Análisis del impacto de la configuración del territorio y la fragmentación del paisaje sobre la variabilidad y estructura genética de Butia yatay (Arecaceae) en el NEA empleando herramientas de SIG

Abstract

La fragmentación y la pérdida de hábitat son unos de los principales desafíos para la conservación de la biodiversidad. En particular, en el Nordeste Argentino (NEA), la expansión de la frontera agropecuaria ha provocado la degradación y desaparición de las sabanas arboladas donde crecen los palmares de Butia yatay. Estos palmares son ecosistemas reconocidos por su riqueza biológica y sus usos tradicionales. A pesar de los esfuerzos para su conservación, como la creación de Parques Nacionales, la distribución actual y el estado de conservación en el que se encuentran las poblaciones siguen siendo desconocidas. En esta tesis, se evaluó el impacto de la configuración del paisaje y de la fragmentación del hábitat sobre la conectividad funcional de B. yatay empleando una combinación de técnicas de teledetección con sistemas de información geográfica y análisis genético poblacionales utilizando la técnica ddRAD-seq, a fin de generar nuevas propuestas que promuevan el uso sustentable y la preservación de los palmares en el NEA. Para lograr este objetivo, en primer término, se analizaron las preferencias ecogeográficas y la distribución potencial (presente y pasada) de las poblaciones de B. yatay, así como la proporción del área de distribución de esta especie en la provincia de Corrientes que está siendo amenazada o reemplazada. Asimismo, se evaluó el estado de conservación en el que se encuentra en la provincia de Corrientes. Además, se analizaron los patrones de variabilidad y diferenciación genética de las poblaciones de B. yatay de la provincia de Corrientes y se evaluó cómo podrían influir en la estructura genética y la viabilidad de las poblaciones los cambios en el uso de la tierra. Finalmente, se analizó la distribución de las variantes genéticas de B. yatay en la provincia de Corrientes en relación a las características del paisaje y el ambiente mediante la combinación de información territorial y genética. A partir de los resultados obtenidos se evidenció que, durante el Cuaternario, B. yatay pudo haber sufrido fluctuaciones dinámicas de distribución, con extinciones locales seguidas de recolonizaciones parciales en regiones del norte de la cuenca Paraná-Paraguay, ocupando posiblemente refugios pleistocenos, durante el Último Máximo Glacial. Por otra parte, en relación a los patrones geográficos de distribución actual se observó una reducción significativa en la distribución de B. yatay en comparación con registros históricos, siendo los factores antrópicos los de mayor impacto en la fragmentación de los palmares y la perdida de hábitat de esta especie. Además, la falta de parches en muy buen estado de conservación representa la necesidad de establecer nuevas medidas de conservación. Los estudios genéticos poblaciones revelaron niveles reducidos de variabilidad en el genoma, acompañados de una significativa variación intrapoblacional y una marcada deficiencia de heterocigotos (endogamia). Asimismo, los análisis bayesianos y multivariados realizados revelaron la existencia de tres grupos genéticos (K=3) en B. yatay que están distribuidos espacialmente en poblaciones del norte, centro y sur de la provincia de Corrientes. La estructura genética detectada en B. yatay, coincide con los patrones esperados en palmeras y en especies longevas de amplia distribución y podría ser el resultado de eventos históricos. Asimismo, los resultados de esta tesis evidenciaron la influencia de las variables de temperatura y precipitaciones como las variables climáticas que más influyen en su distribución geográfica y en la distribución de la variabilidad genética. Así como también resalta la importancia de las variables edáficas y topográficas tanto en el estado de conservación como en la distribución geográfica. Finalmente, los modelos de conectividad utilizados proporcionaron una mejor comprensión acerca de la influencia de los cambios en el uso y cobertura del suelo en el flujo génico entre las poblaciones de B. yatay en la provincia de Corrientes. Asimismo, se detectaron cuatro barreras putativas al flujo genético que serían el resultado de accidentes geográficos y actividades antrópicas. En esta tesis se estudia por primera vez la conectividad funcional de las poblaciones de especies de la flora del área de estudio. Además, se estudia por primera vez la relación entre los patrones de variabilidad genética de especies de palmeras y las características del paisaje de Argentina y la región. A partir de los resultados obtenidos se establecieron posibles corredores ecológicos tanto para la especie como hacia el área protegida del parque nacional Mburucuyá. Como conclusión final, esta tesis ofrece información exhaustiva sobre la biogeografía, la distribución actual y el estado de conservación de B. yatay. Además, presenta datos detallados sobre la diversidad y la estructura, así como información sobre la conectividad funcional entre las poblaciones de esta especie. Los resultados finales incluyen la generación de mapas y otros recursos que pueden servir como modelos para el estudio de otras especies en la región. Además, estos hallazgos proporcionan datos relevantes que pueden orientar la toma de decisiones en la gestión y la preservación sostenible de los palmares de B. yatay.Habitat fragmentation and loss are among the main challenges for biodiversity conservation. Particularly, in northeastern Argentina (NEA), the expansion of the agricultural-livestock frontier has led to the degradation and disappearance of the wooded savannas where Butia yatay palm groves grow. These palm groves are recognized ecosystems due to their biological richness and traditional uses. Despite conservation efforts, such as the creation of National Parks, the current distribution and conservation status of populations remain unknown. The impact of landscape configuration and habitat fragmentation on the functional connectivity of B. yatay was evaluated in this thesis using remote sensing techniques, geographic information systems, and population genetic analysis ith the ddRAD-seq technique. to propose new strategies for promoting the sustainable use and preservation of palm groves in the NEA. To achieve this goal, the ecogeographic preferences and potential distribution (present and past) of B. yatay populations was first analyzed. Then, the real distribution area in Corrientes that is being threatened or replaced was estimated and the conservation status of palm species was assessed. Additionally, the patterns of genetic variability and differentiation among B. yatay populations and how changes in land use could influence the genetic structure and viability of populations were investigated. Furthermore, the distribution of genetic variants of B. yatay in the province of Corrientes with respect to environmental characteristics was analyzed by integrating territorial and genetic information. The obtained results suggested that during the Quaternary, B. yatay may have undergone dynamic fluctuations in its distribution, experiencing local extinctions followed by partial recolonization in the northern regions of the Paraná-Paraguay basin, possibly occupying Pleistocene refuges during the last maximum glacial period. However, the current geographic distribution patterns suggest a significant reduction in the distribution of B. yatay compared to historical records, principally due to anthropogenic factors that have led to the fragmentation of palm groves and habitat loss. Additionally, the lack of patches in very good conservation emphasizes the need for new conservation measures. Population genetic studies have shown that the genome of B. yatay has reduced variability levels, accompanied by significant intrapopulation variation and a marked deficiency of heterozygotes (inbreeding). Bayesian and multivariate analyses have identified three genetic groups (K=3) in B. yatay, spatially distributed in populations across the north, center and south of the Corrientes province. The genetic structure detected in B. yatay aligns with the expected patterns in palms and other long-lived species with wide distribution. This result could be attributed to historical events. Temperature and precipitation variables of the dry months were identified as the primary climatic factor influencing the geographic distribution and genetic variability, while edaphic and topographic variables were found to be crucial for conservation status and distribution. Finally, the connectivity models provided insight into the impact of the land use and cover changes on gene flow among B. yatay populations. These findings suggested potential ecological corridors for B. yatay and the Mburucuyá National Park. Additionally, four putative barriers to gene flow were also detected, which aligned with geographical accidents and human-made constructions. This thesis represents the first investigation into the functional connectivity of flora species populations in the study area, as well as the relationship between patterns of genetic variability in palm species and the landscape characteristics of Argentina and the region. In conclusion, this thesis provides comprehensive insights into the biogeography, current distribution, and conservation status of B. yatay. Additionally, it provides comprehensive information on the diversity and genetic structure of this species, as well as insights into the functional connectivity among its populations. The results also include the production of maps and other resources that can be used as templates for studying other species in the region. Furthermore, these findings offer valuable data that can guide decision-making in the management and sustainable preservation of B. yatay palm groves