evert thomas - uso y conservacion de rfgaa geo-espacial

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



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



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


Áreas estables

Áreas nuevas

Áreas que se podrían perder

Capsicum chinense

Para algunas especies podrían haber grandes desplazamientos


Cucurbita moschata

Áreas estables

Áreas nuevas


Para algunas especies las condiciones de crecimiento podrían empeorar

2. Impacto climatico – Especies cultivadas

Zea mays subsp. mays

Áreas estables

Áreas nuevas


• 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 -Parientes silvestres-

-


+ 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


-• 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


Objetivos



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)


• 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 representadas en Bancos de Germoplasma

3. . Vacíos geográficos por especie

Phaseolus vulgaris



Phaseolus vulgaris

3. Vacíos geográficos en lugares calientes



3. Vacíos geográficos en lugares secos



Phaseolus vulgaris

3. Vacíos geográficos en lugares calientes y secos



Phaseolus vulgaris


• 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)




Phaseolus vulgaris





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


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

Objetivos



• 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



Priorización basada en diversidad genética


alto

bajo






alto

bajo

Phaseolus vulgaris



Priorización basado en diversidad genética

alto

bajo

Phaseolus vulgaris


• 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

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 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


• 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



todas las especies cultivadas+ 77 % de los parientes silvestres

Priorización basada en grupos lingüísticos + áreas protegidas


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

evert thomas - uso y conservacion de rfgaa geo-espacial

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