Climate change scenarios reveal inselbergs as refugia for endemic plant species in Northeastern Brazil

Resumen Técnico: Los escenarios de cambio climático revelan a los inselbergs como refugios para especies de plantas endémicas en el noreste de Brasil

Planteamiento del problema
El cambio climático representa una amenaza significativa para la biodiversidad, particularmente para las especies endémicas con distribuciones restringidas y capacidades de dispersión limitadas. Mientras que los modelos globales predicen desplazamientos de rango hacia latitudes y elevaciones más altas, los ecosistemas aislados como los inselbergs (afloramientos rocosos) funcionan como sistemas de tipo "isla" con un alto nivel de endemismo pero baja conectividad. En la Meseta de Borborema, en el noreste de Brasil, estos inselbergs albergan una flora única; sin embargo, su papel como refugios históricos y su resiliencia ante futuros escenarios climáticos siguen siendo poco explorados. Específicamente, es necesario comprender cómo las oscilaciones climáticas pasadas moldearon la distribución de las especies rupícolas (que habitan en rocas) y si los rasgos funcionales actuales facilitarán o dificultarán su persistencia bajo condiciones proyectadas de calentamiento y sequedad.

Metodología
El estudio empleó un enfoque integrativo combinando el Modelado de Nicho Ecológico (MNE) con la reconstrucción de estados de caracteres ancestrales para analizar cuatro especies (o complejos) modelo co-distribuidas y restringidas a la Meseta de Borborema:

1. Taxones objetivo: El complejo Ameroglossum pernambucense (nueve especies tratadas como una sola unidad debido a la dificultad taxonómica), Dyckia pernambucana (Bromeliaceae), Orthophytum disjunctum (Bromeliaceae) y Mandevilla dardanoi (Apocynaceae).
2. Recolección de datos: Los registros de ocurrencia se compilaron de bases de datos globales (GBIF, SpeciesLink), literatura y expediciones de campo (junio 2024–febrero 2025), resultando en 435 registros filtrados tras eliminar valores atípicos espaciales e incertidumbres taxonómicas.
3. Modelado climático: Los autores utilizaron un enfoque de modelado de conjunto multimodelo (biomod2) incorporando los algoritmos GLM, GAM, Random Forest, Maxnet y XGBoost. Los modelos fueron calibrados para:
   • Periodos pasados: Último Interglacial (LIG, ~130 ka), Último Máximo Glacial (LGM, ~21 ka) y Holoceno Medio (HM, ~6 ka).
   • Actual: Línea de base 1970–2000.
   • Futuro: Proyecciones para 2080–2100 bajo dos trayectorias socioeconómicas compartidas (SSP1-2.6 optimista y SSP5-8.5 pesimista).
   • Variables: Se seleccionaron diez variables bioclimáticas (p. ej., estacionalidad de la temperatura, precipitación del mes más húmedo) y la elevación basándose en factores de inflación de la varianza (VIF).
4. Análisis filogenético y de rasgos: Se utilizaron secuencias de ADN de GenBank para construir árboles de Máxima Credibilidad de Clado (MCC) para Ameroglossum, Dyckia y Orthophytum. Los estados ancestrales para rasgos ecológicos (p. ej., hábito rupícola, modo de dispersión) y morfológicos fueron reconstruidos. Posteriormente, se utilizaron modelos de regresión de Random Forest para evaluar la importancia predictiva de estos rasgos sobre las proyecciones de área adecuada en diferentes escenarios climáticos.

Resultos clave

• Dinámicas históricas: Los modelos revelaron patrones alternantes de expansión y contracción para todas las especies a lo largo del Cuaternario. El complejo A. pernambucense mostró una distribución amplia durante el LIG, seguida de una contracción durante el LGM y el HM, con una ligera recuperación en las condiciones actuales. Por el contrario, M. dardanoi exhibió un área adecuada mayor durante el LGM en comparación con el LIG.
• Proyecciones actuales y futuras:
  • Contracción y fragmentación: Bajo escenarios futuros, se proyecta que D. pernambucana y O. disjunctum experimenten reducciones significativas en su hábitat adecuado (hasta un ~29.6% bajo el escenario SSP5-8.5), con rangos cada vez más restringidos a las elevaciones más altas de la Meseta de Borborema.
  • Excepción de expansión: El complejo A. pernambucense es un caso atípico, mostrando una expansión proyectada en su área adecuada bajo escenarios tanto optimistas (+5.0%) como pesimistas (+42.2%), superando su extensión en el LIG.
  • Aislamiento espacial: Las distribuciones futuras para la mayoría de las especies indican un aumento del aislamiento espacial, donde los parches adecuados se vuelven fragmentados y confinados a los sectores más altos de la meseta, limitando la conectividad.
• Evolución de rasgos e influencia:
  • Estados ancestrales: La reconstrucción ancestral indicó que el ancestro de Ameroglossum era terrestre y herbáceo, con el hábito rupícola evolucionando de forma independiente en linajes derivados. En contraste, el ancestro de Dyckia ya era rupícola, mientras que Orthophytum desarrolló este rasgo más tarde dentro de un clado derivado específico.
  • Poder predictivo: Bajo el escenario pesimista SSP5-8.5, la reproducción vegetativa y el tipo de inflorescencia emergieron como los predictores más fuertes del área adecuada, sugiriendo que las estrategias reproductivas y las adaptaciones morfológicas se vuelven críticas para la persistencia bajo un calentamiento extremo.

Significancia y afirmaciones
El artículo afirma que los inselbergs en la Meseta de Borborema han funcionado como refugios climáticos de largo plazo, fomentando altos niveles de endemismo a través de ciclos de aislamiento y reconexión. El estudio destaca que, si bien estos afloramientos rocosos amortiguan actualmente a las poblaciones contra la inestabilidad climática, los escenarios climáticos futuros amenazan con intensificar el aislamiento ecológico, particularmente para especies como D. pernambucana y O. disjunctum.

Los autores concluyen que la integración del modelado de nicho con la reconstrucción de rasgos ancestrales demuestra que los rasgos funcionales especializados (p. ej., hábito rupícola, morfología foliar específica) han permitido históricamente la supervivencia de los linajes en entornos restringidos. Sin embargo, estos mismos rasgos, combinados con una capacidad de dispersión limitada, pueden ahora restringir la capacidad de estas especies para seguir los cambios climáticos rápidos. Por consiguiente, el artículo enfatiza la necesidad urgente de estrategias de conservación centradas en la protección de los refugios de alta elevación y el mantenimiento de la conectividad de los microhábitats para prevenir la pérdida de diversidad genética en estos taxones rupícolas especializados. El estudio advierte que, aunque las proyecciones climáticas varían según la especie, las amenazas antropogénicas inmediatas (deforestación, fragmentación) representan un riesgo más inmediato que los escenarios climáticos modelados por sí solos.