Using a stochastic phenology model to assess the potential northern range limit of Conotrachelus nenuphar in Europe under current and future climate

Resumen Técnico: Evaluación del potencial límite del rango norte de Conotrachelus nenuphar en Europa

Planteamiento del problema
Conotrachelus nenuphar (el gorgojo de la ciruela), una importante plaga de frutas de hueso y pepita en América del Norte, está clasificado como una plaga de cuarentena prioritaria bajo la legislación de sanidad vegetal de la Unión Europea (UE). Aunque las evaluaciones generales sugieren que la plaga podría establecerse donde existan huéspedes adecuados en Europa, estas evaluaciones suelen basarse en clasificaciones climáticas gruesas (p. ej., Köppen–Geiger) que no logran capturar las restricciones térmicas a escala fina. Específicamente, la cepa norteña de C. nenuphar (adaptada a los climas más fríos de América del Norte) tiene una diapausa invernal obligatoria y debe completar todo su ciclo de vida dentro de una sola temporada de crecimiento. En el norte de Europa, donde los veranos son más frescos que en el rango norteño de la plaga, existe la incertidumbre de si las condiciones térmicas son suficientes para la completación del ciclo de vida. Las regulaciones actuales de la UE requieren una vigilancia estricta para las plagas prioritarias, a menos que se pueda demostrar inequívocamente que el establecimiento es imposible debido a condiciones ecoclimáticas no adecuadas. Se requiere una evaluación más precisa para determinar dónde es necesaria la vigilancia oficial y dónde se pueden asignar los recursos de manera más eficiente.

Metodología
El estudio desarrolló un modelo de fenología estocástica para simular el desarrollo dependiente de la temperatura de la cepa norteña de C. nenuphar en el cerezo agrio (Prunus cerasus), seleccionado como huésped debido a su amplia distribución y a la disponibilidad de datos térmicos de desarrollo específicos. A diferencia de los modelos tradicionales de Grados Día de Crecimiento (GDD, por sus siglas en inglés) que utilizan valores medios, este modelo incorpora la variación intraespecífica al representar los requisitos térmicos como distribuciones de probabilidad derivadas de la literatura empírica.

El modelo simula cuatro pasos de desarrollo secuenciales:

1. Emergencia primaveral e inmigración: Simula la acumulación de GDD (umbral de 6.1 °C) requeridos para que los adultos que pasaron el invierno emerjan y migren a los árboles huéspedes, seguido del tiempo de la caída de los pétalos (GDD4) y el requisito térmico subsiguiente para la preparación de la oviposición (GDD10).
2. Desarrollo larval: Simula la eclosión de los huevos y el desarrollo larval dentro del fruto utilizando GDD (umbrales de 11.1 °C a 35 °C), considerando una función de desarrollo no lineal a altas temperaturas.
3. Pupación: Simula la pupación en el suelo y la emergencia de adultos utilizando GDD (umbral de 8.7 °C).
4. Preparación para la invernación: Simula el periodo de alimentación post-emergencia requerido para acumular reservas de energía para la diapausa. Debido a la falta de datos específicos sobre C. nenuphar, este paso se modeló utilizando una especie de proximidad (Anthonomus grandis) y se probó bajo tres escenarios ("rápido", "intermedio" y "lento") que representan diferentes duraciones de días con temperaturas medias ≥13 °C.

El modelo se implementó en R con 500 iteraciones estocásticas por ubicación para capturar la variabilidad de la población. Primero se validó contra su rango nativo en América del Norte (1940–1959) utilizando datos climáticos ERA5. Posteriormente, se aplicó a Europa central y septentrional bajo:

• Clima actual: Datos ERA5 para 2006–2025.
• Clima futuro: Un conjunto multimodelo de ocho modelos CMIP6 bajo el escenario SSP2-4.5 para 2041–2060.

El rendimiento se evaluó mediante dos métricas: la media de la proporción de iteraciones que completan el ciclo de vida y la proporción de años (o años-modelo) en los que al menos una iteración tuvo éxito.

Resultos clave

• Validación del modelo: En el rango nativo, el modelo reprodujo con éxito la distribución histórica, mostrando proporciones de completación del ciclo de vida elevadas dentro del rango y un descenso brusco fuera de este. El análisis de sensibilidad indicó que, si bien los escenarios de preparación para la invernación influyeron en los resultados cerca del límite del rango, el modelo distinguió de forma robusta las áreas adecuadas de las no adecuadas.
• Clima actual (2006–2025): El modelo indica que Europa central es térmicamente adecuada para la cepa norteña. Sin embargo, partes significativas del norte de Europa son no adecuadas. Específicamente, Finlandia, la mayor parte de Irlanda y Suecia, y partes de la región báltica mostraron proporciones medias bajas de completación del ciclo de vida y múltiples años con cero completaciones exitosas, lo que sugiere una probabilidad muy baja de establecimiento. Existe una zona de transición en el sur del Reino Unido, el norte de Alemania, Polonia y el sur de Escandinavia donde la idoneidad es marginal y depende altamente del escenario de preparación para la invernación.
• Clima futuro (2041–2060): Las proyecciones bajo SSP2-4.5 muestran un desplazamiento hacia el norte de la zona de transición, extendiendo la idoneidad hacia el sur de Finlandia, el sur de Suecia, los estados bálticos y partes de Irlanda. No obstante, incluso bajo estas condiciones futuras, las regiones más septentrionales de la UE (p. ej., la mayor parte de Finlandia) siguen siendo térmicamente no adecuadas para un establecimiento fiable, con una gran proporción de individuos que no logran completar el ciclo de vida y varios años-modelo que muestran una completación exitosa nula.

Significancia y afirmaciones
El artículo afirma proporcionar la primera evaluación detallada del potencial de establecimiento de C. nenuphar en Europa bajo condiciones climáticas futuras utilizando un marco estocástico que tiene en cuenta la variación intraespecífica. Los autores argumentan que sus resultados desafían la conclusión general de evaluaciones previas de la UE (p. ej., EFSA 2018a, 2019, 2025) que sugerían que las condiciones climáticas no limitarían el establecimiento. Al demostrar que regiones específicas del norte son térmicamente insuficientes para la completación del ciclo de vida, este estudio respalda la disposición legal en la legislación de sanidad vegetal de la UE que permite a los Estados Miembros eximirse de ciertas obligaciones de vigilancia si se demuestra que el establecimiento es imposible debido a restricciones ecoclimáticas.

Los autores posicionan este estudio como una herramienta para apoyar a los gestores de riesgos en la optimización de la asignación de recursos oficiales de sanidad vegetal. Establecen explícitamente que, si bien el modelo sugiere que la vigilancia puede ser menos crítica en las regiones identificadas como no adecuadas en el norte, estos hallazgos deben interpretarse con cautela respecto a las incertidumbres, particularmente la falta de datos empíricos sobre la preparación para la invernación y la exclusión de otros factores ambientales como la humedad del suelo y el fotoperiodo. El estudio no pretende demostrar definitivamente que la plaga no pueda establecerse, sino que proporciona una evaluación probabilística que indica que el establecimiento es poco probable en áreas específicas del norte tanto en el clima actual como en el proyectado para mediados de siglo.