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ESPECIES INVASORAS EN BOLIVIA: El modelo Paiche, genética y ecología abordada
con ADN ambiental
III Simposio Internacional de Acuicultura
V Workshop de la Red de Investigación sobre la Ictiofauna Amazónica Santa Cruz de la Sierra, 6-7-8 de Septiembre
Ariel J. Loza [email protected]
RECORDEMOS
Pearson, 1924:
Primer registro de 26 nuevas especies de peces en laCuenca Amazónica Boliviana.
Pearson, 1937:
Se publica una lista con 275 especies de pecespresentes en las cuencas del rio Beni y Mamore.
Lauzanne et al., 1991:
Se publica una lista con 389 especies depeces de la Cuenca Amazónica Boliviana.
RECORDEMOS
Sarmiento, 1998; Chernoff y Willink 1999 a 2000:
Documentan nuevas especies adicionales llegando a504.
Poully et al., 2010; Hablutzel et al., 2013 :
Registran 721 especies de peces
Carvajal-Vallejos et al., 2017:
Publica una lista con 15 ordenes, 50 familias, 326 génerosy 802 especies presentes en las 13 unidades hidrológicasde la Cuenca Amazónica Boliviana.
ESPECIES NATIVAS DE PECES
Fuente: Carvajal-Vallejos y Céline Jézéquel, 2014
ESPECIES NO NATIVAS DE PECES
INVASIONES BIOLOGICAS
Fuente: Blackburn et al., 2011
ESPECIES INVASORAS
Agentes de cambio global
Existen 102 reservas de biosfera en 19 países de América Latina y elCaribe.
Los ecosistemas de agua dulce son vulnerables a la introducción deespecies invasoras debido a:
❑ Poblaciones pequeñas de especies nativas
❑ Base genética reducida por efecto fundador y deriva genética
❑ Existencia de nichos ecológicos vacíos
IMPACTO DE ESPECIES INVASORAS
PECES INVASORESCARPA (Cyprinus carpio)
Fuente: Daniel James, 2017
Es nativa de Europa, pero fue una delas primeras especies trasladadasfuera de su entorno natural y ahoratiene una distribución mundial.
Fue introducida en Sudaméricacomo fuente de alimento y comopez ornamental en 1875.
Es una invasora indeseable debido asus hábitos alimenticios. Al arrancarplantas y perturbar los sedimentosdel fondo, causa graves daños alhábitat en detrimento de los peces yotros animales nativos.
PECES INVASORESTILAPIA (Oreochromis niloticus)
Fuente: EDH, 2018
Estos ciclidos son autóctonos dediversas partes de África y OrienteMedio, pero un conjunto de ellos hansido introducidos en otras partes delmundo.
Estas especies afectan a labiodiversidad local porque dominanla biomasa de peces de los cursos deagua en los que se establecen, ycompiten con especies autóctonaspor el alimento, el hábitat y los sitiosadecuados para la cría.
EJEMPLOS DE DAÑO ECONOMICO(Especies invasoras)
EL PAICHE (Arapaima cf. gigas)
Fuente: Chu Koo et al., 2017
Introducción en Bolivia
▪ Según Hrbek et al. 2005 la población fundadora introducida enel río Madre de Dios tuvo un origen en las aguas Peruanas deleje Ucayalí-Amazonas.
▪ El poco conocimiento de la especie, la falta de interés paraaprovechar la carne a finales de los 80´, y la gran cantidad delagunas y arroyos favorecieron su multiplicación y dispersión enel norte de Bolivia.
EL PAICHE (Arapaima cf. gigas)
Fuente: Carvajal-Vallejos et al.,2014
Primeros avistamientos de Paiche en la Cuenca Amazónica de Bolivia desde su introducción a través del río Madre de Dios.
CARACTERISTICAS PRODUCTIVAS(Arapiama cf gigas)
❑ Tolerancia a concentraciones bajas de oxígeno (Queiroz, 1999).
❑ Crecimiento rápido (tasa promedio: 10 kg/año) (Queiroz 1999).
❑ Alto rendimiento (8 000 kg /ha/año) (Rebaza et al., 1999).
❑ Rusticidad a la manipulación (Imbiriba, 2000).
❑ Resistencia a concentraciones altas de amonio (Cavero et al.,2004).
Fue indexada en el Apéndice II del Tratado Internacional deConservación de Especies Comerciales Amenazadas de Fauna yFlora Silvestre (CITES) a finales de la década de los 80.
¿Cual es el impacto de la depredación y competición del Paiche(Arapaima cf. gigas) en la comunidad de peces de la CuencaAmazónica Boliviana?
Miranda-Chumacero et al., 2012 sugieren que tiene un impactonegativo sobre las comunidades de peces nativos en Bolivia, peroestos impactos no han sido demostrados.
En FishBase Froese & Pauly, 2016 indicaron que la especie estácategorizada como carnívora, con base en un nivel trófico de 2,5.
Estudios sobre dieta (Villafan, 2014) y pesca (Argote et al. 2014) en elnorte de Bolivia, se observo que existen varias especies consumidaspor el Paiche que son aprovechadas por la pesca (20 de 50).
PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN
¿Cuál es la forma de colonización genética del Paiche (Arapaima cf.gigas) en la Cuenca Amazónica Boliviana?
Según Carvajal-Vallejos et al. 2011; Coca Méndez et al. 2012, el Paichese está expandiendo rápidamente en las tierras bajas de la CAB,consolidándose en la cuenca del río Iténez y Mamoré (Lizarro et al.,2017).
Según Carey et al., 2011, la invasión del paiche muestra característicasde un ‘invasor nativo’ colonizando un nicho vacante.
Descripciones de Van Damme et al., 2015, indican que la especierepresenta aproximadamente el 50% del total de capturascomerciales, y ocupa 340 Km2 de lagos de la llanura aluvial en los ríosBeni, Orthon y Madre de Dios.
Por tanto, está ocupando hábitats similares a aquellos que seencuentran en su área natural en otros países amazónicos.
PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN
Es imposible describir la diversidad biológica con enfoques tradicionales.
Los métodos moleculares son el camino a seguir, especialmente, tal vez, en forma decódigos de barras de ADN.
Molecular Systematics
…………………………………………………………………………………………............
Couting angels with DNAMark Blaxter, 2003
Codigo de barras de AND (Barcoding)
“Identificador universal”
Utilización de una región genética Estándar
Universal:
Presente en todos losorganismos
Variable:
Único para cada especie
A G C C T
A G C G G
T T A T A
Codigo de barras de AND (Barcoding)
“Identificador universal”
Variabilidad intraespecífica < Variabilidad interespecífica
Divergenciaintraespecífica
A G C G G
T T A T A
A G C G T
Divergenciainterespecífica
PROPUESTA DE ESTUDIO
Estudiar la invasión delPaiche en Bolivia,considerando un enfoquegenético poblacional paracomprender la dinámica dela invasión y su ecología,para medir el impacto deesta invasión en faunanativa de peces, enparticular los cambios en losconjuntos de especies y enla distribución de susbiomasas relativas entre lossitios a evaluar.
Fuente: Diario Sol de Pando, 2014; Fotografía: David Bernal Parada
Para este estudio de ecología utilizaremos un enfoque de ADNambiental derivado de la técnica de metabarcoding NGS yadesarrollada por el IRD según lo descrito por Maggia et al., 2017.
Los resultados tendrán implicaciones evolutivas, ecología, gestiónde la pesca y conservación.
PROPUESTA DE ESTUDIO
Fuente: Miranda-Chumacero et al., 2012
METODOLOGIA
Adquisición de datos para genética de poblaciones y ecología
Utilizaremos 12 loci de micosatélites para analizar la variacióngenética del Paiche.
El equipo de dominio de NGS para capturar metabarcoding conla capacidad de evaluar el número relativo de individuos porespecie.
Se está adaptando la técnica de captura al análisis de ADNambiental.
eDNA Metabarcoding
Presente ?
MUESTRAS DE ADN AMBIENTAL
eDNA Barcoding
E-DNA E-DNA
Agua Suelo Núcleos sedimentarios Heces, estiercol
24
M. salmoides
> millionesbarcodes
1 COI barcode
M.salmoidesM. salmoidesP. blochiiP. pirinampu...
Código de barras - Barcoding
Metabarcoding por PCR
?
?
DNA PCR Secuenciación Asignacion taxonómica
25
FLUJO DE TRABAJO
Metabarcoding por PCR
?
Primers universales
PCR bias
(Deagle et al, 2014)
PCR
Especies perdidas después de la PCR
26
ANALISIS DE DATOS
En genética de poblaciones, más allá de parámetros clásicosde variabilidad, el enfoque bayesiano pondrá a prueba lasestructuras en las poblaciones y deducirá los flujos de genesque operan a lo largo del camino de la colonización.
Un enfoque demográfico permitirá probar la colonizaciónmediante sucesivos efectos fundacionales.
Las variaciones en la distribución y abundancia de lasespecies a lo largo de la ruta de colonización deben estarrelacionadas con la edad relativa de colonización y losparámetros demográficos del invasor.
GRACIAS….
