Publication: Selective pressures of climate change in drought-sensitive relict forests. Genetic responses in Abies pinsapo and Cedrus atlantica to a shifting environment
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Publication Date
2021-05-05
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Universidad Complutense de Madrid
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Abstract
Increasing variability and uncertainty regarding future climate provide new challenges for understanding species adaptive capacity. Trees are especially concerning given their lower evolutionary rates and ecological importance. Thus, the knowledge of their intraspecific genetic diversity is crucial to predict the possible evolutionary consequences of global climate change and its long-term effects on biodiversity. Furthermore, since drought stress is among the first limitations for plants facing a changing climate, understanding the underlying mechanisms involved in drought stress response/resilience in trees constitutes one of the most valuable research objectives in evolutionary ecology. Relict species constitute reliable models given their reduced geographic range size, isolation and usually fragmented distribution, which subject them to many shifting genetic processes. Moreover, despite these theoretically limitant genetic characteristics for adaptation, empirical evidence frequently shows a lack of decreased fitness (Hampe and Jump 2011). A possible explanation can be that many of them originated from populations that overcome the cold stages of the Quaternary. Therefore, they might contain key genetic variants in ecologically relevant traits (Crawford 2008, Kawecki 2008, Hampe and Jump 2011). A particularly interesting group are those that now inhabit at southern locations since they can be potentially preadapted to environmental conditions expected in future in more northerly central areas in the future (Hampe and Petit, 2005). Here, we attempted to test the effect of these processes in the genetic diversity and genetic structure of trees, as well as determining their evolutionary potential under a climate change scenario, by using as experimental models two southern relict and climate changethreatened conifers, located in altitudinal ecotones and sharing a biogeographic origin: the Southernomost european fir (Abies pinsapo Boiss.), endemic to Southern Spain, and the Atlas cedar (Cedrus atlantica), endemic to Northern Morocco...
Los cambios en las condiciones medioambientes como consequencia del cambio climático y la incertidumbre ante ellos suponen nuevos retos para la capacidad adaptativa de las especies. Los árboles son particularmente preocupantes, dadas su menor tasa evolutiva y su importancia ecológica. Por ello, el conocimiento de su diversidad genética es crucial para predecir las posibles consecuencias evolutivas frente al cambio climático y su efecto en la biodiversidad a largo plazo. Considerando que la sequía es uno de los principales factores limitantes para las especies vegetales afectadas por el cambio climático, el conocimiento de los mecanismos implicados en la respuesta y resiliencia a la sequía en árboles constituye uno de los objetivos de investigación más importantes en ecología evolutiva. Las especies relictas son excelentes modelos debido a sus reducidas distribuciones geográficas, su aislamiento y su distribución frecuentemente fragmentada, que las somete a diversos procesos de cambio genético. A pesar de que, en teoría, estas características dificultarían su adaptación, la evidencia empírica, en muchos casos, no muestra una menor eficacia biológica en estas especies (Hampe and Jump 2011). Una posible explicación sería que muchas de ellas tienen su origen en poblaciones que sobrevivieron las frías etapas del Cuaternario. Por lo tanto, podrían contener variantes genéticas clave en rasgos ecológicamente importantes (Crawford 2008, Kawecki 2008, Hampe and Jump 2011). Las especies relictas más meridionales son de especial interés, ya que podrían estar preadaptadas a las condiciones ambientales esperadas en el futuro en áreas más septentrionales como consecuencia del cambio climático (Hampe and Petit, 2005). En la presente tesis se ha probado el efecto de estos procesos en la diversidad y estructura genética de los árboles, así como su potencial adaptativo en un escenario de cambio climático, usando como modelos experimentales dos coníferas relictas y amenazadas por el cambio climático: El pinsapo (Abies pinsapo) y el cedro del Altas (Cedrus atlantica)...
Los cambios en las condiciones medioambientes como consequencia del cambio climático y la incertidumbre ante ellos suponen nuevos retos para la capacidad adaptativa de las especies. Los árboles son particularmente preocupantes, dadas su menor tasa evolutiva y su importancia ecológica. Por ello, el conocimiento de su diversidad genética es crucial para predecir las posibles consecuencias evolutivas frente al cambio climático y su efecto en la biodiversidad a largo plazo. Considerando que la sequía es uno de los principales factores limitantes para las especies vegetales afectadas por el cambio climático, el conocimiento de los mecanismos implicados en la respuesta y resiliencia a la sequía en árboles constituye uno de los objetivos de investigación más importantes en ecología evolutiva. Las especies relictas son excelentes modelos debido a sus reducidas distribuciones geográficas, su aislamiento y su distribución frecuentemente fragmentada, que las somete a diversos procesos de cambio genético. A pesar de que, en teoría, estas características dificultarían su adaptación, la evidencia empírica, en muchos casos, no muestra una menor eficacia biológica en estas especies (Hampe and Jump 2011). Una posible explicación sería que muchas de ellas tienen su origen en poblaciones que sobrevivieron las frías etapas del Cuaternario. Por lo tanto, podrían contener variantes genéticas clave en rasgos ecológicamente importantes (Crawford 2008, Kawecki 2008, Hampe and Jump 2011). Las especies relictas más meridionales son de especial interés, ya que podrían estar preadaptadas a las condiciones ambientales esperadas en el futuro en áreas más septentrionales como consecuencia del cambio climático (Hampe and Petit, 2005). En la presente tesis se ha probado el efecto de estos procesos en la diversidad y estructura genética de los árboles, así como su potencial adaptativo en un escenario de cambio climático, usando como modelos experimentales dos coníferas relictas y amenazadas por el cambio climático: El pinsapo (Abies pinsapo) y el cedro del Altas (Cedrus atlantica)...
Description
Tesis inédita de la Universidad Complutense de Madrid, Facultad de Ciencias Biológicas, leída el 15/10/2020. Tesis restringida por expreso deseo de la autora.