Usando SIG para el Estudio EcogeogrUsando SIG para el Estudio Ecogeográáfico de fico de ArachisArachis Silvestre Silvestre D.E. Williams 1, A. Jarvis 1, L. Guarino1, G. Mottram1, K. Williams 2, M. Ferguson3, P.G. Jones4

1. International Plant Genetic Resources Institute (IPGRI), Regional Office for the Americas, c/o CIAT, Cali, Colombia2. Plant Exchange Office, USDA-ARS, Beltsville MD, USA

3. International Crops Research Institute for the Semi-Arid Tropics (ICRISAT), Patancheru 502 324, Andhra Pradesh, India4. Land Use Consultant, Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT)

El género Arachis consiste de 69 especies descritas, todas end émicas de América del Sur, e incluyen las progenitoras y otras especies cercanamente emparentadas con el man í cultivado, Arachis hypogaea. Germoplasma de los man íes silvestres es una fuente valiosa de caracteres deseables para el mejoramiento de las variedades cultivadas y, por lo tanto, tienen alta prioridad en la agenda internacional de conservación. Hemos usado los datos geo -referenciados del “Catálogo de Colecciones de Germoplasma de Arachis” compilado por Stalker et al. (2000). Estos datos provenienen de accesiones de germoplama conservadas en bancos, así como de muestras de herbario, y representan las distribuciones conocidas para las especies silvestres de Arachis . Aprovechamos la disponibilidad de esta información geo -referenciada y comprensiva para estas especies para investigar los patrones de distribución espacial de su diversidad.

Se estudiaron 17 especies de man íes silvestres de la sección Arachis para evaluar el impacto potencial de cambios climáticos sobre su distribución, y sus implicaciones para la conservación de recursos gen éticos. Se usaron resultados del Hadley Centre (modelo HadCM2 asumiendo un aumento anual del 1% en gases de invernadero durante el período 2040 a 2069) obtenidos del sitio web para la distribución de datos del IPCC: http://ipcc-ddc.cru.uea.ac.uk. Estas diferenciales fueron aplicad as a una cuadricula climática actual usando inverse square distance weighting para interpolar estos datos a una cuadrícula con un tamaño de pixel de 10 minutos de arco.

Los datos del “Catálogo de Accesiones de Germoplasma de Arachis ” fueron usados en FloraMap (Jones & Gladkov, 1999) para evaluar el entorno climático de cada especie o su distribución actual “potencial” según el modelo. Estos resultados fueron entonces mapeados en toda América de Sur, tanto para climas actuales así como para el escenario climático para 2040-2069, para examinar posibles cambios en sus distribuciones.

Un total de 2175 accesiones geo -referenciadas de germoplasma y de herbario (arriba) fueron usados para analizar patrones de diversidad mediante el programa DIVA-GIS. Se encontróun “punto caliente” de riqueza y diversidad, a nivel de especies y de secciones, en Mato Grosso do Sul en Brasil, a alturas entre 200 a 600 msnm (izquierda).

Al menos que sus propágulos esten transportados por agua corriente u otros factores externos, las tasas de migración de las especies silvestres de man í rara vez exceden 1m por año. Esto significa que la poblaciones naturales de estas especies tienen poca probabilidad de sobreviv encia si no son capaces de adaptarse rápidamente a las condiciones de clima cambiantes in situ .

De las 17 especies estudiadas, se encontró que 12 tienen entornos climáticos que no muestran traslape entre la distribución actual y la pronosticada para el escenario 2040-2069. Otras dos especies muestra reducciones significativas y fragmentación de sus distribuciones proyectadas mientras que solamente tres especies pueden considerarse estables ante los cambios climáticos. Los cambios proyectados para la riqueza de especies de Arachis en América del Sur alteran los actuales “puntos calientes” en Brasil, donde actualmente hasta cinco especies ocurren simpatricamente, a ocho “islas” aisladas de una sola especie cada una.

Davis et al. (1998) advierte que pronosticar distribuciones futu ras basadas en entornos climáticos no es tan sencillo, pero los resultados obtenido hasta el momento por lo menos nos muestran dónde podemos buscar problemas potenciales. Se sugiere llevar a cabo trabajos de campo para probar la adaptación de algunas de las especies más amenazadas a climas parecidos a los que posiblemente encontrarán en el futuro en sus actuales áreas de distribución.

Aqui se muestra un ejemplo de los resultados, usando la especie Arachis stenosperma. La distribuci ón “potencial” actual extiende sobre varias regiones del Brasil, incluyendo Acre. En 2055, esta distribución ha cambiado al sur de Brasil exclusivamente. Las regiones donde hay traslape de las distribuciones estan altamente fragmentadas, y ocurren principalmente en los cerrados de Brasil. De hecho, A. stenosperma es endémica a los cerrados y la Sierra Atl ántica. La tasa lenta de migraci ón que caracteriza estas especies significa que no todas las areas climáticamente adecuadas han sido colonizadas por esta especie aún, por ejemplo en Acre. La región de posible sobrevivencia de las poblaciones conocidas se encuentra reducida en las predicciones para 2055.

Present e 2055 Traslape

RESUMEN

Se presentan los resultados de unos an álises de la distribución ecogeográfica de especies silvestres de man í (Arachis spp.) mediante algunas herramientas nuevas de Sistemas de Información Geográfica (SIG). Los analisis fueron realizados para apoyar el desarrollo de estrategias para promover la conservación y uso de estos importantes recursos fitogen éticos. Una base de datos georeferenciados, correspondientes a muestras de germoplasma y de herbario, fue analizada utilizando FloraMap para definir la adaptación climática de cada especie y sus distribuciones potenciales. Patrones de diversidad fueron analizados utilizando DIVA. Se estudió la posible distribución simpatrátrica de especias de genoma A y las de genoma B, se analizó el posible impacto de cambios climáticos en la sobrevivencia de algunas especies, asícomo la adaptabilidad climática relativa de ellas. Se examinó detalladamente el riesgo de erosión gen ética que corren estas especies en Bolivia para guiar los esfuerzos conservacionistas en dicho país.

Impacto potencial de los cambios climáticos

Patrones Ecogeográficos en la Diversidad de Arachis Silvestre

ReconocimientosLos autores quieren reconocer a ICRISAT para el uso del “Catálogo de Colecciones de Germoplasma de Arachis.” Esta base de datos fue laboriosamente compilada bajo el liderazgo del Dr. Thomas Stalker, con apoyo financiero del Common Fund for Commodities (CFC), CENARGEN, ICRISAT, y el Banco Mundial. El trabajo SIG sobre maníes silvestres esta siendo apoyado por USDA-ARS. La investigación sobre cambio climático tambien fue apoyado por el Fondo de Inovación del IPGRI.

Número acumulativo de especies

0

10

20

30

40

50

60

70

801 3 5 7 9

11 13

15

17

19 21

23 25

Iteration

No

. de

esp

ecie

s

Ubicación de registrosde colectas de Arachis

spp.

El mapa a la izquierda muestra los resultados de un an álisis de complementariedad usando DIVA-GIS. Las 26 áreas a colores son las celdas de 0.5 x 0.5 grados que conjuntamente contienen por lo menos un registro de todas las especies registradas en la base de datos. La gráfica arriba muestra que 6 de estas celdas (rojas en el mapa) contienen algo más de 50% de las expecies, y que 19 celdas contienen 90% de las especies. La flecha indica la celda más diversa de todas.

Diferencias en adaptación climática entre maníes silvestres

Se uso FloraMap para extraer los valores para 36 variables de clima para cada una de las poblaciones de las 19 especies de la sección Arachis. Se hizo un An álisis de Función Discriminante para documentar las diferencias en la adaptación climática de las especies. Las gráficas reproducidas abajo muestran que, aunque la mayoría de las especies tienen adaptaciones climáticas muy similares, cuatro de ellas se distinguen a trav és de la primera función discriminante, y otras cuatro se distinguen a trav és de la segunda función discriminante.

Areas prioritarias para la conservación de Arachis en Bolivia

Orígen del cultígeno

El maní cultivado es un alotetraploide de genoma AABB. Las distribuciones potenciales de 16 especies silvestres de la genoma A (se excluyen 7 especies para las cuales había datos insuficientes para el análisis) fueron superpuestas para mapear aquellas áreas donde pueda ocurrir por lo menos una especie del genoma A. El resultado entonces fue combinado con la probabilidad de distribución para la especie del genoma B, A. batizocoi, para mostrar áreas donde hay alta probabilidad de encontrar especies de los dos genomas creciendo simpátricamente.

Se usó datos de afinidad climática, vacíos en las colecciones existentes, distancia a áreas prote-gidas, y riesgo de erosión gen ética para identificar zonas de alta prioridad para la conservación (resaltados en azul en el mapa a la izquierda). El riesgo de eronsión gen é-tica fue calculado con base a densidad de la población humana, nivel de degra-dación del suelo, y proxi-midad a carreteras, gaso-ductos, etc.

La construcción de un gasoducto nuevo en el oriente boliviano (ver izquierda) alertó a los conservacionistas sobre las posibles implicaciones para la conservación de Arachis silvestre en esta área.

Para identificar aquellas areas relativamente sub-exploradas, acomodamos una funci ón hiperbólica a la curva cumulativa de especies para cada celda de la cuadrícula. La gráfica abajo muestra la relaci ón general entre el número de accesiones y el número de especies en cada celda. El mapa a la izquierda muestra el número de especies esperado segun la funci ón acomodada.

El mapa a la derecha muestra la diferenciaentre el número esperado y el actual de espe -cies encontradas. Las celdas oscuras son aquellas que son relativamente sub-colectadas.

No. especies y accesion es por celda

0123456789

10

0 20 40 60 80 100No. accesiones

No

. e

spec

ies

El Software UtilizadoFloraMapFloraMap: http://www.ciat.cgiar.org/floramap/

DIVA-GIS: http://gis.cip.cgiar.org/gis/tools/diva.htm

Riqueza de especies de Arachis

Diversi dad de especiesde Arachis

(Shannon index)

Riqueza de especiesen la secciónArachis

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600Altitude (m)

Sp

ec

ies

ric

hn

es

s

Relación entreriqueza de especiesy altura del Arachis

spp.

Areas complementar ias para la conservaciónde Arachis

silvestre

Especies

Cambiosen el área dedistribución

(%)

Pronósticospara el 2055batizocoi -100 Extinguida

cardenasii -100 Extinguidacorrentina -100 Extinguidadecora -100 Extinguidadiogoi -100 Extinguidaduranensis -91 Amenazadaglandulifera -17 Establehelodes -100 Extinguidahoehnii -100 Extinguidakempff-mercadoi -69 Semi-Amenazadakuhlmannii -100 Extinguidamagna -100 Extinguidamicrosperma -100 Extinguidapalustris -100 Extinguidapraecox -100 Extinguidastenosperma -86 Amenazadavillosa -51 Semi-Amenazada

Distribución actual de riqueza de especies en la seccion Arachis

Riqueza de especies

Distribución de riqueza de especies en la sección Arachis pronosticada para 2055

Riqueza de especies