TED2021-129328B-I00 - Evaluación evolutiva, demográfica y de r

Las emisiones de gases de efecto invernadero han elevado la temperatura del planeta a una velocidad sin precedentes durante al menos los últimos 2000 años, algo que está ocasionando importantes impactos negativos en los ecosistemas naturales y las sociedades
humanas. Aunque estos efectos negativos se han documentado en prácticamente todos los grupos de organismos y ecosistemas, se espera que los ambientes alpinos sean particularmente vulnerables. Los archipiélagos mediterráneos de islas de montaña (MSIA, en sus siglas en inglés) representan los márgenes más meridionales de la distribución de muchas especies adaptadas al frio y sustentan altos niveles de microendemismo local. Sin embargo, a pesar de su alta vulnerabilidad al cambio climático y gran valor de conservación, los procesos geológicos, evolutivos y ecológicos que han modelado su rica biodiversidad son todavía ampliamente desconocidos, el estatus taxonómico de muchas de sus especies endémicas es a menudo controvertido y el futuro de sus poblaciones en relación al calentamiento global nunca se ha pronosticado mediante modelos mecanicistas que incorporen los procesos demográficos de las especies. Documentar, anticipar y mitigar los impactos del cambio climático en las biotas alpinas requiere (i) evaluaciones taxonómicas y evolutivas exhaustivas, (ii) determinar los niveles de diversidad genética de sus poblaciones, (iii) inferir los procesos que han moldeado sus dinámicas demográficas pasadas, (iv) monitorizar cambios distribucionales recientes y, de modo último, (v) integrar toda esta información para pronosticar el destino de las distintas especies y poblaciones. El objetivo central de este proyecto (ALPIMED) es arrojar luz sobre los procesos que han contribuido a generar los altos niveles de endemismo de los MSIA y entender los procesos naturales y antropogénicos (i.e., calentamiento global) que subyacen al elevado grado de fragmentación y riesgo de extinción de sus poblaciones. Con este fin, ALPIMED se centrará en tres radiaciones de saltamontes alpinos de las penínsulas ibérica, itálica y balcánica que actualmente forman poblaciones extremadamente aisladas y, en algunos casos, ya han experimentado una contracción hacia mayores rangos altitudinales. Específicamente, ALPIMED pretende: 1) integrar información genómica y fenotípica para evaluar el estatus taxonómico y la identidad y cohesión evolutiva de los diferentes taxones que componen cada una de estas radiaciones (Objetivo 1); 2) inferir los procesos que han contribuido a los altos niveles de microendemismo local entre las biotas alpinas de los MSIA (Objetivo 2); 3) documentar cambios distribucionales recientes, determinar los factores que han moldeado la historia demográfica de cada especie, evaluar modelos de coalescencia y demografía espaciotemporalmente explícitos y, finalmente, utilizar los parámetros inferidos para pronosticar el destino de las distintas especies y poblaciones ante escenarios futuros de calentamiento global que nos permitan identificar aquellas que serán más vulnerables y resilientes al cambio climático (Objetivo 3). Estos tres objetivos trazan el marco de trabajo de este proyecto para inferir los procesos que han generado la extraordinaria biodiversidad de los MSIA, anticipar los riesgos de erosión genética y extinción derivados del calentamiento global y, de modo último, proponer estrategias de conservación basadas en la evidencia científica que permitan mitigar sus impactos negativos // Anthropogenic greenhouse gas emissions are warming the world at a pace unprecedented in at least the last 2000 years, which has
negatively impacted natural ecosystems and human societies in many different ways. Although the consequences of climate change have
been documented in nearly all organism groups and across virtually every ecosystem on Earth, alpine environments are expected to be
particularly vulnerable to its negative impacts. Mediterranean sky island archipelagos (MSIA) represent the warm distributional margin for
many cold-adapted species more widely distributed at higher latitudes and harbor extraordinarily high levels of local microendemism.
However, despite the high vulnerability to climate warming and great conservation value of MSIA, the geological, evolutionary, and
ecological processes that have shaped their rich biodiversity remain poorly-known, the taxonomic status of their putatively endemic
species is often controversial, and the fate of their populations under future climate change scenarios has never been forecasted using
mechanistic models (i.e., process-based) incorporating species-specific demographic parameters. Documenting, anticipating and impacts of climate change in alpine biotas ideally requires (i) detailed taxonomic and evolutionary assessments, (ii) evaluating the genetic diversity status of contemporary populations, (iii) inferring the processes that have shaped their past demographic dynamics, (iv) monitoring recent distributional shifts and, ultimately, (v) integrating this information to forecast the fate of species and populations across the landscape. The main goal of this project (ALPIMED) is to shed light on the processes that have contributed to generate the high levels of endemism in alpine biotas currently confined to MSIA and understand the natural and anthropogenic (i.e., climate warming) processes behind the extraordinary fragmentation and high risk of extinction of their contemporary populations. To this end, ALPIMED will focus on three radiations of alpine grasshoppers from the Iberian, Italian and Balkan peninsulas that currently form extremely isolated populations and, in some cases, have already experienced considerable distributional shifts towards higher elevations. Specifically, ALPIMED aims to: 1) integrate genomic data and phenotypic information to evaluate the taxonomic status and evolutionary distinctiveness and cohesiveness of the different taxa within each species radiation (Objective 1); 2) infer the processes that have contributed to the high levels of local microendemism among alpine biotas from MSIA (Objective 2); and 3) document recent distributional shifts, determine the factors that have shaped the demographic history of each species, evaluate alternative spatiotemporally-explicit demographic and coalescent models, and use the inferred parameters to forecast the fate of the species and populations under future scenarios of global warming and identify those that will be more vulnerable/resilient to climate change (Objective 3). These three objectives guide the hierarchical framework adopted in this proposal to infer the processes that have generated the extraordinarily rich biodiversity of MSIA, anticipate the risks of genetic erosion, local extirpation and species extinction linked to global warming and, ultimately, propose evidence-based strategies to mitigate its negative
impacts.