidad de la órbita terrestre 2. Inclinación del eje de rotación terrestre (oblicuidad) 3. Precesión (orientación del eje terrestre) 13 Causas de las glaciaciones Ciclos de Milankovitch Precesión Inclinación Excentricidad Cambios en la radiación solar incidente 14 7 26/04/2021 Glaciaciones del Pleistoceno - Episodios glaciales separados cada 40-100 KA por periodos interglaciales - Al menos 10 máximos glaciales en los últimos 800 Ka: - Las transiciones se aceleran debido a una retroalimentación positiva. El hielo aumenta el albedo terrestre (enfriamiento) El vapor de agua, polvo, metano y CO2 provocan efecto invernadero (calentamiento) Würm Último máximo glacial (LGM) 17-18 KA 15 Efectos de las glaciaciones Cambios eustáticos durante el Pleistoceno * * Último máximo glacial (LGM) 17-18 KA 110-140 m de descenso 16 8 26/04/2021 Consecuencias biogeográficas Formación de puentes terrestres Difusión Beringia - Anchura 85 km, profundidad 30-50 m. - Hasta 20 MA puente cálido, difusión generalizada de biota (CORREDOR) - A partir de 20 MA enfriamiento progresivo y glaciación, sólo org. adaptados (FILTRO) - Durante la última glaciación (Würm), al menos dos períodos 40-35 KA y 25-10 KA - Final Pleistoceno (10 KA) ruptura definitiva Cría de mamuth lanudo hallado en Siberia en 2007 17 PALEARCTIC NEARCTIC Original diagramm of George G. Simpson classic paper (1940) 18 9 26/04/2021 Consecuencias biogeográficas Posibles respuestas de los organismos ante los cambios climáticos Distribución reducida 1. Desplazamiento Altitudinal o latitudinal, siguiendo su óptimo ambiental 2. Permanencia y adaptación a las nuevas condiciones (p.ej. si encuentra una barrera) 1 2 Distribución amplia 3 4 3. Extinción completa (si el área de distribución era reducida) 4. Extinción local (si el área de distribución era grande, permanencia en refugios) No excluyentes (la combinación puede originar especiación) 19 Consecuencias biogeográficas Desplazamiento latitudinal fauna Distribución actual Lemming ártico (Dicrostonyx torquatus) Fósiles pleistocénicos 20 10 26/04/2021 Consecuencias biogeográficas Desplazamiento latitudinal de los biomas Hielo Tundra Estepas Bosque boreal Bosque templado Tundra, pradera y estepa predominaron sobre bosques durante los máximos glaciales. Vegetación mediterránea Hasta 10-20º de desplazamiento latitudinal 21 Consecuencias biogeográficas Desplazamiento altitudinal de bandas vegetación Última glaciación (14 KA) Presente 22 11 26/04/2021 Cambio climático actual (antropogénico) Desplazamientos altitudinales Ej: Límite del hayedo en el norte de España Peñuelas & Boada (2003) Global Change Biology 9: 131-140 23 Consecuencias biogeográficas Desplazamiento latitudinal-altitudinal de la vegetación Refugios climáticos durante los máximos glaciares Taxa con evidencias fósiles (pólen, madera, etc.) de su persistencia al sur de Europa durante el LGM Birks & Katherine J. Willis (2008) Alpines, trees, and refugia in Europe, Plant Ecology & Diversity. 24 12 26/04/2021 Consecuencias biogeográficas Refugios climáticos Las barreras orográficas limitan la dispersión N-S, pero también pueden albergar refugios microclimáticos: • Presencia de especies relícticas • Presencia de endemismos por aislamiento Ej: Península Ibérica 25 26 13 26/04/2021 Consecuencias biogeográficas Reducción Relictos biogeográficos Ej: Abies pinsapo Relicto del Terciario. Plioceno-Mioceno aridificación y formación clima mediterráneo Actualidad: Sierra de las Nieves (Málaga) y Grazalema (Cádiz) Enlace 27 Consecuencias biogeográficas Reducción Relictos biogeográficos Ej: Laurisilva canaria Relicto del bosque Terciario que cubría la Cuenca Mediterránea hace 20 MA. La aridificación del Sáhara (Mio-Plio), y después las glaciaciones del Pleistoceno la redujo a la Macaronesia. Algunos de sus taxones permanecen disyuntos como Rand Flora. 28 14 26/04/2021 Consecuencias biogeográficas Recolonizaciones postglaciales de Europa desde refugios al sur (Península Ibérica, Italia, Balcanes,…) Zonas “híbridas” (de contacto reciente) Robles (Quercus robur y Q. petraea) Genotipos de roble Hewitt (2000). Nature Rutas de migración inferidas 29 Recolonizaciones postglaciales de Europa desde refugios al sur Ej: Anthyllis montana (varias subespecies) E Alpes + C Italia S Alps ?? ? W Alps ssp. jacquinii ssp. montana Balcanes Sierra Nevada Iberian P. ssp. hispanica 700.000 años 30 15 26/04/2021 Consecuencias biogeográficas Hipótesis de los refugios climáticos para explicar la alta diversidad y endemicidad de los bosques tropicales 31 Consecuencias biogeográficas Disyunción Circumboreal: variante ártico-alpina Persistencia en refugios y nunataks Pinguicula alpina Y muchas otras especies de nuestros sistemas montañosos! Poblaciones aisladas en montañas meridionales 32 16 26/04/2021 Consecuencias biogeográficas Disyunciones ártico-alpinas Origen boreal Expansión durante glaciación “Retroceso” durante interglacial N S 33 Consecuencias biogeográficas Disyunciones anfitropicales (ej: organismos marinos de aguas frías) Ballena franca Interglacial Glacial Interglacial 34 17 26/04/2021 Consecuencias biogeográficas Extinciones Plantas: Mayor extinción en los primeros ciclos glaciales, baja extinción en los últimos ciclos glaciales. (Supuesta adaptación durante primeras glaciaciones) Grandes mamíferos: Mayor extinción en los últimos ciclos glaciales (especialmente durante la última glaciación 11.000 años). Hasta 2/3 de las especies. Más extinción de grandes mamíferos en las Regiones Neártica y Neotrópical que en Australiana, Paleártica y Africana. ¿? 35 Algunos grandes mamíferos extintos 36 18 26/04/2021 Algunos grandes mamíferos extintos Megatherium americanum (perezoso gigante americano) Gliptodon americano Sinomastodon (mastodonte chino) Hiénidos 37 Consecuencias biogeográficas Explicaciones a la extinción de la megafauna Hipótesis de la “matanza” (overhunting hypothesys) 38 19 26/04/2021 Consecuencias biogeográficas Hipótesis de la “matanza” Cronología de la colonización humana de N América: 20-15 KA Cruce Estrecho Bering 9 KA Primeras evidencias de humanos en Patagonia En su expansión fue extinguiendo la megafauna sin una conducta adecuada para evitar al nuevo y eficaz depredador. 39 Consecuencias biogeográficas Evidencias a favor de la hipótesis de la “matanza” (2) Extinciones mayores para los grandes mamíferos (megaherbívoros) Spp. extintas Spp. no extintas (1) Evidencias fósiles de coexistencia con humanos y caza Para al menos 6 de las 36 especies nativas de América (puntas de flecha, restos masivos de huesos, heridas de arma,…) 40 20 26/04/2021 Consecuencias biogeográficas Evidencias a favor de la hipótesis de la “matanza”: (3) Las extinciones no fueron iguales en todas partes. Mayores en continentes donde la megafauna no tenía experiencia de contacto con los humanos. (4) Los grandes mamíferos procedentes de Eurasia sufrieron menos la extinción. Renos, ciervos, alces, buey almizclero tenían una larga historia de interacción con los humanos. 41 Grandes mamíferos euroasiáticos que no se extinguieron Alce Bisonte Antílope saiga Buey almizclero 42 21 26/04/2021 Grandes mamíferos euroasiáticos que sí se extinguieron Mamut lanudo 150-6 Ka (1.7 Ka) Ciervo gigante (megalocero) 200-5 Ka Rinoceronte lanudo 350-10 Ka 43 Consecuencias biogeográficas Hipótesis alternativas: propagación de enfermedades (hyperdisease hypothesis) - El ser humano sirvió de vector de enfermedades infecciosas que propagó por todos los continentes - A favor: casos conocidos de propagación de enfermedades actuales - En contra: difícil de probar con fósiles (análisis de síntomas físicos en huesos, ADN de patógenos en tejidos momificados o criopreservados,…) 44 22 26/04/2021 Consecuencias biogeográficas Hipótesis alternativas: cambio climático Las extinciones de megafauna comenzaron no sólo hace 10 Ka, sino antes (3.5 Ma), coincidiendo con el final del periodo Mioceno, de gran aridez. Probablemente una combinación de las tres causas 45 Enlace articulo completo Enlace noticia ABC 46 23 26/04/2021 Bibliografía de este tema Lomolino et al. (2006). Biogeography, 3ª ed. Cap. 7, 8 Cox & Moore (2000). Biogeography, 6ª ed. Cap. 6, 7 47 24
