evert thomas - uso y conservacion de rfgaa geo-espacial
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Diagnóstico del Uso y la Conservaciónex situ e in situ de los RecursosFitogenéticos en Mesoamerica
-Un Análisis Geo-espacial-
Evert Thomas
Objetivos
identificar patrones generales y vacíos mas importantes en cuanto a:
1. Calidad de datos2. Impacto de cambio climático 3. Vacíos de colecta para conservación ex situ4. Identificación material promisorio 5. Conservación in situ
Fuentes: • bancos de germoplasma internacionales (CIAT,
USDA, CIMMYT, CIP; SINGER); scientificpublications
• Datos de herbarios:GBIF• Aun no se tiene datos de los bancos
nacionales/locales de Mesoamerica
Diez acervos genéticos (géneros):26 especies cultivadas (+ 8 subtaxa adicionales)358 especies silvestres (+ 52 subtaxa adicionales)
Datos y especies considerados
0 2 4 6 8
Amaranthus
Capsicum
Carica
Cucurbita
Ipomoea
Manihot
Persea
Phaseolus
Tripsacum
Zea
numero de especiessubtaxa adicionales
Total 26 especies + 8 subtaxa
Especies cultivadas
0 50 100 150 200
Amaranthus
Capsicum
Carica
Cucurbita
Ipomoea
Manihot
Persea
Phaseolus
Tripsacum
Zea
numero de especiessubtaxa adicionales
Total 358 especies + 52 subtaxa
Parientes silvestres
Potencial parientes silvestres para mejoramiento
“Durante los ultimos 20 anos ha habido un incremento estable en el ritmo del lanzamiento de cultivares que contienen genes de parientes silvestres” (Hajjar and Hodgkin 2007)
• Análisis espacial con base en observaciones de especies e información genética geo-referenciada
• Modelación de idoneidad ambiental (con modelo Maxent) para tener mejor idea de distribución potencial:• Identificar las preferencias ambientales de una
planta con base en observaciones
Metodologia
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
16 18 20 22 24 26 28
Pre
cip
itac
ion
(m
m)
Temperatura (° C)
Manihot esculenta
Modelacion de idoneidad ambiental
• Análisis espacial con base en observaciones de especies e información genética geo-referenciada
• Modelación de idoneidad ambiental (con modelo Maxent) para tener mejor idea de distribución potencial:• Identificar las preferencias ambientales de una
planta con base en observaciones• Buscar otros lugares con características
ambientales parecidas para estimar potencial de ocurrencia
Metodologia
Variables ambientales- 19 variables bioclimaticos- Suelo (FAO)- Vegetación (WWF)Modelos climáticos - presente: Worldclim- Futuro: 19 modelos escenario A2, ~2050- Pasado: máximo de ultima glaciación
(~21.000 AP)Todos los análisis por separado para especies cultivadas y parientes silvestres
Metodologia
Objetivos
identificar patrones generales y vacíos mas importantes en cuanto a:
1. Calidad de datos2. Impacto de cambio climático 3. Vacíos de colecta para conservación ex situ4. Identificación material promisorio 5. Conservación in situ
118.751observaciones
64.100 sin duplicados
32.769 con coordenadas y nombre
30.402 con coordenadas en tierra Mesoamericana
11.693 observaciones especies cultivadas6.831 muestras de herbario4.862 accesiones (21 especies + 5
subtaxa adicionales)
18.709 observaciones parientes silvestres17.541 muestras de herbario1.168 accesiones (85 especies +10
subtaxa adicionales)
1. Calidad de datos
• resultados de encuesta: • Muchos datos sin digitalizar• Muchos datos sin geo-referencias
• Necesidad para mejorar documentación (digitalización, geo-referenciacion) y estandarización (taxonómica, estatus biológico…) de datos de pasaporte
• Disponibilidad: Incluir datos de los bancos mesoamericanos en los análisis…
1. Calidad de datos
Objetivos
identificar patrones generales y vacíos mas importantes en cuanto a:
1. Calidad de datos2. Impacto de cambio climático 3. Vacíos de colecta para conservación ex situ4. Identificación material promisorio 5. Conservación in situ
2. Impacto climático -Especies cultivadas-
-
2. Impacto climático – Especies cultivadas
+ 9 especies
0
- 14 especies
Cambios en aptitud ambiental para especies
cultivadas de ahora hasta 2050
2. Impacto climático – Especies cultivadascucurbitas (5 spp) 57 106 hachile (5 spp) 23 106 haamaranto (2 spp) 12 106 haTripsacum (2 spp) -22 106 hafrijol (5 spp) -32 106 hapapaya (1 sp) -33 106 hacamote (1 sp) -33 106 hayuca (1 sp) -34 106 haaguacate (2 spp) -42 106 hamaiz (1 sp) -44 106 haMesoamerica (25 spp) -3 106 ha
EspeciesCambios netos en
millones de hectáreasPorcentaje de superficie actual
Cucurbita maxima 57 106 ha 73
Capsicum chinense 56 106 ha 197
Cucurbita argyrosperma 41 106 ha 95
Capsicum pubescens 34 106 ha 902
Phaseolus acutifolius 28 106 ha 42
Capsicum baccatum 22 106 ha 74
Amaranthus cruentus 17 106 ha 96
Tripsacum dactyloides 1 106 ha 4
Cucurbita moschata -1 106 ha -2
Amaranthus hypochondriacus -3 106 ha -19
Persea schiedeana -4 106 ha -41
Phaseolus coccineus -4 106 ha -8
Cucurbita ficifolia -4 106 ha -19
Phaseolus dumosus -12 106 ha -62
Tripsacum andersonii -24 106 ha -80
Phaseolus lunatus -28 106 ha -38
Carica papaya -33 106 ha -57
Ipomoea batatas -33 106 ha -62
Manihot esculenta -34 106 ha -60
Cucurbita pepo -35 106 ha -64
Capsicum frutescens -38 106 ha -75
Phaseolus vulgaris -37 106 ha -37
Persea americana -40 106 ha -58
Zea mays -45 106 ha -37
Capsicum annuum -51 106 ha -55
Para algunas especies las condiciones de crecimiento podrían mejorar
2. Impacto climático – Especies cultivadas
Áreas estables
Áreas nuevas
Áreas que se podrían perder
Capsicum chinense
Para algunas especies podrían haber grandes desplazamientos
2. Impacto climático – Especies cultivadas
Cucurbita moschata
Áreas estables
Áreas nuevas
Áreas que se podrían perder
Para algunas especies las condiciones de crecimiento podrían empeorar
2. Impacto climatico – Especies cultivadas
Zea mays subsp. mays
Áreas estables
Áreas nuevas
Áreas que se podrían perder
• Para mayoría de cultivos reducciones netas de áreas aptas (esp. especies mas importantes para alimentación humana)
• Tendencia de desplazamientos y movimiento hacia arriba (altitudinal)
• Probablemente se podrá reducir las perdidas substancialmente por un mejor uso de germoplasma (mejoramiento, intercambio, )
-
2. Impacto climático – Especies cultivadas
2. Impacto climático -Parientes silvestres-
-
2. Impacto climático – Especies cultivadas
+ 9 especies
0
- 14 especies
Cambios en aptitud ambiental para especies
cultivadas de ahora hasta 2050
2. Impacto climático – Parientes silvestres
Cambios en aptitud ambiental para parientes silvestres de ahora hasta
2050
+ 69 especies
0
- 29 especies
Persea (16 spp) 202 106 haManihot (13 spp) 241 106 haIpomoea (102 spp) 205 106 haPhaseolus (33 spp) 172 106 haCucurbita (10 spp) 146 106 haZea (5 spp) 67 106 haTripsacum (9 spp) 60 106 haAmaranthus (12 spp) 44 106 haCarica (2 sp) -12 106 haCapsicum (3 spp) -7 106 haMesoamerica (205 spp) 231 106 ha
2. Impacto climático – Parientes silvestres
-• Parientes silvestres de mayoría de acervos
podrían expandir su área de distribución, bajo condiciones de migración optima
• El hecho que casi todos los parientes podrían ‘beneficiarse’ de cambio climático indica que podrían tener genes que permiten eso potencial para especies cultivadas
• Pocas especies de parientes silvestres pueden necesitar estrategias especificas (Carica, Capsicum)
• Para la mayoría promover la conectividad ecológica y el potencial migratorio, + Necesidad para monitoreo
2. Impacto climático – Parientes silvestres
Objetivos
identificar patrones generales y vacíos mas importantes en cuanto a:
1. Calidad de datos2. Impacto de cambio climático 3. Vacíos de colecta para conservación ex situ4. Identificación material promisorio 5. Conservación in situ
3. Análisis de vacíos
• Resultados de encuesta muestran que la mitad de los respondientes no tienen idea claro sobre áreas prioritarios/vacíos de colecta
• Potencial de usar alguna herramienta geo-espacial para identificar y limitar vacíos existentes
Vacíos Especies cultivadas
3. Análisis de vacíos – Especies Cultivadas
15 especies
1 especies
Numeros de especies observadas (colecta de herbario) pero aun no
conservado en banco de germoplasma
Especie % Especie %
Zea mays 77 Cucurbita moschata 7
Phaseolus vulgaris 44 Cucurbita argyrosperma 7
Ipomoea batatas 36 Capsicum frutescens 4
Manihot esculenta 28 Capsicum chinense 4
Phaseolus coccineus 28 Persea schiedeana 3
Phaseolus dumosus 19 Tripsacum dactyloides 1
Phaseolus lunatus 19 Persea americana 1
Phaseolus acutifolius 13 Tripsacum andersonii 1
Cucurbita ficifolia 13 Cucurbita pepo 0
Amaranthus cruentus 12 Cucurbita maxima 0
Capsicum annuum 8 Carica papaya 0
Capsicum pubescens 8 Capsicum baccatum 0
Amaranthus hypochondriacus 8 Amaranthus caudatus 0
3. Vacíos geográficos por especie (porcentaje de distribución observada + modelada en bancos)
Phaseolus vulgaris
3. Vacíos geográficos por especie
Áreas de distribución modelada
Áreas de distribución observada
Áreas representadas en Bancos de Germoplasma
Especie % Especie %
Zea mays 77 Cucurbita moschata 7
Phaseolus vulgaris 44 Cucurbita argyrosperma 7
Ipomoea batatas 36 Capsicum frutescens 4
Manihot esculenta 28 Capsicum chinense 4
Phaseolus coccineus 28 Persea schiedeana 3
Phaseolus dumosus 19 Tripsacum dactyloides 1
Phaseolus lunatus 19 Persea americana 1
Phaseolus acutifolius 13 Tripsacum andersonii 1
Cucurbita ficifolia 13 Cucurbita pepo 0
Amaranthus cruentus 12 Cucurbita maxima 0
Capsicum annuum 8 Carica papaya 0
Capsicum pubescens 8 Capsicum baccatum 0
Amaranthus hypochondriacus 8 Amaranthus caudatus 0
3. Vacíos geográficos por especie (porcentaje de distribución observada + modelada en bancos)
3. Vacíos geográficos por especie
• Quedan vacíos geográficos substanciales para la mayoría de las especies
• Es preciso priorizar áreas dentro de estos vacíos geográficas• Con base en datos climáticos• Con base en datos genéticos
3. Vacíos geográficos por especie
• Quedan vacíos geográficos substanciales para la mayoría de las especies
• Es preciso priorizar áreas dentro de estos vacíos geográficas• Con base en datos climáticos• Con base en datos genéticos
3. . Vacíos geográficos por especie
Phaseolus vulgaris
Áreas de distribución modelada
Áreas de distribución observada
Áreas representadas en Bancos de Germoplasma
3. . Vacíos geográficos por especie
Phaseolus vulgaris
Áreas de distribución modelada
Áreas de distribución observada
Phaseolus vulgaris
3. Vacíos geográficos en lugares calientes
Áreas de distribución modelada
Áreas de distribución observada
3. Vacíos geográficos en lugares secos
Áreas de distribución modelada
Áreas de distribución observada
Phaseolus vulgaris
3. Vacíos geográficos en lugares calientes y secos
Áreas de distribución modelada
Áreas de distribución observada
Phaseolus vulgaris
3. Vacíos geográficos por especie
• Quedan vacíos geográficos substanciales para la mayoría de las especies
• Es preciso priorizar áreas dentro de estos vacíos geográficas• Con base en datos climáticos• Con base en datos genéticos
3. Vacíos geográficos – diversidad genética
alto
bajo
Phaseolus vulgaris
Diversidad genética(Riqueza alélica)
3. Vacíos geográficos – diversidad genética
Áreas de distribución modelada
Áreas de distribución observada
Phaseolus vulgaris
Diversidad genética(Riqueza alélica)
3. Vacíos geográficos – diversidad genética
Áreas de distribución modelada
Áreas de distribución observada
Phaseolus vulgaris
alto
bajo
Vacíos Parientes silvestres
Numeros de especies observadas (colecta de herbario) pero aun no
conservado en banco de germoplasma
73 especies
1 especies
Análisis de vacíos – Parientes silvestres
• Quedan vacíos geográficos significativos
• Algunas especies con pocos parientes (Carica 2), otras muchos (Ipomoea 169); no todas necesariamente tienen utilidad/potencial directo para mejoramiento
• Necesidad de limitar/priorizar
– Parientes con mayor potencial para mejoramiento de especies cultivadas
– Áreas geográficas de colecta por ejemplo con base en características climáticas (áreas secas y calientes)
Análisis de vacíos – Parientes silvestres
Objetivos
identificar patrones generales y vacíos mas importantes en cuanto a:
1. Calidad de datos2. Impacto de cambio climático 3. Vacíos de colecta para conservación ex situ4. Identificación de material promisorio 5. Conservación in situ
Material promisorio-Especies cultivadas-
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
16 18 20 22 24 26 28
Pre
cip
itac
ion
(m
m)
Temperatura (° C)
Manihot esculenta
Material promisorioadaptado a ambientes secos y calientes
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
16 18 20 22 24 26 28
Pre
cip
itac
ion
(m
m)
Temperatura (° C)
Manihot esculenta
Material promisorioadaptado a ambientes secos y calientes
Objetivos
identificar patrones generales y vacíos mas importantes en cuanto a:
1. Calidad de datos2. Impacto de cambio climático 3. Vacíos de colecta para conservación ex situ4. Identificación material promisorio 5. Conservación in situ
• especies cultivadas: en finca• parientes silvestres: áreas naturales• Importancia:
• Permite selección continua por parte de agricultores de variedades adaptadas a cambio climático y con características de interés humano
• Permite adaptación continua de parientes silvestres a condiciones ambientales cambiantes
Conservación in situ
Conservación in situ -Especies cultivadas-
Áreas prioritarias = Áreas que contienen la mayor diversidad en especies cultivadas ahora, y donde las condiciones van a seguir siendo aptas en el futuro (~2050)
Areas prioritariascon mayor riqueza en especies cultivadas
Áreas de mayor diversidad de especies cultivadas
alto
bajo
Zea mays subsp. mays
Diversidad genética(Riqueza alélica)
Priorización basada en diversidad genética
Priorización basada en diversidad genética
alto
bajo
Zea mays subsp. mays
Diversidad genética(Riqueza alélica)
Áreas de mayor diversidad de especies cultivadas
Diversidad genética(Riqueza alélica)
Priorización basada en diversidad genética
alto
bajo
Phaseolus vulgaris
Áreas de mayor diversidad de especies cultivadas
Diversidad genética(Riqueza alélica)
Priorización basado en diversidad genética
alto
bajo
Phaseolus vulgaris
Áreas de mayor diversidad de especies cultivadas
• Pueblos indígenas son los creadores de las especies cultivadas, variedades y razas consideradas aquí
• Son los guardianes de la biodiversidad de los ambientes que habitan, particularmente la agrobiodiversidad
• Una estrategia mas inclusiva para conservación in situ debe enfocarse no solamente en diversidad en recursos fitogenéticos, pero también en diversidad cultural (grupos étnicos)
Priorizaciónbasada en grupos étnicos/lingüísticos
Priorizaciónbasada en grupos lingüísticos
Grupos lingüísticos
Priorizaciónbasada en grupos lingüísticos
Áreas de mayor diversidad de especies cultivadas
Grupos lingüísticos
Priorizaciónbasada en grupos lingüísticos
Áreas de mayor diversidad de especies cultivadas
Grupos lingüísticos
Conservación in situ -Parientes silvestres-
Áreas prioritarias = Áreas que han contenido la mayor diversidad en especies silvestres a lo largo de la historia, y donde las condiciones van a seguir siendo aptas en el futuro (~2050)
• Riqueza de especies: con base en observaciones
• Diversidad genética: refugios del Pleistoceno (último glaciar) como indicación
Conservación in situ de parientes silvestres
Áreas prioritarias con mayor riqueza en parientes silvestres
Áreas de mayor diversidad de parientes silvestres
Áreas protegidas
Áreas prioritarias con mayor riqueza en parientes silvestres
Áreas de mayor diversidad de parientes silvestres
Superficietotal
Superficie en areas protegidas
%
Amaranthus 1.81E+06 1.49E+05 8.22
Capsicum 2.04E+04 4.20E+03 20.44
Carica 0.00E+00 0.00E+00 0
Cucurbita 1.00E+04 2.00E+03 20.23
Ipomoea 8.80E+06 7.39E+05 8.4
Manihot 1.38E+06 8.30E+03 0.6
Persea 2.83E+06 6.60E+05 23.3
Phaseolus 6.53E+06 4.13E+05 6.31
Tripsacum 4.51E+06 7.92E+04 1.76
Zea 4.06E+05 1.22E+04 2.99
Mesoamerica 1.12E+07 6.82E+05 6.12
Áreas prioritarias con mayor riqueza en parientes silvestres
• Areas protegidas coinciden muy poco con áreas de mayor diversidad en especies e intraespecífica en parientes silvestres
• Areas protegidas solo conservan 61% de todas las especies
• Como lograr una mejor protección de parientes silvestres?
Conservación in situ parientes silvestres
65 % de especies
Priorizaciónbasada en grupos lingüísticos
Grupos lingüísticos
todas las especies cultivadas+ 77 % de los parientes silvestres
Priorización basada en grupos lingüísticos + áreas protegidas
Grupos lingüísticos
Áreas protegidas
Todos los datos serán publicados en nuestra pagina web:
http://climatechange-bioversityinternational.org/
Projects Strategic Action Plan MesoamericaResultados PAE
1. Calidad de datos• Necesidad para mejorar documentación
(digitalización, geo-referenciación) y estandarización (taxonómica, estatus biológico…)de datos de pasaporte
• Capacidad humana: Crear oportunidades paraformar gente de la region
Prioridades futuras
2. Impacto Cambio climático• Necesidad para sistemas coherentes mas flexibles
para facilitar mejoramiento en diferentes niveles (de agricultor a biotecnología)
• Necesidad para sistemas coherentes mas flexibles para facilitar intercambio dentro y entre países
• Necesidad para monitoreo in situ (cultivados y parientes)
• Necesidad de promover conectividad ecológica y potencial migratorio de parientes silvestres
Prioridades futuras
Prioridades futuras
3. Vacío de colecta para conservación ex situ• Necesidad de rellenar vacíos de colecta para las
especies cultivadas y parientes silvestres con mas potencial, usando una estrategia de priorización
• Necesidad de mejorar la conservación de parientes y promover su uso en mejoramiento de cultivados
4. Identificación de material promisorio• Es prioritario de promover el intercambio y
mejoramiento, especialmente para material promisorio seleccionado usando una estrategia de priorización
Prioridades futuras
5. Conservación in situ• Conservación in situ es un componente clave en
adaptación de los recursos fitogenéticas al cambio climático
• Una estrategia mas inclusiva para conservación in situ debe enfocarse no solamente en diversidad en recursos fitogenéticos, pero también en diversidad cultural (grupos étnicos)
Prioridades futuras
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