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Stress memory in the offspring of chenopodium quinoa willd (amaranthaceae) exposed to nitrogen deficiency.
(Universidad de Concepción, 2025) Castro Oñate, Catalina Javiera; Bascuñán Godoy, Luisa Leticia; Coba de la Peña, Teodoro
Plants have developed various strategies to cope with abiotic stress throughout their lives; however, environmental stress can have lasting effects, positively modifying the physiological responses of plants to subsequent stress episodes. This phenomenon known as preconditioning or stress memory. Interestingly, this memory can even be transmitted to their offspring, referred to as “intergenerational” or “transgenerational” stress memory. Chenopodium quinoa Willd. (Amaranthaceae) is a species known for its high tolerance to multiple stresses, including N deficit. In this thesis, we hypothesize that C. quinoa is able of transfer a “stress memory” to its offspring, induced by N deficiency. This “stress memory” is addressed through the study of the phenotype and physiological, biochemical, and molecular traits of mother plants (F0) and their progeny (F1 and F2) grown under optimal (HN) and deficient (LN) N conditions. The mother plants (F0) grown under LN conditions showed a significant reduction of photosynthesis and an increase in thermal dissipation, which was associated with yield reductions. In addition, changes in the metabolic composition of seeds were observed, which were associated with accelerated germination compared to seeds from plants grown at HN. Regarding the biometric and physiological responses of F1 seedlings (daughters), descendants of LN plants grown in LN (LNF0LNF1) presented a greater biomass and higher number of secondary roots, which were positively related to increased photosynthesis and stomatal conductance. Similarly, in the F2 generation (granddaughters), descendants of LN plants also showed greater shoot and root biomass when grown at LN, regardless of N conditions of their respective mother (F1) were grown (LNF0HNF1LNF2 or LNF0LNF1LNF2). Interestingly, in F2 although no changes in photosynthesis were observed, the reduction in thermal dissipation and the increase in photochemical efficiency (also observed in F1) suggests a transgenerational adjustment in energy use and dissipation mechanisms. Additional metabolomic studies in F1 and F2 highlighted a higher starch, terpene, lipid and flavonoid content in seedlings descended from LN plants, suggesting a greater C per unit of N than those descended from HN plants. The changes observed in F2 did not vary according to N condition of F1, suggesting that the ancestral environment (grandmother plants), and not only the maternal environment is playing a key role in offspring performance. Finally, we identified differentially expressed genes predominantly influenced by F0 N conditions. These include genes related to N acquisition and DNA methylation (NRT1.1, GLR2.1, SAM-dependent MTasa, QR, E2F TF3 and GRAS), which were up-regulated in the offspring of LNF0 mother plants in both generations (F1 and F2). The changes in the expression were related to physiological responses across generations. Additionally, through co-expression networks studies, key regulatory genes that modulate the expression of genes related to memory persistence and reversion were suggested. Taking together, the findings of this thesis reveal a differential performance between the offspring of F0 plants grown at optimal (HN) or low nitrogen (LN) conditions. These results support the conclusion that C. quinoa is capable of transmitting a “stress memory” to its progeny, modulating their physiological, metabolic, and transcriptomic responses. This inherited memory enhances the offspring’s capacity to cope with N deficient environments.
The role of ancestral monogamy and climate in the evolution of sociality in hystricognath rodents.
(Universidad de Concepción, 2025) Lazo Cancino, Daniela Verónica; Rodríguez Serrano, Enrique Alfonso; Cooper, Natalie
La evolución de la sociabilidad en animales ha sido un tema central en la sociobiología y la ecología evolutiva. La sociabilidad se define típicamente como la vida en grupo que incluye una amplia gama de formas de organización social, donde individuos animales, invertebrados y vertebrados, pasan parte o toda su vida en asociación con individuos coespecíficos, siendo la eusocialidad, el nivel más avanzado de organización social. En vertebrados, la eusocialidad es excepcionalmente rara y solo ha sido documentada en dos especies de la familia Bathyergidae (Rodentia). Diversas hipótesis han sido propuestas para explicar la transición hacia sistemas sociales. Entre ellas, la hipótesis de la monogamia de por vida postula que la monogamia aumenta la relación genética entre los miembros de un grupo, favoreciendo la cooperación y facilitando la evolución de la eusocialidad. Paralelamente, la hipótesis de las restricciones ecológicas sugiere que factores ambientales, como la aridez, pueden modular la sociabilidad al limitar la dispersión individual y promover la formación de grupos. Los roedores, debido a su diversidad social y amplia distribución, representan un modelo ideal para estudiar estos procesos. En esta tesis, evaluamos estos dos mecanismos en roedores mediante análisis filogenéticos comparativos. En primer lugar, examinamos la evolución de la monogamia en Bathyergidae para evaluar su papel en la transición hacia la eusocialidad. Utilizando reconstrucciones de estados ancestrales y modelos de correlación evolutiva, nuestros resultados indican que la monogamia fue la condición ancestral en especies sociales y eusociales. Sin embargo, no encontramos evidencia de que la monogamia haya sido el factor causal en la evolución de la eusocialidad en este grupo. En segundo lugar, investigamos la relación entre la aridez y la sociabilidad en roedores del infraorden Hystricognathi. Estimamos el tiempo de divergencia de este grupo y caracterizamos las condiciones ambientales de su distribución. No encontramos una asociación significativa entre el índice de aridez y la sociabilidad, lo que sugiere que otros factores ecológicos, como la distribución de recursos y la presión de depredación, podrían ser más relevantes en la evolución de los sistemas sociales. Estos hallazgos aportan nuevas perspectivas sobre los impulsores de la evolución de la sociabilidad en roedores y resaltan la importancia de un enfoque multifactorial que integre historia evolutiva, relaciones filogenéticas y condiciones ecológicas para comprender la diversificación de los sistemas sociales en mamíferos.
Importancia de la conductancia del mesófilo sobre la fotosíntesis de plantas alto-andinas en Chile central: evaluando el rol de la temperatura ambiental.
(Universidad de Concepción, 2025) Viveros Ahumada, Rodrigo Gustavo; Cavieres González, Lohengrin Alexis; Sáez Delgado, Patricia Lisette
Esta tesis doctoral explora el papel de la conductancia mesofílica (gm) en los procesos fotosintéticos de plantas alpinas en diferentes elevaciones del centro de Chile. La importancia de la gm radica en su impacto directo sobre la difusión de CO2 dentro del mesófilo de la hoja, lo que es un determinante crucial de las tasas fotosintéticas. Al centrarse en plantas zonales y azonales, este estudio investiga las adaptaciones fisiológicas y morfológicas asociadas a la asimilación de carbono, que facilitan la supervivencia y productividad bajo las condiciones ambientales únicas de diferentes plantas de gran altitud. También, se examina específicamente cómo la gm responde a la temperatura de crecimiento y contribuye a las capacidades adaptativas de las plantas alpinas. Se evalúan las diferencias en la respuesta de la gm entre plantas zonales y azonales y sus estrategias ecológicas únicas de acuerdo con su entorno particular. Las hipótesis de este trabajo son: (1) la fotosíntesis no muestra diferencias altitudinales debido a mecanismos compensatorios, como una mayor densidad estomática (SD) en plantas tanto zonales como azonales. En las plantas zonales, la masa foliar por área (LMA) y la limitación del mesófilo no cambian con la altitud, ya que tanto los hábitats de gran altitud como los de baja altitud presentan condiciones ambientales adversas, como bajas temperaturas y baja humedad del suelo, respectivamente. En contraste, para las plantas azonales, existe un mayor LMA y una mayor limitación del mesófilo a gran altitud. (2) Los cambios de gm ante distintas condiciones ambientales se deben a cambios anatómicos como el grosor de la pared celular y la disposición de los cloroplastos. (3) La temperatura es el factor que impulsa las tasas fotosintéticas más bajas en las plantas de gran altitud y el mecanismo subyacente a las variaciones en la fotosíntesis neta (AN) asociadas a la temperatura involucra cambios en el LMA y, en consecuencia, en la gm. Los resultados sugieren que la gm no solo es el principal factor limitante en la difusión de CO2 en las plantas alpinas, sino también un rasgo dinámico que varía significativamente con la elevación, el tipo de planta y la temperatura. Además, se observó cómo las variaciones en el grosor de la pared celular y la disposición de los cloroplastos se correlacionan con los cambios en gm. A través de este análisis exhaustivo, el estudio no solo contribuye a nuestra comprensión de la fisiología vegetal, sino que también mejora nuestro conocimiento sobre cómo los ecosistemas alpinos pueden funcionar en respuesta a sus condiciones ambientales. En conclusión, esta investigación ofrece valiosos conocimientos sobre los procesos fundamentales de adaptación de las plantas a grandes altitudes, destacando el papel crítico de la conductancia mesofílica. Establece las bases para futuros estudios ecológicos y fisiológicos, con el objetivo de dilucidar las complejas interacciones entre la morfología vegetal, los rasgos fisiológicos y los factores ambientales en las regiones montañosas. Las implicaciones de estos hallazgos son significativas para contribuir a predecir las respuestas de la vegetación alpina a los cambios ambientales y para la conservación y gestión de estos ecosistemas sensibles.
Dinámica espaciotemporal de las fracciones adulta y juvenil de merluza común (Merluccius gayi gayi) en la zona centro sur de Chile (1997-2018): identificación de áreas de riesgo de captura de juveniles.
(Universidad de Concepción, 2025) Yepsen Durán, Daniela Viviana; Cubillos Santander, Luis Antonio
Esta tesis aborda un desafío crítico para la sostenibilidad pesquera: la identificación de áreas de crianza de merluza común (Merluccius gayi gayi) y su exposición al riesgo potencial de captura incidental por la flota pesquera que opera sobre el recurso. Mediante un enfoque robusto basado en modelos espaciotemporales, se analizó la distribución y dinámica de las fracciones juvenil (edades 0 y 1), y adulta de merluza común en la zona centro-sur de Chile entre 1997 y 2018. Se utilizaron datos de captura en número por edad y área arrastrada disponibles en los cruceros de evaluación de merluza común que se realizaron anualmente desde Coquimbo a Chiloé (29°39’S–42°10’S). A través de una combinación robusta de modelos aditivos generalizados, modelos espaciotemporales jerárquicos bayesianos y análisis de sobreposición espacial, se analizó la distribución espaciotemporal de las edades juveniles (0, 1 y 2) y del grupo plus (7+), así como su interacción con la flota industrial de arrastre de fondo. En el primer capítulo, se examina la distribución espaciotemporal de juveniles (edades 0 y 1) en relación con factores endógenos, destacando el impacto negativo del grupo de edad más viejo (adultos de edad 7+) sobre la abundancia juvenil, como indicador de canibalismo intraespecífico potencial. Los modelos explicaron más del 75% y 95% de la variación para las edades 0 y 1, respectivamente, revelando un aumento sostenido en la abundancia de juveniles entre 2002 y 2007, y su posterior estabilización. Se demuestra que la distribución espacial juvenil está condicionada por la presencia de adultos caníbales, lo que refuerza la necesidad de proteger áreas de crianza libres de adultos mayores. El segundo capítulo se aplicaron modelos jerárquicos bayesianos para identificar “puntos calientes” (hotspots) de ocurrencia y densidad de juveniles (edades 0, 1 y 2) y adultos (7+). Se evidencia que los juveniles se concentran en aguas someras, mientras que los adultos mayores ocupan zonas más profundas. Los hotspots de edades 0 y 1 se localizaron preferentemente entre Coquimbo y Valparaíso (29°S–33°S), mientras que los reclutas (edad 2) se distribuyen más al sur, en zonas protegidas del potencial canibalismo. Las áreas entre Corral y Maullín (40°S–42°20'S) no parecen ser aptas para la crianza de juveniles dada la baja ocurrencia y densidad. Estos patrones sugieren que los juveniles no dependen o utilizan la plataforma continental más amplia, sino de hábitats pelágicos específicos. En el tercer capítulo, se identificaron áreas de alto riesgo de captura de juveniles al analizar la sobreposición entre hotspots y operaciones de la flota de arrastre y artesanal en el periodo 1997–2023. Se observó una alta superposición espacial entre los 33°–34°S y 36°–37°S, coincidiendo con zonas de alta ocurrencia y densidad de edades 0, 1 y 2. Además, se analizaron desplazamientos de los centros de gravedad por edad, destacando un notable corrimiento hacia el sur del centro de gravedad de la edad 0 (casi 500 km entre 1997 y 2018). Estos hallazgos evidencian una distribución dinámica del reclutamiento juvenil y la necesidad urgente de considerar la selectividad por edad y limitar a las operaciones de pesca para evitar la captura incidental de juveniles de merluza común. En conjunto, esta tesis aporta herramientas analíticas de alto valor para la gestión espacial del recurso, ofreciendo una base científica sólida para reducir la captura incidental de juveniles, optimizar medidas de manejo adaptativo y avanzar hacia una pesquería sustentable de Merluccius gayi gayi en Chile.
Propuesta de áreas marinas protegidas para el stock de langostino colorado (Grimothea monodon) en Chile centro-sur usando el potencial reproductivo como indicador de sustentabilidad.
(Universidad de Concepción, 2025) Barros Jiménez, Mónica Esther; Neira Alarcón, Sergio
El langostino colorado (Grimothea monodon) es una de las tres especies que sustentan la pesquería de crustáceos demersales en Chile, con niveles de desembarques que han mostrado amplias variaciones y muy lenta recuperación en la última década. La unidad de pesquería sur estuvo en estado de recuperación desde el año 2017 hasta el año 2023, después de una intensa sobrepesca que afectó el potencial reproductivo del stock y su distribución geográfica. Actualmente la pesquería se encuentra en estado de plena explotación, aunque la biomasa del stock de langostino colorado en la zona centro-sur de Chile (33º-37S) ha disminuido progresivamente en la última década. El agotamiento y la lenta recuperación de las poblaciones de langostino colorado se ha atribuido principalmente a la mortalidad por pesca (F). Sin embargo, la mortalidad por depredación (M2) puede llegar a ser un factor decisivo en la dinámica de las especies marinas, especialmente aquellas que son presas importantes en el ecosistema, como el langostino colorado y otros crustáceos demersales. Sin embargo, M2 ha sido menos estudiada y cuantificada en recursos pesqueros que se explotan en Chile. El manejo de la pesquería del langostino colorado en Chile está regulado por la Ley General de Pesca y Acuicultura, lo que incluye varias medidas. Entre ellas están la revisión anual del estatus, el establecimiento de cuotas de captura, y la aplicación de vedas biológicas. Sin embargo, la recuperación del stock de langostino colorado no es clara. La historia de la pesquería muestra discrepancias entre las estimaciones de biomasa y las capturas oficiales. A partir de 2001, las capturas no superaron las 7.000 t, y en el año 2023, la captura total fue de 5.406 t. La depredación por merluza común (Merluccius gayi) y lenguado de ojos grandes (Hippoglossina macrops) representa un factor forzante adicional a la pesca, y en ocasiones M2 supera a F. Por otro lado, las Áreas Marinas Protegidas (AMP) son un instrumento de manejo utilizado para restaurar ecosistemas y mejorar la sustentabilidad de las pesquerías, y podrían tener un efecto positivo sobre la recuperación del stock de langostino colorado. La historia de la pesquería de este recurso indica que su abundancia, reclutamiento, potencial reproductivo y distribución espacial son afectados por sobrepesca. Entonces, la hipótesis de esta tesis es que la implementación de áreas marinas protegidas (AMP) en las zonas de mayor potencial reproductivo de G. monodon en Chile central afecta positivamente a su stock, lo que se verifica a través de mayor potencial reproductivo, menor tiempo de recuperación y mayor distribución espacial. Para probar este supuesto, el objetivo general de esta tesis es evaluar el impacto de áreas marinas protegidas sobre la recuperación y conservación del stock de G. monodon de Chile centro-sur (35-37ºS) a través del análisis de la abundancia, distribución y potencial reproductivo en el periodo de 1992 a 2019. Los objetivos de esta tesis son presentados en tres capítulos. Dos capítulos corresponden a artículos publicados en revistas científicas y el tercero está en preparación. En el Capítulo 1 se estimó la densidad promedio del potencial reproductivo (DPR) en millones de huevos potenciales por kilómetro cuadrado (mhp/km2), para el stock de hembras de langostino colorado en la zona centro-sur de Chile, utilizando datos de 14 campañas de evaluación de stock de crustáceos demersales entre los años 2005 y 2018. El objetivo de este capítulo fue estimar DPR e identificar, a través de mapas georreferenciados, las zonas de mayor agregación o focos de abundancia del potencial reproductivo del stock de hembras para definir eventuales zonas de protección. Se estimó que la media anual de huevos potenciales para la zona y periodo de estudio fue de 78,055 millones de huevos, con densidad promedio de 74 mhp/km2. El mapa de distribución de la densidad de huevos potenciales permitió reconocer dos zonas de agregación del potencial reproductivo, una entre 33°30’ S y 34°30’ S (zona norte) y otra entre 35°30’ S y 36°30’ S (zona sur). La densidad promedio de huevos potenciales fue mayor en la zona norte, aunque en la zona sur se localizaron focos con máximos cercanos a 100 mhp/km2, lo que no ocurrió en la zona norte. Se refuerza la hipótesis que la población de G. monodon proviene de una única área de crianza localizada en la zona sur. Se concluye que entre los años 2008 y 2012, el stock de hembras experimentó una migración neta hacia el norte de 226,4 km (desde 36°20ʹ52,5ʺ S hasta 34°18ʹ39,1ʺ S), pero esta tendencia se revirtió desde 2013 debido a la presión pesquera. En el Capítulo 2 se estimó y comparó la mortalidad por depredación (M2) y la mortalidad por pesca (F) en langostino colorado y otras especies bento-demersales de Chile central. También se analizó los efectos individuales y combinados de F y M2 sobre la dinámica de los principales stocks pesqueros del área de estudio. Para ello, se construyó un modelo de red trófica que incorporó datos de biomasa y capturas desde el año 1992 hasta el año 2018, utilizando el software Ecopath with Ecosim (EwE). El modelo consideró 29 grupos funcionales, desde productores primarios hasta depredadores tope. Además, se incluyó a las flotas pesqueras que operan en la zona de estudio, a saber: flotas de cerco artesanal, flota de cerco industrial, flota de arrastre artesanal, flota de arrastre industrial de merluza, y flota de arrastre demersal de langostinos y camarón. El modelo reveló que la merluza común (Merluccius gayi) fue el principal depredador de langostino colorado, explicando el 84% y 86% de la mortalidad total (Z) para las fracciones adulta y juvenil, respectivamente. Comparativamente, F fue mayor que M2 en el camarón nailon (Heteroperca reedi). Se concluye que en el período de estudio la depredación de la merluza común y el lenguado de ojos grandes afectó fuertemente la dinámica de los stocks de langostino colorado y langostino amarillo. Se recomienda considerar M2 en las evaluaciones de la dinámica pasada y presente de estos recursos, así como en proyecciones futuras para establecer capturas biológicamente aceptables. En el Capítulo 3 se analizó opciones de gestión pesquera para proteger y recuperar la biomasa de langostino colorado y la de otros crustáceos demersales en Chile centro sur (33º-39ºS). Se construyó un modelo con dinámica espacio-temporal usando el módulo Ecospace de EwE para simular cierres temporales con y sin la apertura de Áreas Marinas Protegidas (AMP) para la explotación del langostino colorado, y evaluar su impacto sobre la biomasa y potencial reproductivo de la especie. Se simuló dos AMP, una ubicada entre los 33°30’ S y 34°30’ S (AMP1) y la otra ubicada entre los 35°30’ S y 36°30’ S (AMP2). Se simuló vedas en langostino colorado con y sin la presencia de las AMP por periodos de 10, 20 y 27 años, entre 1992 y 2018. En el modelo se consideró las siguientes flotas pesqueras: cerco industrial, cerco artesanal, industrial de crustáceos demersales (langostino colorado, amarillo y camarón) e industrial de merluza común. Se comparó la biomasa final estimada por el modelo en cada escenario con la biomasa inicial de los grupos langostino colorado, langostino amarillo, camarón nailon, y merluza común. Además, se proyectó la biomasa calculada por el modelo entre 1992 y 2018 para revisar el tiempo recuperación del stock de langostino colorado. Los resultados indicaron que, considerando sólo las vedas temporales y sin AMP, el stock de langostino colorado se recupera entre 7 y 9 años, y luego mantiene su biomasa en el tiempo, alcanzando rangos superiores a las biomasas observadas. En este mismo escenario, el stock de langostino colorado se recupera en 9 años con el cierre de la flota langostinera, y en 7 años si se incluye la flota merlucera durante las vedas biológicas de muda o crecimiento (enero-febrero) y de reproducción (septiembre). Esto supone el cumplimiento riguroso de las normativas durante los tres meses de veda aplicados a ambas flotas. El cierre a la pesca de la flota merlucera por más de tres meses en los escenarios con AMP, resultó en aumento de la biomasa de merluza común y disminución de la biomasa de langostino colorado asociado al efecto de la mayor depredación por merluza común. El cierre de la actividad pesquera para ambas flotas langostinera y merlucera, durante las vedas reglamentarias, incrementó la biomasa de langostino colorado adulto en 75% en un plazo de 7 años. Además, este escenario favoreció la recuperación de otros crustáceos y peces demersales. Se concluye de este capítulo que: i) las vedas temporales benefician positivamente la recuperación del recurso langostino colorado y también al langostino amarillo, camarón nailon y otros peces demersales (e.g. merluza común); ii) la recuperación del langostino colorado depende del cumplimiento estricto de las vedas, logrando una recuperación de su biomasa en 7 a 9 años. Aunque incluir el cierre de ambas flotas langostinera y merluceras permite tiempos similares, el incremento de la biomasa es menor; y, iii) el cierre prolongado por más de tres meses de la flota merlucera, favorece el incremento de la biomasa de merluza común y lenguado afectando la biomasa de langostino colorado por efecto de la depredación. Esta tesis es la primera aplicación en Chile de un modelo de trama trófica que incluye la dinámica espacial y temporal, además de ser el primer estudio para evaluar la implementación de una AMP con el objetivo de proteger recursos pesqueros de interés comercial, esto es, proteger zonas de cría de langostino colorado y crustáceos demersales asociados a su pesquería, aunque incluyendo los criterios ecológicos, ambientales, y pesqueros. Los resultados son de interés para el desarrollo de estrategias adaptativas en la gestión y manejo del recurso langostino colorado y las especies bento-demersales asociadas bajo un enfoque ecosistémico.
Estudio del efecto subletal de saxitoxina en la coordinación sensorial-motriz temprana en pez cebra (Danio rerio).
(Universidad de Concepción, 2025) Carnicero Arnanz, Beatriz; Boltaña Harms, Sebastián
El aumento en la frecuencia e intensidad de las Floraciones Algales Nocivas es un fenómeno complejo y multifactorial, con raíces en el cambio climático, la eutrofización y otros factores antropogénicos. Este fenómeno ha sido objeto de creciente preocupación desde los años 1970-1980, y continúa siendo un desafío significativo para la gestión de los recursos acuáticos y la salud pública a nivel mundial. En Chile, las Floraciones Algales Nocivas, especialmente las provocadas por Alexandrium catenella, han mostrado un aumento en frecuencia y severidad, afectando negativamente la economía local y la salud pública, como se observó en la crisis de la Marea Roja en 2016. La saxitoxina, una neurotoxina producida por este dinoflagelado, ha demostrado ser particularmente nociva al bloquear los canales de sodio en las neuronas, lo que interfiere con la función nerviosa y causa daños significativos tanto en organismos acuáticos, incluyendo peces y bivalvos, como en mamíferos. Estos efectos comprenden desde mortalidad, alteraciones morfológicas y fisiológicas, y cambios conductuales. Aunque su mecanismo de acción y los efectos sintomáticos agudos están bien documentados, y existen normativas basadas en estudios que identifican umbrales de seguridad, se sabe poco sobre el impacto de la exposición prolongada a esta neurotoxina en niveles inferiores a esos estándares, especialmente considerando el papel crucial de la actividad eléctrica celular en el neurodesarrollo. El objetivo principal de este estudio fue dilucidar el efecto subletal de la saxitoxina, a nivel molecular y celular, que subyace la coordinación sensorial-motriz temprana, utilizando el pez cebra (Danio rerio) como modelo in vivo. Para ello, se realizaron ensayos de exposición prolongada a dosis bajas de saxitoxina, previamente determinadas, desde el embrión en estadio de anillo germinal (5.6-6 horas postfertilización) hasta larvas de 168 horas postfertilización. Por consiguiente, la saxitoxina demostró afectar la conducta táctil temprana en peces incluso a concentraciones mínimas, correlacionándose con una sobreexpresión de isoformas específicas de los canales de sodio dependientes de voltaje, (scn8aa/scn8ab y scn1Laa/scn1Lab) y con modificaciones en la expresión de genes fundamentales en las vías colinérgicas (chat y ache) y GABAérgicas (gabra1 y gat1). Asimismo, 1 µg/L de saxitoxina indujo una reducción en los niveles del neurotransmisor GABA. Esto indica que la exposición prolongada a umbrales inferiores de los estandarizados puede comprometer de manera significativa la respuesta táctil y la integridad de la neurotransmisión. Esta investigación es presentada en el capítulo 1: “Neurotoxicidad Subletal de Saxitoxina en el desarrollo temprano del pez cebra: Impacto en la función sensorimotora y los sistemas de neurotransmisión” y el manuscrito publicado puede encontrarse en el Anexo III. Además, la exposición de 1 y 100 µg/L de saxitoxina, durante las primeras 24 horas postfertilziación, modificaron la neurogénesis de neuronas mecanosensoriales Rohon-Beard, provocando un retraso en su transformación fenotípica a la menor concentración, mientras que a la concentración más elevada se observó una aceleración de este proceso, así como una alteración en su migración. Por otro lado, las neuronas del ganglio de la raíz dorsal no presentaron modificaciones morfológicas discernibles. Estos resultados son documentados en detalle en el capítulo 2: “El papel de la Saxitoxina subletal en el desarrollo de las neuronas espinales en el pez cebra: Rohon-Beard y Ganglio de la Raíz Dorsal”. También, implementamos un modelo de pez cebra transgénico, Tg(hb9:GFP), en el cual las motoneuronas expresan Proteína Fluorescente Verde, y se investigó el efecto de 100 µg/L de saxitoxina sobre el desarrollo de su axón principal. Los resultados indicaron que la saxitoxina induce un retraso significativo en la axonogénesis de neuronas motoras. Esta investigación se presenta en el capítulo 3: “Neurotoxicidad de la saxitoxina: Efectos subletales en el desarrollo de los axones motores en el pez cebra transgénico hb9:GFP”. Por último, examinamos el impacto de 1 µg/L de saxitoxina en el mecanismo epitranscriptómico de la modificación N6-metiladenosina a las 120 horas postfertilización. Utilizando secuenciación directa de ARN, se identificó que la modificación N6-metiladenosina desempeña un papel fundamental y exhibe un patrón de alteración en el desarrollo neuronal en respuesta a la exposición a saxitoxina. El detalle de estos resultados es presentado en el capítulo 4: “Exploración de la Modificación Epitranscriptómica en Larvas de Pez Cebra expuestas a bajos niveles de Saxitoxina”. Este trabajo indica que la exposición a saxitoxina, por debajo del umbral de seguridad, interfiere en el correcto desarrollo de la coordinación sensorial-motriz temprana. También, ofrece nuevas perspectivas sobre los efectos subletales de la saxitoxina, señalando posibles biomarcadores moleculares y la consideración del pez cebra bajo un enfoque transgénico y ómico para el estudio y detección de Floraciones Algales Nocivas; sumado a subrayar la importancia de realizar investigaciones adicionales para comprender mejor el impacto de estas toxinas en los ecosistemas acuáticos y desarrollar estrategias de gestión adecuadas frente a Floraciones Algales Nocivas.
Biogeographic and diversity patterns of pelagic copepods in the South Pacific Ocean
(Universidad de Concepción, 2024) Pérez Aragón, Manuela Isabel; Escribano Veloso, Heraclio Rubén; Hernández Ulloa, Cristian Esteban
El zooplancton es un componente clave del ecosistema marino, principalmente por su papel como parte de la base de la vida en el océano, actuando como enlace trófico entre los productores primarios y otros niveles tróficos superiores, así como un componente del anillo microbiano y ejerciendo una función esencial en los ciclos biogeoquímicos. Además, debido a sus ciclos de vida relativamente cortos, responde rápidamente a las variaciones oceanográficas y ambientales asociadas con el cambio climático-oceanográfico. En general, el zooplancton ha sido ampliamente estudiado, especialmente los copépodos, que muestran una fuerte dependencia de sus tasas vitales con la temperatura y otros factores ambientales relacionados con el clima. En cuanto al impacto ambiental sobre el zooplancton, en el Océano Pacífico Sur existe una amplia variabilidad de la productividad superficial-oceánica y los regímenes físico-oceanográficos que dan forma a diferentes ambientes y condiciones tróficas dentro del océano costero y abierto; por lo tanto, estudiar los forzantes de la diversidad de especies de copépodos en esta región es útil para dilucidar cómo el zooplancton puede responder a un océano cambiante. El presente trabajo de tesis evaluó la diversidad del zooplancton en relación con la variación oceanográfica a gran escala en el Pacífico Sur. En el primer capítulo, se utilizó una base de datos de 27 años (1993-2019) de ocurrencia de especies de copépodos planctónicos en el Océano Pacífico Sur, junto con variables oceanográficas asociadas, para evaluar los patrones espaciales de biodiversidad en los 200 m superiores del océano. El objetivo de este estudio fue identificar las regiones ecológicas y los predictores ambientales que explican dichos patrones. Se encontró que los puntos calientes y fríos de diversidad y los conjuntos de especies distintivos se encuentran vinculados a las principales corrientes oceánicas y grandes regiones sobre la cuenca, con una creciente riqueza de especies en las áreas subtropicales de los lados este y oeste del Pacífico Sur. Los modelos espaciales señalan que los mejores predictores ambientales que contribuyen a la varianza de la diversidad y la composición de especies son la temperatura, la salinidad, la concentración de clorofila-a, la concentración de oxígeno y la autocorrelación residual. No obstante, se encontró que los patrones espaciales observados y los efectos ambientales derivados estaban fuertemente influenciados por la cobertura de muestreo en el espacio y el tiempo, lo que revela una cuenca altamente sub-muestreada. En el segundo capítulo, demostramos la hipótesis de que la estabilidad ambiental es el mecanismo modulador clave de los patrones de diversidad de copépodos en el Sistema de la Corriente de Humboldt (SCH), utilizando una base de datos de 17 años (1995-2011) de ocurrencia de especies y datos ambientales en los 500 m superiores (divididos en cinco estratos verticales) para la zona de surgencia frente a Chile, distinguiendo dos regiones (norte y sur) con diferentes regímenes estacionales de surgencia impulsada por el viento. Estimamos índices de diversidad de copépodos y su distribución, segregados por regiones y estratos de profundidad. Los índices fueron asociados con variables oceanográficas forzadas por la intensidad de surgencia, junto con una estimación de la energía cinética turbulenta (EKE), como un proxy de la estabilidad ambiental. En la comunidad, encontramos 18 especies dominantes ampliamente distribuidas en el área de estudio. Algunas corresponden a especies exclusivas para el estrato de profundidad superior con diferencias en el número de especies exclusivas por región y profundidad. Los modelos lineales mixtos revelaron que los índices de diversidad diferían significativamente entre regiones y estratos, y su varianza se explicaba principalmente por la temperatura, la salinidad, la concentración de oxígeno, la estabilidad de la temperatura y la energía cinética turbulenta (EKE). Tanto la estabilidad de la temperatura como la EKE fueron los predictores más eficientes de la diversidad de copépodos, lo que sugiere que la estabilidad climática-oceanográfica, forzada por la intensidad de surgencia, es el impulsor clave para promover y mantener la diversidad de copépodos en el SCH. La tesis en su conjunto entrega resultados que permiten apoyar la hipótesis principal, concluyendo que la estructuración de comunidades de copépodos a una escala espacial extensa en el Pacífico Sur está fuertemente asociada a una zonación significativa sobre los ejes horizontales y verticales en los cuales la estabilidad (varianza) de parámetros ambientales, tales como la temperatura y energía cinética aparecen como factores claves en la modulación de estos patrones biogeográficos y de diversidad.
Historias de una súper mariposa: ¿es realmente V. carye (Hübner 1812) (Lepidoptera: Nymphalidae) una mariposa migrante? análisis de la migración utilizando distintas fuentes de evidencia.
(Universidad de Concepción, 2024) Villalobos Leiva, Amado; Rodríguez Serrano, Enrique Alfonso; Benítez de la Fuente, Hugo Alejandro
Los movimientos migratorios han despertado el interés de los investigadores a través del tiempo, ya que las especies que migran poseen una serie de rasgos fisiológicos y ecológicos correlacionados, que determinan varios aspectos de sus historias de vida. Dentro de los movimientos migratorios, la conducta migratoria es de especial interés ya que es una estrategia biológicamente costosa que implica movimientos de cientos o miles de kilómetros, y que, a diferencia de otros procesos de dispersión, no están determinados por la disponibilidad de recursos, siguiendo rutas de viaje predeterminadas e inmutables, acompañadas de un movimiento incesante hasta el lugar de destino. En el caso particular de los invertebrados, como los insectos, estos movimientos suelen ser sólo de ida, y les toma varias generaciones completar los viajes de ida y vuelta, lo que hace que este comportamiento sea aún más enigmático. En cuanto a los insectos, las mariposas han sido un modelo clásico de migración, y particularmente, el género Vanessa ha sido bien estudiado, ya que seis de sus 22 especies se consideran migratorias debido a sus amplios rangos de distribución. Una de estas especies es V. carye, cuyo rango de distribución de ~7.000 Km va desde Venezuela a Tierra del Fuego, en Chile, volando desde el nivel del mar a por sobre los 5.200 msnm. No obstante, su estatus como migratoria es nominal, y se propone únicamente debido a la extensión de su rango de distribución, y las semejanzas que se observan con V. cardui, otra especie del género cuyo estatus de migratoria entre Europa y África ha sido ampliamente estudiado y documentado. En este trabajo se evalúa el estatus de migratoria de V. carye basándose en tres enfoques metodológicos. En primer lugar, usando un enfoque de ciencia ciudadana, se colectaron datos de presencia de individuos de V. carye a lo largo de Chile, registrando los avistamientos y modelando el movimiento de los individuos en Chile en un contexto temporal. A partir de estos datos, se observa el movimiento de individuos de norte a sur en los meses cálidos y de sur a norte en los meses más fríos. Así mismo, se detecta y se registra por primera vez un evento de movimiento masivo en Chile. En segundo lugar, se utilizaron marcadores moleculares de alto poder resolutivo (SNPs) para determinar la variabilidad genética de la especie a lo largo de su rango de distribución, así como detectar la presencia o ausencia de distintos linajes dentro de la especie y cómo estos se relacionan a posibles rutas migratorias. En tercer lugar, utilizando herramientas de morfometría geométrica, se evaluó la forma alar de la especie, con tal de detectar si existen variaciones a través de su rango latitudinal de distribución. Los resultados genómicos indican que V. carye es una unidad monofilética discreta a lo largo de su rango de distribución que tiende hacia la homogenización, separándose en dos grandes poblaciones independientes del aislamiento por distancia, en lo que se propone son dos rutas migratorias, una costera y una andina. Así mismo, los análisis de Morfometría geométrica no detectaron variación de la morfología alar de la especie, indicando que esta posee una forma alar más bien conservada y adaptada a los viajes de larga distancia. De igual modo, se realizaron comparaciones entre la forma alar de V. carye y especies modelo de baja y alta capacidad de desplazamiento, donde se observó que el ala de V. carye se agrupa con las de aquellas especies documentadas como de alta capacidad de desplazamiento, lo que indicaría que su forma alar posee las características necesarias para llevar a cabo viajes de larga distancia. Estos resultados, concordantes e independientes entre sí, respaldan la hipótesis de que Vanessa carye es una especie con conducta migratoria, la cual llevaría a cabo el viaje de larga distancia más extenso de las especies de mariposas en América. Finalmente, con la información de la variación de la forma alar de las especies con baja y alta capacidad de desplazamiento, se propone un índice numérico de Potencial de desplazamiento (D) y un Índice alar (Wi), los cuales podría resultar útiles para determinar a priori la ecología de movimiento de las especies de mariposa, en especial para aquellas en las existen vacíos en el conocimiento de su historia natural.
Diversity and historical biogeography of colletotrichum (ascomycota, glomerellales) species from natural and semi-natural forests in South-Central Chile.
(Universidad de Concepción, 2024) Zapata Quiroga, Mario Eduardo; Palfner, Götz; Damm, Ulrike; Rodríguez Serrano, Enrique Alfonso
Colletotrichum is one of the most prevalent and economically significant plant-pathogenic genera worldwide. A considerable number of species cause anthracnose on a wide host range, including woody and herbaceous plants. While most studies focus on species infecting crops of high commercial interest, there are few studies on wild plants. The diversity of Colletotrichum on native trees in natural and semi-natural forests in Chile has been insufficiently studied, although the genus has been frequently detected in native forests by the by the Servicio Agrícola y Ganadero (SAG), the national plant protection organization. However, some of these strains are conserved in the Chilean Collection of Microbial Genetic Resources (RGM) and were available for a comprehensive study, especially since most of them have only been identified at the species complex level. Interestingly, many of them show a close relationship with species known from Oceania suggesting a potential biogeographical connection. This dissertation therefore examines the existing knowledge of Colletotrichum in natural ecosystems, the diversity of species in native forests in south-central Chile, and the most probable origin of their diversification. To achieve these objectives, first, a synthesis of published research on Colletotrichum in native vegetation is provided, following the PRISMA protocol for systematic reviews. Secondly, the identification of Colletotrichum species occurring in native woody plants was determined using a polyphasic approach that included the comparison of morphological characters, multi-locus phylogenetic analyses, and coalescent-based species delimitation methods. Finally, the most probable temporal and spatial diversification of the Chilean Colletotrichum species and the complexes to which they belong was inferred through a biogeographic approach using a time-calibrated phylogeny and a Dispersal-Extinction-Cladogenesis (DEC) model of range evolution. The main results revealed that research on Colletotrichum in natural ecosystems is scarce, predominantly conducted in tropical regions, and mainly focused on ecological aspects. The diversity study based on 50 strains examined in the C. acutatum and C. boninense complexes identified six known species, which were recorded as C. arboricola, C. brassicicola, C. godetiae, C. pyricola, C. rhombiforme and C. roseum. Additionally, four species new to science were described as C. americanum, C. laurosilvaticum, C. palki, and C. perseicola. The biogeographic analyses indicated a potential Chilean-Patagonian origin of the C. acutatum complex and a clear Holarctic origin of the C. boninense complex. Most of the Chilean species with disjunct distribution in Oceania, or those closely related to oceanic taxa, according to our analysis, diverged from common ancestors that inhabited the Chile-Patagonian, Neotropical, and Novozealandic floristic realms. However, the divergence time of these ancestors was too late to support a Gondwanan origin. Therefore, the current distribution was explained by in long-distance dispersal events that occurred after the Gondwana Era.
Physiological responses to upwelling-induced hypoxia in epipelagic copepods inhabiting the coastal zone in central-southern Chile.
(Universidad de Concepción, 2024) Frederick Figueroa, Leissing Eugenia; Escribano Veloso, Heraclio Rubén; Urbina Fonerón, Mauricio Andrónico
Los sistemas de surgencia de borde oriental (EBUS) son regiones marinas del océano mundial de importancia ecológica y económica. En estos sistemas, el zooplancton desempeña un papel clave en la transferencia de energía en las tramas tróficas. Estudios recientes muestran que el calentamiento global está provocando una desoxigenación gradual de los océanos del mundo, mientras que en EBUS una expansión vertical de la zona mínima de oxígeno subsuperficial (OMZ) lo que exacerba aún más las condiciones hipóxicas para el zooplancton que habita en la zona de surgencia costera. La hipoxia puede afectar al zooplancton al alterar sus tasas metabólicas, migración, reproducción y desarrollo. Sin embargo, estos efectos dependen de algunas adaptaciones específicas de los organismos que han evolucionado en hábitats, permanente o episódicamente, sujetos a aguas con poco oxígeno. En el capítulo 1 se analizó las respuestas diferenciales en las tasas metabólicas de tres especies de copépodos, Calanoides patagoniensis, Paracalanus cf. indicus y Acartia tonsa expuestos a condiciones experimentales de hipoxia. Estas condiciones de bajo oxígeno, fueron asociadas a dos periodos del año: surgencia activa (primavera-verano) y no surgencia (otoño-invierno). Los resultados muestran que Calanoides patagoniensis duplicó su tasa metabólica durante la temporada de surgencia, indicando que aprovecha mejor la floración de fitoplancton de primavera-verano para alimentarse y reproducirse, manteniendo su presión parcial de oxígeno crítica sin cambios entre estaciones. Por el contrario, Paracalanus cf. indicus y Acartia tonsa, mantuvieron sus tasas metabólicas a lo largo de las estaciones, pero aumentaron significativamente su presión parcial crítica de oxígeno durante el período de surgencia activa, volviéndose menos tolerantes a la hipoxia en primavera-verano. Al contrastar estos hallazgos con observaciones de series de tiempo, podemos ver que los niveles de oxígeno igual o inferior a la presión parcial crítica de oxígeno es una condición común (aproximadamente el 70% de la probabilidad de ocurrencia) para los copépodos durante un ciclo anual mientras habitan la capa superior de los 50 m. Estos resultados sugieren la existencia de un balance dependiente de la especie entre la tasa metabólica y la presión parcial crítica de oxígeno. Estas respuestas adaptativas dependientes de las especies, sugieren que la hipoxia exacerbada, impulsada por la desoxigenación del océano y el aumento de la surgencia, conducirá a un cambio en la distribución vertical de los copépodos como consecuencia de una compresión del hábitat, y aumentando su mortalidad, con consecuencias potencialmente drásticas para las tramas tróficas marinas. En el capítulo 2 se realizó una síntesis bibliográfica de las respuestas adaptativas del zooplancton para resistir a la hipoxia leve o grave y el eventual estrés oxidativo derivado de condiciones de oxígeno altamente fluctuantes, en sistemas de surgencia de borde oriental (EBUS). Estudios recientes dan cuenta de una expansión vertical de la zona de mínimo oxígeno junto con una intensificación de la surgencia costera impulsada por el viento, exacerbando las condiciones hipóxicas para el zooplancton que habita la zona de surgencia costera. La presencia o ausencia de respuestas adaptativas puede desempeñar un papel crucial en la dinámica del zooplancton en EBUS con importantes consecuencias para su red alimentaria y su productividad biológica.
Intrinsic and extrinsic factors controlling biofouling dynamics on floating substrata.
(Universidad de Concepción, 2024) Pinochet Romero, Javier Antonio Roberto; Urbina Fonerón, Mauricio Andrónico; Thiel, Martin
The availability of artificial floating substrata in marine ecosystems has significantly increased in recent decades, facilitating the settlement of sessile species, both native and introduced, especially in areas where natural substratum is scarce. This gives plastic a progressively more relevant role in the creation of habitats for these fouling communities. The colonization of these substrata is influenced by intrinsic factors such as surface roughness, the presence of biofilms, and larval selection. On the other hand, extrinsic factors, such as benthic predation, have a significant effect on community structure. In Chapter 1, intrinsic factors were evaluated through larval selection, using two invasive bryozoan species, Bugulina flabellata and Bugula neritina, commonly found in fouling communities. Energy expenditure during the planktonic and benthic stages, swimming and exploration behaviors prior to settlement, as well as larval selectivity in laboratory conditions on different substrata plastics, wood, and concrete—were quantified. It was observed that energy expenditure was higher in planktonic larvae than in settled larvae. Larvae of both species swam less and explored more when exposed to plastic surfaces, suggesting a preference for this substratum and lower energy expenditures associated with habitat searching. The larvae actively chose to settle on plastics rather than on wood or concrete substrata. The results suggest that Bugula larvae prefer to colonize plastic surfaces over other materials, and that the faster they adhere to artificial substrata, the lower their energy expenditure, which may contribute to greater fitness in these individuals. In Chapter 2, the structure and biomass of the fouling community were evaluated in response to benthic prefación during summer and winter. Floating PVC plates were installed during both seasons in central Chile (36˚S) until the growing fouling community caused them to sink. The plates were then moved to the seabed, where they were exposed to benthic predation, while control plates were kept in a mesh cage to prevent predator access. It was found that in summer all plates refloated, while in winter only 60% did so, with differences observed in dominant species according to their buoyancy and resistance to predation. Therefore, the structure of the fouling community influences how predation facilitates the recovery of buoyancy, as predators cannot consume all epibionts. Although previous studies had shown how fouling organisms cause the sinking of floating debris, this is the first study to provide experimental evidence that predation can reverse this process and allow debris to resurface, making it available again as vectors for the dispersal of native and invasive species. These two chapters help us understand the importance of larval selection and how settlement timing could favor the growth of certain species within the fouling community, which could potentially lead to the sinking of these floating substrata. Additionally, they demonstrate how benthic predation could recover lost buoyancy by removing epibionts.
Pronóstico de corto plazo de zonas de pesca de anchoveta (engraulis ringens) en el norte de Chile.
(Universidad de Concepción, 2024) Armas Lorenzo, Elier; Neira Alarcón, Sergio
This doctoral thesis is focused on short-term forecasting of potential fishing zones for E. ringens in northern Chile using a neural network model. The variables most associated with the spatial distribution of E. ringens were determined and utilized to train the neural network model. Additionally, the impact of forecasting E. ringens fishing zones on the efficiency of the northern Chilean anchovy fleet was studied. Engraulis ringens (anchovy) is a small pelagic fish species belonging to the Engraulidae family, inhabiting the neritic-coastal zone and ranging from northern Peru (3°N) to Chiloé Island in southern Chile (43°S). Its geographic and bathymetric distribution is influenced by fluctuations in oceanographic conditions at various temporal scales (daily, weekly, monthly, annual, supra-annual) and by fishing activities. In northern Chile, E. ringens is a key industrial fishing resource, representing up to 80% of annual landings by the purse seine fleet. The fishery's history (1985-2023) shows a significant decline in annual industrial landings, especially during extreme El Niño-Southern Oscillation (ENSO) events (1997–1998 (very intense), 2002–2003 (moderate), and 2015–2016 (very intense)). The most substantial declines in landings over the last two decades occurred in 2015 (El Niño) and 2020 (La Niña), decreasing by 65% and 88%, respectively, below the historical average. Given the decline in E. ringens landings in northern Chile during ENSO events, particularly during El Niño 2015 (65% below historical average) and La Niña 2020 (88% below historical average), fishing fleets must allocate more effort to locate E. ringens schools accessible to fishing gear. This has resulted in a decrease in catch relative to the fishing effort exerted on E. ringens during typical ENSO events. Catch per trip decreased between 9% to 33% during the 2006-2010 period, characterized by La Niña-like cold conditions, 12% during El Niño 2015, and 46% during La Niña 2020. Catch per fishing set also decreased between 5% to 13% during the 2006-2010 period and 40% during La Niña 2020. Catch relative to the distance traveled by industrial vessels declined between 13% to 40% during the 2006-2010 period, 53% during El Niño 2015, and 78% during La Niña 2020. This implies the need to increase effort (trips, sets, distance traveled) to maintain average catch levels. Currently, the primary challenge for the northern Chilean purse seine fleet is to find ways to reduce costs in locating and catching E. ringens, thereby increasing economic profitability. This necessitates optimizing/reducing fishing trips. An interesting alternative to explore is to identify potential fishing zones and to understand how the probability of E. ringens catch changes under oceanographic variability and during ENSO events, and to determine whether this probability is related to annual landings of E. ringens in the study area. In this context, this doctoral thesis is focused on studying the impact of using E. ringens fishing zone forecasts on the efficiency of the industrial fleet in northern Chilean. The hypotheses of this thesis indicates that if the spatial distribution of E. ringens in northern Chile is primarily determined by oceanographic variables, and these relationships are accurately captured by a neural network model, then the developed model will appropriately forecast E. ringens fishing zones in the short term, increasing the performance of the purse seine anchovy fleet. The research results are presented in three chapters briefly described below. In the first chapter, the spatial distribution of E. ringens in northern Chile (18°21” S−27° S) is analyzed, along with its association with available oceanographic variables for the study area for the period 2003 to 2020. Georeferenced catch data for this species, obtained from a database built by Corpesca S.A. Fishing Company, were used to approximate E. ringens distribution. Areas where the fleet transited without capturing E. ringens were considered absence records. Oceanographic variables were obtained from the Copernicus program's Nemo model, providing historical and daily forecast data. A neural network model was applied to address the relationship between oceanographic variables and the distribution of E. ringens, determining the variables that best explained the location of fishing zones for this species during the study period. In terms of the explained variance percentage, geographical longitude (23%) was the most relevant variable for identifying potential fishing zones, followed by the depth of the mixing layer (18%), geographical latitude (15%), sea surface temperature (12%), month (12%), sea level (9%), salinity (9%), and zonal and meridional components of current velocity (1% each). In the second chapter, a predictive model of fishing zones based on neural networks is implemented, trained with georeferenced daily catches from industrial purse seine vessels from 2003 to 2020, along with oceanographic variables (sea surface temperature, salinity, mixing layer depth, sea level, and currents), obtained from Copernicus (https://marine.copernicus.eu). The neural network model achieved 86% performance, and correctly classifying the most of areas with and without fishing. Therefore, its use is recommended for predicting fishing zones for E. ringens in the study area. In the third chapter, the thesis analyzes whether the current decline in annual E. ringens landings is associated with oceanographic changes in northern Chile during El Niño or La Niña events. The neural network model developed in the second chapter is applied to identify the spatial and temporal distribution of E. ringens fishing probabilities, particularly for El Niño (2015), La Niña (2007, 2013, 2020), and Neutral (2004) years. It was found that the probability of E. ringens catch extended further west during La Niña events (except in 2020), covering a larger area that is, however, limited to a coastal strip of 10 nautical miles during the El Niño 2015 event. The highest catch probabilities in Neutral conditions are near the coast, although not as restricted as during the El Niño 2015 event. The highest catch probabilities in the La Niña event of 2020 are near the coast, in contrast to the previous events of 2007 and 2013, due to the restriction of the optimal habitat of E. ringens by changes in oceanographic conditions. The annual quantity of potential fishing zones identified by the neural network model is an indicator of the environment's suitability for encountering E. ringens schools. The application of these results should enable better management of the industrial fishing fleet, reducing operational costs. The results of this thesis support the hypotheses, as the implemented neural network model successfully forecasted short-term fishing zones for E. ringens. The implemented neural network model was able to replicate the spatial distribution of E. ringens observed during ENSO events. Simulations showed that using the fishing forecasts from the neural network model in fleet operations would have resulted in a decrease in effort and an increase in fleet performance. The application of the results of this study will allow understanding, and likely anticipating, the consequences that extreme ENSO events could have on the performance of the northern Chilean anchovy purse seine fleet. The neural network model developed in this study provides a valuable tool for the management of this fleet.
Estudio taxonómico del complejo Alstroemeria pulchra (Alstroemeriaceae) desde una perspectiva integrativa.
(Universidad de Concepción, 2024) Villalobos Villalobos, Nicolás Ignacio; Baeza Perry, Carlos Marcelo
Esta tesis doctoral se centró en la caracterización detallada del complejo Alstroemeria pulchra, utilizando un enfoque integrativo que combinó análisis morfo-colorimétricos, citológicos, moleculares y ecológicos para discernir unidades taxonómicas discretas. A través de métodos avanzados en morfometría geométrica y análisis colorimétricos, se logró una cuantificación y comparación precisa de la morfología y coloración florales, destacando la diferenciación de Alstroemeria pulchra var. maxima y A. pulchra subsp. lavandulacea de A. pulchra var. pulchra. Los análisis discriminantes destacaron la capacidad de estos caracteres para diferenciar taxones, especialmente de A. pulchra var. maxima y A. pulchra subsp. lavandulacea con sus características morfológicas y colorimétricas distintivas. Además, la inclusión de estudios citológicos y moleculares proporcionó una comprensión más profunda de la estructura genética y la evolución del complejo. La variabilidad genética encontrada en A. pulchra var. pulchra, A. pulchra subsp. lavandulacea y A. magnifica subsp. magenta sugiere la existencia de procesos adaptativos recientes o activos, resaltando la importancia de estudios futuros que incluyan más especies y poblaciones para explorar eventos de hibridación dentro del género. Este trabajo contribuye al conocimiento taxonómico de Alstroemeria, enfatizando la necesidad de enfoques multidisciplinarios para una taxonomía botánica precisa y fundamentada, proporcionando bases sólidas para la conservación y comprensión de la biodiversidad en este género endémico de alto interés ecológico y ornamental.
Dinámica del nicho climático en el origen y evolución de Haplopappus Cass. (Astereae, Asteraceae), un arbusto endémico de Los Andes extratropicales de Sudamérica.
(Universidad de Concepción, 2024) Rosas Cerda, Marcelo Ricardo; Guerrero Martín, Pablo César; Segovia, Ricardo A.
Haplopappus es uno de los géneros más diversos de la flora vascular de Chile con amplia distribución en las zonas áridas y semiáridas. La falta de una filogenia molecular ha contribuido a la inestabilidad taxonómica donde se ha cuestionado su clasificación infragenérica y también, ha contribuido al desconocimiento de los mecanismos que participaron en su diversificación. En este estudio, utilizamos filogenias moleculares basadas en marcadores tradicionales (secuencias Sanger) y genómicos (SNPs), junto con datos ecológicos (i.e. nichos climáticos) para estudiar el origen, clasificación y diversificación del género, específicamente el rol de la dinámica del nicho climático en la dispersión anfitropical y su diversificación en Sudamérica. Usamos datos de marcadores ETS y ITS1y2 para comparaciones a nivel de la tribu. Para resolver la sistemática del género analizamos especímenes de 51 taxa, a las que agregamos 16 morfoespecies que presentan indicios de ser potencialmente reconocidas como especies nuevas o linajes independientes, con secuenciación de ADN asociada a sitios de restricción y polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) empleando una matriz concatenada de 21.921 SNPs. Los resultados de los análisis de superposición de nicho apoyan la conservación del nicho climático tras la dispersión a larga distancia desde Norte América. Sin embargo, se evidenció de una desacople menor del nicho climático debido a la existencia climas únicos en cada hemisferio. Los patrones de distribución de las especies presentan un gradiente latitudinal estructurado en la riqueza de especies, principalmente con variables asociadas al clima mediterráneo, con dos zonas de endemismo, al norte y al sur. Las inferencias filogenéticas Bayesianas de RAD-seq generó una robusta filogenia molecular donde las especies de Haplopappus se agrupan en dos clados que soportan nuestra propuesta de los nuevos subgéneros Haplopappus y Baylahuen. El primero contiene tres clados, y sustentan nuestra propuesta de las nuevas secciones Grindelioidae, Haplopappus y Pinnatifidus, mientras el subgénero Baylahuen incluye cuatro clados, los que sustentan nuestra propuesta para las nuevas secciones Coquimbensis, Racemiger, Remyanus y Baylahuen. Los resultados indican que las propuestas taxonómicas subgenérica anteriores tienen escaso apoyo filogenético y ninguna de las secciones es monofilética, por lo que deben ser actualizadas. Los resultados también indican que siete subespecies no son recíprocamente monofiléticas y deben ser reconocidos como nuevas especies. Once de las 16 morfoespecies también demuestran ser linajes independientes y podrían corresponder a nuevas especies que deben ser estudiadas y descritas apropiadamente. A partir de modelos de nicho climático y la filogenia datada caracterizamos la evolución del nicho climático en el género y desde allí hacemos inferencias sobre la diversificación. Los resultados muestran una alta tasa de diversificación de 2,77 eventos por millón de años por linaje. Las variables del nicho climático seleccionadas desde el análisis de componentes principales filogenético con independencia de sus relaciones evolutivas y que concentran parte importante de la varianza son: estacionalidad de la temperatura (bio4), rango anual de temperatura (bio7), precipitación del trimestre más seco (bio 17), precipitación del trimestre más cálido (bio18) y precipitación anual (bio12), todas asociadas a estacionalidad del clima y amplitud del rango de las variables, que son propios del clima mediterráneo de Sudamérica. Los análisis de estimación de estados ancestrales y de detección de cambios de tasa de las variables climáticas a lo largo de las ramas del árbol de Haplopappus revela cambios de tasa evolutiva en los nodos ancestrales donde se originan todos los principales clados (i.e. subgéneros, secciones y series). De manera simultánea la estimación de área ancestral nos indica para estos nodos dispersión a una nueva área geográfica con especiación simultánea. Este patrón indica el modo evolutivo más frecuente en la diversificación del género Haplopappus es la dispersión a una nueva área geográfica con especiación simultánea, y está asociado con un cambio de tasa en la evolución del nicho climático, reflejando adaptación evolutiva a las nuevas condiciones originadas por las condiciones ambientales del nuevo hábitat en cada evento de dispersión. La expansión del nicho evolutivo vinculada con la dispersión geográfica ofrece una explicación para la elevada diversidad que observamos. Por lo tanto, aceptamos nuestra hipótesis de que la diversificación en el género Haplopappus corresponde a una radiación adaptativa regulada por evolución del nicho climático. El patrón de dispersión – especiación – evolución del nicho climático fue detectado en la mayoría de las ramas de la filogenia, aunque con diferencias en ambos subgéneros. La correlación entre dispersión y la evolución del nicho puede atribuirse a las oportunidades ecológicas que ofrece la heterogeneidad climática y topografía de la cordillera los Andes. Estos resultados también apoyan la hipótesis de Axelrod, según la cual la expansión a nuevas condiciones áridas puede impulsar la diversificación en linajes ya adaptados a la aridez.
Interacciones físicas-biológicas que determinan la variabilidad en biomasa y producción del zooplancton en la zona de surgencia de Chile - Centro Sur: el rol de procesos advectivos y la interacción fitoplancton-zooplancton
(Universidad de Concepción, 2023) Venegas Ramos, Ana Belén; Escribano Veloso, Heraclio Rubén
Interacciones físicas-biológicas que determinan la variabilidad en biomasa y producción del zooplancton en la zona de surgencia de Chile - Centro Sur: el rol de procesos advectivos y la interacción fitoplancton-zooplancton. Ana Belén Venegas Ramos, 2023, Profesor Guía, Rubén Escribano. Los grandes ecosistemas de surgencia costera, también conocidos como "Sistemas de Corrientes de Borde Oriental" (EBUS), son de gran importancia tanto ecológica como económica debido a que sostienen una alta productividad biológica y pesquera. En ellos, el zooplancton es uno de los componentes claves puesto que sustentan la productividad de estos ecosistemas, siendo responsable de la transferencia de energía entre los productores primarios a los niveles tróficos superiores, incluyendo peces por lo cual la biomasa y producción del zooplancton en su conjunto es un pilar clave en la productividad de los EBUS. El EBUS que se encuentra frente a Chile centro-sur (30-39° S) se caracteriza por la presencia de un frente de surgencia, con un máximo observado en primavera-verano, que desplaza hacia la superficie agua ecuatorial subsuperficial, fertilizando la capa fótica y promoviendo el crecimiento del plancton, la abundancia de peces pelágicos pequeños, aves y mamíferos, lo cual los convierte en ecosistemas de gran importancia biológica /económica. Este sistema se caracteriza por una alta variabilidad en escalas tanto temporales como espaciales debido al proceso de surgencia costera, el cual impacta en los organismos que se desarrollan en estas regiones. Por lo cual, determinar los factores influyen en la variabilidad en la biomasa del zooplancton es de suma importancia para poder pronosticar los cambios que los EBUS puedan presentar en su productividad bajo un escenario de cambio climático. Esta tesis se centra en someter a prueba dos hipótesis: 1) bajo condiciones de surgencia intensificada, los procesos advectivos contribuyen a una pérdida significativa de la biomasa del zooplancton desde la zona de surgencia, impactando negativamente la su producción frente a Chile centro-sur, y 2) en el sistema de surgencia costera de Chile centro-sur del Pacífico sur oriental, para un período de surgencia intensa primavera-verano, la respuesta funcional del zooplancton frente a altas concentraciones del fitoplancton se manifiesta con un efecto inhibitorio de parte de las diatomeas sobre el zooplancton afectando negativamente su crecimiento y producción. Para testear tales hipótesis planteó un primer objetivo científico: I) Determinar la importancia relativa de la advección horizontal versus la producción local de biomasa del zooplancton, en el sistema de surgencia costera frente a Chile centro-sur. Para esto se utilizó un enfoque de modelado, utilizando las salidas de una configuración del modelo ROMS-PISCES para la región se surgencia de chile centro sur (35.2°-37.8°S). Con este modelo se reconstruyó la variabilidad oceanográfica para el período agosto de 2002 a diciembre de 2008 para la zona costera asociada a la estación de monitoreo fija Estación 18, ubicada al noroeste de la bahía de Concepción frente a Dichato en la región del Bio Bio (36°30.80´S, 73°7.75´ W), Chile. El estudio evaluó la influencia de la productividad local versus los factores advectivos en la variabilidad de la biomasa del zooplancton en la zona de surgencia del centro-sur de Chile, se determinó que en los meses de primavera – verano los términos advectivos son de gran importancia para la variabilidad de la biomasa en la zona de surgencia de Chile centro-sur, donde el flujo desde sur a norte contribuye sustancialmente al aumento de la biomasa en la zona en cambio el flujo hacia el oeste es la principal fuente de pérdida de biomasa. Con respecto al segundo objetivo se propuso conocer el impacto de la respuesta funcional tipo Holling IV sobre el crecimiento del zooplancton a través de la implementación de un modelo analítico nutrientes-fitoplancton-zooplancton (NPZ) para condiciones de altas concentraciones de fitoplancton en sistemas altamente productivos. Para esto se realizó un análisis cualitativo de las soluciones de un modelo de NPZ en tiempo finito e infinito, de estos 3 compartimientos (Nutrientes-Fitoplancton-Zooplancton). Así se estudió la variación de la biomasa del zooplancton considerando la toxicidad de las diatomeas cuando estas se encuentran en grandes concentraciones. Se observó que al incluir una respuesta funcional Holling IV para representar la toxicidad de las diatomeas durante el periodo de surgencia activa, se reproducen apropiadamente las magnitudes y variaciones de la biomasa del zooplancton en la zona de estudio, y se evidencia la importancia del factor inhibitorio de las diatomeas y el parámetro de mortalidad en la variación de la biomasa del zooplancton. El estudio provee evidencia apoyando ambas hipótesis planteadas y sugiere que ambos procesos con base física y biológica deberían ser considerados en las observaciones de campo y en el desarrollo de modelos biogeoquímicos que involucran la dinámica y producción del zooplancton en sistemas de surgencia altamente productivos.
Mecanismo de localización del árbol hospedero e influencia sobre la producción de hojarasca: causa y consecuencia de la presencia de la trepadora dominante Hydrangea serratifolia (Hook. &Arn.) F. Phil. En un rodal maduro del bosque templado lluvioso.
(Universidad de Concepción, 2023) Rodríguez Quintero, William David; Saldaña Mendoza, Alfredo
La abundancia y biomasa de trepadoras está aumentando en bosques templados y tropicales. Sin embargo, a pesar de que las causas y consecuencias del aumento en la abundancia de trepadoras son un área activa de estudio; en cuanto a los patrones específicos de abundancia, de infestación de hospederos e importancia de las trepadoras en la estructura comunitaria del bosque, los mecanismos causales de dicha abundancia y sus consecuencias ecosistémicas aún presentan evidencias incipientes. La ecología de trepadoras se ha basado mayoritariamente en estudios de bosques tropicales, pero la menor cantidad de trabajos en bosques templados de los hemisferios norte y sur han ampliado el conocimiento sobre patrones y procesos en este grupo de plantas, en ocasiones con resultados contrastantes a los estudios de zonas tropicales. En ese contexto, en esta tesis se estudió la especie Hydrangea serratifolia (Hydrangeaceae), una de las plantas leñosas de mayor dominancia en los bosques templados lluviosos del sur de Sudamérica, y la especie para la cual se ha registrado la mayor densidad poblacional de cualquier trepadora encontrada, considerando tanto bosques tropicales como templados. A partir del patrón de abundancia reportado para esta especie, en esta tesis se abordaron las siguientes preguntas: i) a nivel de individuo, ¿Qué mecanismo subyace al éxito de esta especie en su búsqueda de árbol hospedero?, como uno de los aspectos clave detrás de su gran abundancia en el bosque templado lluvioso y ii) a nivel ecosistémico, ¿Cuál es la consecuencia de esta gran abundancia en la productividad primaria de un rodal de este tipo de bosque? En cuanto a los mecanismos, los tropismos contribuyen en las plantas a orientarlas hacia ambientes más adecuados y permiten obtener recursos que están en bajas cantidades. El primer capítulo evaluó si el fototropismo negativo es el mecanismo causal por el cual H. serratifolia localiza los árboles hospederos, aspecto critico en el éxito ecológico de una trepadora en un rodal donde la baja disponibilidad de luz es predominante. La hipótesis fue “Si la baja disponibilidad de luz representa una señal direccional asociada con el patrón de localización del árbol hospedero, entonces la luz percibida por el grupo de brotes reptantes de H. serratifolia, que se dirigen a un potencial hospedero, será similar a aquella que perciben los brotes que se encuentran ascendiendo a los árboles, exhibiendo fototropismo negativo”. Se encontró la misma orientación direccional alineada con la atenuación de luz, en los individuos que buscan o ascienden a los soportes, influidos por el fototropismo negativo, confirmando la hipótesis. En el claroscuro del piso del bosque la baja disponibilidad de luz puede representar información específicaanticipatoria de un hospedero potencial. El fototropismo negativo permite codificar espacial y temporalmente esa información, guiando el ápice de los individuos de H. serratifolia hacia la parte más oscura de la base del árbol hospedero, por donde iniciarán su ascenso al dosel, contribuyendo a la obtención de un recurso limitado (soporte). En relación con las consecuencias en el funcionamiento ecosistémico del bosque de la dominancia de H. serratifolia, en el segundo capítulose estimó la cantidad y aporte estacional de biomasa de hojarasca de H. serratifolia al interior del bosque, comparándolo con la productividad de las especies leñosas dominantes del dosel y sotobosque. La hipótesis fue "Hydrangea serratifolia, debido a su dominancia y forma de crecimiento, la cual le provee de una alta relación dosel:tallo y por lo tanto una mayor asignación de biomasa a copa que los árboles del dosel, muestra una contribución similar y sincronizada, en términos de producción de hojarasca, a la que presentan las especies leñosas dominantes del dosel y del sotobosque”. El patrón de productividad en H. serratifolia se caracteriza por ser unimodal, con un marcado aumento en la estación de crecimiento alcanzando el máximo en el periodo de noviembre-diciembre, y presentar un desfase temporal en comparación con los máximos de productividad alcanzados por las especies leñosas dominantes del dosel (marzo-abril) y sotobosque (enero). El aporte estacional (mensual) de H. serratifolia no difiere del registrado por las especies leñosas dominantes del dosel a lo largo del tiempo, pero si difiere del aporte observado las especies leñosas dominantes del sotobosque. Una consecuencia del aporte significativo en hojarasca de H. serratifolia, desfasado espacio temporalmente al aporte estacional de las especies leñosas dominantes es aumentar la heterogeneidad de materia orgánica en áreas del bosque donde esté presente. Lo cual destaca la importancia de esta especie trepadora masiva en la productividad primaria de un bosque maduro, y dada la calidad nutricional y tasa de descomposición de esta hojarasca de esta especie (mayor que las especies dominantes del dosel, Saldaña et al., datos no publicados), su potencial importancia en el ciclaje de nutrientes en el bosque. El éxito ecológico de una especie en un determinado ecosistema puede verse reflejado por la abundancia y dominancia que presenta. El vínculo intrínseco de los dos capítulos de esta tesis se basa en el patrón de abundancia de H. serratifolia y su historia natural en el bosque templado lluvioso. Esto, porque dicha abundancia depende de la localización del hospedero para poder acceder al recurso limitante que es la luz, etapa crítica en el desempeño de los individuos de esta especie, y además esta abundancia determina su influencia relativa sobre la productividad primaria del bosque. Lo novedoso de este estudio fue evaluar una de las potenciales causas mecanicistas de que esta especie dominante del bosque templado lluvioso -cuyo hábito de crecimiento, tipo trepador, no es el que predomina en un bosque- pueda localizar y por ende infestar tantos árboles hospederos. Además, que como consecuencia de esto último H. serratifolia tenga una influencia significativa sobre el funcionamiento ecosistémico, evidenciado que su productividad de hojarasca, similar a la producida por las especies leñosas dominantes del dosel. La abundancia y dominancia de H. serratifolia en el bosque templado lluvioso, podría estar basada en el efecto sinérgico que tienen las características encontradas en este estudio en cuanto al fototropismo negativo y productividad de hojarasca, junto con las características funcionales reportadas en estudios previos, tales como su mecanismo de trepado, alta relación dosel:tallo, la tasa de infestación y no discriminación de ningún tipo de árbol para ello, alto grado de sombratolerancia y la intercepción eficiente de luz por la reducción de la tasa de intercambio de gases para poder lidiar con la baja disponibilidad de luz que domina el sotobosque.
Conectividad de huevos y larvas de merluza de cola entre el sistema estuarino y zona oceánica adyacente, en la Patagonia Chilena.
(Universidad de Concepción, 2024) Veroes García, Carlos Alberto; Castro Cifuentes, Leonardo Román
La dinámica oceanográfica del Sistema Estuarino Patagónico y su zona oceánica adyacente está modulada por la circulación estuarina (masas de agua oceánicas y aportes de agua dulce), mareas y el viento. Esta dinámica es influida por factores forzantes de escalas temporales y espaciales diferentes, tales como cambios en la intensidad de la deriva del viento del oeste (WWD) o la corriente del Pacífico Sur (SPC), la oscilación decadal del Pacífico (PDO), la oscilación del sur de El Niño (ENSO), el modo anular del sur (SAM), oscilación Madden Julian (MDO). Además, durante las últimas décadas, los cambios en las descargas de agua dulce producto de las precipitaciones y el derretimiento del hielo glacial demuestran que el cambio climático global también está afectando el ambiente de la Patagonia. Aún se desconoce si estos procesos afectan potencialmente las áreas de desove y la distribución de las primeras etapas de vida de especies de peces como M. magellanicus que se distribuyen entre el sistema estuarino y la zona oceánica adyacente en la Patagonia chilena. La merluza de cola (Macruronus magellanicus) presenta una amplia distribución en la zona austral de América del sur, que incluye el Océano Atlántico suroeste y el Pacifico sureste entre los ~33°S y ~56°S. En el Atlántico suroeste no se han reportado áreas de desove importantes para merluza de cola, además, se ha encontrado una disminución del stock de los adultos en invierno, lo cual, sugiere que esta especie realizaría migraciones inter-oceánicas para reproducirse junto al stock del Pacífico. En el Pacífico sureste el stock desovante se concentra entre los ~43°S y ~48°S, asociados a los cañones submarinos en el quiebre de la plataforma continental (mar exterior). En el Sistema Estuarino Patagónico (SEP, mar interior) y la zona oceánica adyacente (mar exterior) de la Patagonia chilena se han encontrado huevos y larvas de merluza de cola, lo que ha permitido postularlas como potenciales zona de desove y crianza de esta especie, sin embargo, su persistencia espacial y temporal aún no ha sido demostrada, ni se han descrito sus características ambientales. Por otra parte, se desconoce si los huevos y larvas presentes en el mar interior provienen del área principal de desove en el mar exterior, o si el desove ocurre tanto en el mar exterior como interior. El objetivo general de esta tesis fue evaluar los procesos bio-oceanográficos que influyen en la conectividad de los estadios tempranos de vida de merluza de cola entre el Sistema Estuarino Patagónico y la zona oceánica adyacente en la Patagonia Chilena, planteándose como hipótesis que existe conectividad de huevos y larvas de M. magellanicus entre estas dos zonas. Para cumplir con el objetivo, se analizaron muestras estratificadas de ictioplancton, zooplancton y data hidrográfica de 26 cruceros oceanográficos realizados en primavera e invierno, en el Sistema Estuarino Patagónico y su zona oceánica adyacente en el periodo 1995-2019. Se cuantificaron los huevos y larvas de merluza de cola, se clasificaron las larvas por talla y se presentó la abundancia estandarizada de huevos y larvas en cada uno de los cruceros realizados. Se exploró la variabilidad espacial (mar interior-exterior), estacional (invierno-primavera) e interanual (1995-2019) de la abundancia de huevos y larvas de merluza de cola, así como de las características bio-oceanográficas (temperatura, salinidad, potenciales predadores (medusas) y presas (copépodos)) en la zona de estudio. Para dos años del periodo de estudio se obtuvieron mediciones de velocidades residuales horizontales estratificadas en tres canales con orientación este-oeste (costa océano) de la Patagonia norte chilena mediante ADCP, en primavera e invierno. Las velocidades residuales se asociaron a la distribución y abundancia vertical de huevos y larvas para determinar flujos netos de individuos e inferir transporte (conectividad) entre el mar exterior-interior. Los resultados muestran que el mar interior y exterior de la Patagonia norte chilena son importantes áreas de desove y crianza para merluza de cola, sin embargo, la abundancia de huevos y larvas disminuyó hasta el último año muestreado en casi todas las zonas analizadas, lo que se asoció a una disminución del stock desovante y/o a un retraso en la época de desove de esta especie. Los huevos fueron más abundantes en invierno que en primavera y se ubicaron en los estratos más profundos muestreados (>50 m) lo que favorecería su ingreso al mar interior desde la plataforma continental debido al patrón de circulación estuarina. Los flujos netos estimados en invierno sugirieron que los huevos dentro del mar interior de la Patagonia norte chilena ingresarían desde la plataforma continental adyacente, y posteriormente larvas desarrolladas serían exportadas de regreso a la plataforma continental, sin embargo, no se descartó un desove secundario en el mar interior. Hacia el sur de la Patagonia, las menores abundancias de huevos y larvas encontrados provendrían de un desove secundario dentro del mar interior, lo cual, se deduce de una menor conectividad y/o transporte de los estadios tempranos de vida de merluza de cola entre el mar interior-exterior. El ingreso y/o retención de los estadios iniciales de vida en el mar interior y la posterior exportación de larvas desarrolladas al océano facilitaría una alimentación adecuada a los estadios de desarrollo de esta especie, además de una menor probabilidad de ser depredada en las etapas de vida más vulnerables. Los modelos aditivos generales (GAM's) mostraron un efecto lineal significativo entre los huevos y la salinidad, un efecto no lineal entre la abundancia de larvas y la temperatura, mayores abundancias larvales asociadas a una menor abundancia de depredadores (medusas) y a una mayor abundancia de presas (copépodos). Los cambios ontogenéticos en la distribución de M. magellanicus asociados a las características bio-oceanográficas de la zona de estudio respaldan la hipótesis de conectividad en sus estadios tempranos de vida entre el Sistema Patagonico Estuarino y la zona oceánica adyacente en la Patagonia norte, lo que formaría parte de su estrategia reproductiva para otorgar mayores probabilidades de sobrevivencia a su descendencia.
Diversificación del género Eriosyce (Cactaceae) en relación con la disparificación morfológica y el nicho climático.
(Universidad de Concepción, 2023) Villalobos Barrantes, Heidy María; Guerrero Martín, Pablo César; Avaria Llautureo, Jorge Luis
Uno de los biomas más ampliamente distribuido en el planeta es de las zonas áridas y semi-áridas. Chile con su geografía tan particular y por el conjunto de procesos orográficos, paleoclimáticos y geomorfológicos, hace que posea una flora con altos niveles de biodiversidad y endemismo. Pero estudiar los procesos implícitos en el origen de la biodiversidad puede ser una tarea relativamente laboriosa en grupos con morfologías similares y a menudo convergentes como es el género Eriosyce (Cactaceae). Este género podría presentar una mayor diversidad específica ya que gran parte de la riqueza de sus especies podría estar artificialmente oculta en complejos morfológicos de especies. Por otro lado, hay pocos estudios que integren mecanismos ecológicos y de diversificación de zonas áridas, así como la evolución de caracteres morfológicos y el nicho que expliquen la diversidad observada en plantas adaptadas a este bioma. Nuestro estudio se enfocó en: i) la delimitación de especies utilizando datos moleculares del cactus globoso "E. curvispina" con los que realizamos inferencias filogenéticas bayesianas sobre 87 individuos de Eriosyce, incluyendo nueve poblaciones de E. curvispina, y analizando tres intrones no codificantes plastidiales, un gen plastidial y uno nuclear. ii) la relación entre rasgos morfológicos con variables ambientales usando el método comparado filogenético, para evaluar la evolución de rasgos como la altura, volumen, tipo de raíz y tipo de tallo de los cactus del género Eriosyce y si la temperatura y la precipitación afectan su evolución. iii) se evaluó la diversificación en términos de nicho climático y morfológico. Los principales resultados son: i) desarrollamos 12 pares de microsatélites nucleares para evaluar la estructura genética a nivel poblacional. ii) identificamos cuatro grupos originados en eventos cladogenéticos independientes ocurridos a diferentes profundidades temporales. iii) observamos que la temperatura tiene un impacto sobre la altura y el volumen de los cactus, mientras que la precipitación sobre la forma y tipo de tallo y iv) que estos rasgos han evolucionado dado una ventaja adaptativa a estas plantas para colonizar nuevos lugares y sobrevivir en el tiempo e ir diversificándose.
Perturbaciones conductoras de cambios en la diversidad ecológica y genética en ambientes marinos, a través de mecanismos neutrales.
(Universidad de Concepción, 2023) Vásquez Valdebenito, Cynthia Priscilla; Quiñones Bergeret, Renato; Hernández Miranda, Eduardo Hernán; Brante Ramírez, Antonio
Entender los efectos de las perturbaciones sobre los distintos niveles de la biodiversidad, así como los procesos y mecanismos subyacentes, ha cobrado gran relevancia debido a la alteración de los regímenes de perturbaciones naturales a causa del cambio climático global y al aumento de las perturbaciones de origen antropogénicas, que afectan los ecosistemas marinos. Por esta razón, el objetivo general de esta investigación fue evaluar los efectos de perturbaciones antropogénicas (mitilicultura) y naturales (terremoto-tsunami, hipoxia), sobre la diversidad ecológica y genética de comunidades y poblaciones marinas, de la costa Pacífico SO, a través de una aproximación neutral. La hipótesis general fue que estas perturbaciones afectan la diversidad ecológica y genética, a través de mecanismos neutrales de deriva (ecológica y genética, respectivamente) y dispersión azarosa limitada. Los resultados mostraron que la mitilicultura afectó la diversidad alfa y beta de las comunidades de macroinvertebrados bentónicos, a través de procesos de reemplazo, mediante deriva ecológica y dispersión azarosa limitada. A nivel genético, la diversidad del pez Aphos porosus disminuyó después de un fuerte evento de hipoxia producido por intensa surgencia costera en el 2008 y del mega terremoto-tsunami en el 2010, mientras que la estructuración genética aumentó, debido a un incremento en la deriva y en el flujo de genes. Los resultados aportan evidencia sobre como las perturbaciones afectan la diversidad a través de mecanismos neutrales y sugieren la importancia de considerar las dinámicas meta-poblacionales y meta-comunitarios en los planes de conservación.
Desentrañando patrones complejos: distribución, riqueza y endemismo de los geométridos (Lepidoptera: Geometridae) de la región andina.
(Universidad de Concepción, 2023) Zamora Manzur, Carlos Ignacio; Parra Jiménez, Luis Eduardo
En los lepidópteros, al igual que en otros invertebrados, existen impedimentos que obstaculizan su protección efectiva. Aun cuando cumplen un importante rol como polinizadores, y son valiosos para reflejar la calidad del hábitat en el que se encuentran. Entre esos impedimentos está el déficit wallaceano, ya que la distribución de las especies descritas es, en su mayoría, desconocida y por consiguiente se desconocen los patrones de biogeográficos y macroecológicos para estos grupos. En este estudio se utilizó como modelo a los geométridos (Lepidoptera: Geometridae) un grupo de polillas principalmente nocturnas que están bien documentados sistemática y taxonómicamente pero aún su distribución no está completamente estudiada. Los límites del estudio se enmarcan en la región Andina, área que incluye la Cordillera de la Costa por parte de Chile y la Cordillera de los Andes entre Chile y Argentina, donde existen geométridos distintos al resto de Sudamérica. La escasez de datos sistemáticamente organizados acerca de su distribución geográfica obstaculiza no solo la integración de estas especies en estrategias de conservación, sino que además compromete el análisis de la distribución de la diversidad biológica a nivel regional o global. Es sabido que la riqueza de especies no se distribuye de manera uniforme en el planeta, y algunos de los patrones más estudiados son el gradiente latitudinal de diversidad y la regla de Rapoport. Por su parte, la región Andina presenta un alto grado de insularidad biogeográfica, condición que estaría modelando la distribución de los patrones de diversidad, sobre todo en la porción chilena. Estos procesos también estarían afectando a los patrones de distribución de la riqueza y endemismos. En ese contexto, el endemismo es una medida que se utiliza frecuentemente en biogeografía para dar cuenta de la historia de la biota a través del espacio. El CAPÍTULO 1 evalúa los patrones biogeográficos latitudinales de riqueza y endemismo de los geométridos en esta región, enfocándose en el efecto Rapoport y el patrón latitudinal clásico de la riqueza de especies, además de evaluar el efecto del dominio medio en los patrones recuperados. Los resultados revelan que, si bien la riqueza de geométridos y el endemismo se concentran en el centro de la región Andina, estadísticamente los datos no respaldan ninguno de los patrones evaluados anteriormente. Estos resultados sugieren que esto se debe al aislamiento y otros eventos históricos que han moldeado los patrones de distribución de los geométridos en la región, generando un patrón complejo que estaría vinculado a la historia de la biota de la región. El CAPÍTULO 2 se enfoca en la problemática inherente a la ausencia de áreas de distribución geográficamente continuas o claramente delimitadas. En este contexto, el capítulo se dedica al mapeo detallado de la distribución espacial de las especies de geométridos presentes en la región Andina. Para esto se utilizaron diferentes métodos de acuerdo al número de registros disponibles para cada especie, evaluando (cuando fue posible) modelos de distribución de especies. Esto generó como resultado polígonos del área de distribución actual de 326 especies, los cuales se utilizaron para los análisis posteriores. En el CAPÍTULO 3 se evalúan los patrones de distribución de riqueza de especies y endemismo, pero a través de toda el área de extensión de la región Andina. Con un mayor énfasis en el endemismo, considerando dos aproximaciones: centros y áreas de endemismo. Los resultados muestran una alta riqueza y endemismo concentrados en la zona central de la región Andina, similar a los patrones latitudinales, pero en este caso es posible diferenciar centros y áreas de endemismo asociadas a ambas cordilleras. No se recobran centros ni áreas de endemismo hacia la vertiente oriental de la Cordillera de los Andes, un área que potencialmente pertenecería a la zona de transición más que a la región Andina. El patrón de endemismo recobrado es similar al existente para plantas vasculares, pero, aunque su relación panta-insecto es desconocida.. En este aspecto, es necesario mejorar el conocimiento sobre los estados inmaduros de los geométridos, para indagar acerca de las relaciones con la vegetación, actualmente desconocidos. En general, este estudio aporta al reconocimiento de los patrones biogeográficos de los geométridos en la región Andina con miras a evaluar las causas subyacentes, pero además con la mirada puesta en la conservación de la diversidad de especies. Este estudio es un aporte al conocimiento de los geométridos de la región, una base de datos de ocurrencia y de distribución modelada, que frente al escenario actual de cambio climático, la desertificación, y en general el cambio de uso de suelo, sirven de base para continuar con estudios que evalúen la respuesta de las especies a estas alteraciones antropogénicas. Además, este estudio es aporte a la valoración de áreas prioritarias, que por su riqueza y endemismo puedan ser propuestas como áreas de conservación. Se discuten los métodos utilizados y, en algunos casos, como pueden ser perfeccionados para entregar resultados comparables entre las distintas aproximaciones.

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