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07 Cambios climaticos

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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
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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
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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
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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
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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)
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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
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Consecuencias biogeográficas
Desplazamiento altitudinal de bandas vegetación
Última
glaciación
(14 KA)
Presente
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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
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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.
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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
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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
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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.
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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
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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
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26/04/2021
Consecuencias biogeográficas
Hipótesis de los refugios climáticos para explicar la alta
diversidad y endemicidad de los bosques tropicales
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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
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Consecuencias biogeográficas
Disyunciones ártico-alpinas
Origen boreal
Expansión
durante
glaciación
“Retroceso”
durante
interglacial
N
S
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Consecuencias biogeográficas
Disyunciones anfitropicales
(ej: organismos marinos de aguas frías)
Ballena franca
Interglacial
Glacial
Interglacial
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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
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Algunos grandes mamíferos extintos
Megatherium americanum
(perezoso gigante americano)
Gliptodon
americano
Sinomastodon
(mastodonte chino)
Hiénidos
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Consecuencias biogeográficas
Explicaciones a la extinción de la megafauna
Hipótesis de la “matanza”
(overhunting hypothesys)
38
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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.
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Grandes mamíferos euroasiáticos que no se extinguieron
Alce
Bisonte
Antílope
saiga
Buey almizclero
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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
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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,…)
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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
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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
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