Evaluation of forest landscape change and its impact on the distribution of Dipsas elegans in northern Ecuador

La cuenca hidrográfica del río Mira en Ecuador posee una alta biodiversidad, sin embargo, el uso intensivo del suelo ha ocasionado cambios en el paisaje y ha generado alteraciones en la distribución de especies. El presente estudio evalúa los patrones espaciales del paisaje boscoso y sus impactos en la distribución de Dipsas elegans (Boulenger, 1986) mediante mapas temáticos de uso y cobertura de suelo derivados de imágenes satelitales Landsat de los años 1991, 2000 y 2017, y la generación de métricas para la evaluación del paisaje boscoso. Adicionalmente, se analizó la distribución potencial de D. elegans usando el modelo de máxima entropía (MaxEnt). Los resultados obtenidos evidenciaron que existió una pérdida del bosque de 235.726,96 ha (10,28%) con una tasa de deforestación anual del 0,44%. Además, se registró un incremento del número de parches (1.249-1.741) y su densidad (0,23-0,33), lo que demuestra fragmentación del bosque nativo debido al avance del uso de suelo agrícola y la deforestación. D. elegans se distribuye principalmente en la cuenca media del río Mira, la cual registra la presencia de bosque nativo y otras coberturas con un área de 104.747 ha (19,6%). La pérdida de hábitat de D. elegans, respecto al modelo de distribución fue de 33.859,33 ha (32,32%), lo que demuestra que la especie es susceptible a la reducción del tamaño de parche, efectos borde y aislamiento de hábitat.The Mira River basin in Ecuador has a high biodiversity. However, the intensive land-use has led to landscape changes and generated alterations in the distribution of species. This study evaluates the spatial patterns of the forest landscape and its impacts on the distribution of Dipsas elegans (Boulenger, 1986). Landsat satellite images of 1991, 2000, and 2017 have been used and landscape metrics have been generated for the evaluation of the forested landscape. Additionally, the analysis of the potential distribution of D. elegans has been performed using the maximum entropy model (MaxEnt). The results show a decrease in the forest cover of 235.726,96 ha (10,28%) and an annual deforestation rate of 0,44%. In addition, the native forest displays fragmentation due to the increase in the number of patches (1.249-1.741) and its density (0,23-0,33), because of agriculture advance and deforestation. D. elegans is mainly distributed in the middle basin, which is composed of native forest and other coverage with an area of 104.747 ha (19,6%). Habitat loss with respect to the distribution model accounts for 33.859,33 ha (32,32%), which shows that the species is susceptible to patch size reduction, edge, effects and habitat solation that threaten the specie´s presence

Effects of changes in vegetation cover on the potential distribution of Mosquera (Croton wagneri Müll. arg.) in the Mira River basin

La cuenca hidrográfica del río Mira, ubicada al norte de Ecuador, es considerada un mosaico socio ecológico, sin embargo, las dinámicas productivas y económicas de la zona han sido las principales actividades que han puesto en riesgo su riqueza y endemismo. El presente estudio determina la influencia del cambio de cobertura vegetal en la distribución potencial de Croton wagneri Müll. arg. (Müller, 1872), mediante imágenes satelitales Landsat de los años 2010 y 2018, que fueron usados como insumos dentro de un modelo de máxima entropía (MaxEnt) junto con variables ambientales. Los resultados obtenidos evidenciaron que durante el periodo de estudio existieron pérdidas en la cobertura de bosque (2,26 %), vegetación arbustiva (3,24 %), vegetación xerofítica (1,72 %) y un incremento en los cultivos (3,73 %), pastizales (1,94 %) y zonas urbanas (0,38 %). Es así como los cambios de cobertura influyen significativamente en la distribución potencial de la especie, ya que las áreas con idoneidad muy alta en el periodo (2000-2010) ocupaban 0,80 % de la superficie, cubriendo parroquias como San Miguel de Ibarra, Ambuquí, Salinas, San Vicente de Pusir, Juan Montalvo y la Concepción, mientras que en el periodo (2010-2020) esta se redujo a 0,19 %. Es así como los resultados obtenidos destacan la importancia de implementar medidas de conservación para proteger la biodiversidad local.The Mira River basin is considered a socio-ecological mosaic. However, the productive and economic dynamics of the area have been the main activities that have endangered its richness and endemism. This study determines how changes in vegetation cover influence the potential distribution of Croton wagneri Müll. arg. (Müller, 1872), using Landsat satellite images of the years 2010 and 2018 as inputs in a maximum entropy model (MaxEnt), together with environmental variables. The results obtained show that during the study period there were losses of forest cover (2.26%), shrub vegetation (3.24%), xerophytic vegetation (1.72%) and an increase in crops (3.73%), pastures (1.93%) and urban areas (0.38%). This is how changes in land cover significantly influence the potential distribution of the species, since the areas highly suitable in the period 2000-2010 occupied 0.80% of the surface area, covering parishes such as San Miguel de Ibarra, Ambuquí, Salinas, San Vicente de Pusir, Juan Montalvo and La Concepción, while in the period (2010-2020) this area reduced to 0.19%. These results highlight the importance of implementing conservation measures to protect the local biodiversity

Distribución potencial actual y futura del vector de la malaria, el mosquito Anopheles benarrochi (Díptera: Culicidae), en la Amazonía Peruana.

El mosquito Anopheles benarrochi (Díptera: Culicidae) es uno de los principales vectores de la malaria en la Amazonía Peruana, y, dado el crecimiento exponencial de casos y muertes en las dos últimas décadas, representa una amenaza para las comunidades nativas. El objetivo de esta investigación fue analizar su distribución potencial actual y futura en la Amazonía Peruana. Se recopilaron 574 datos de ocurrencia de la base de datos Global Biodiversity Facility y artículos científicos, y se modeló la distribución geográfica en función de variables ambientales mediante Modelos de Distribución de Especies SDM del algoritmo MaxEnt. Al mismo tiempo, se determinaron las áreas climáticamente potenciales para el 2050 mediante Modelo de Circulación Global CMIP5-HadGEM2-ES en las Rutas de Concentración Representativas RCPs 2.6 y 8.5. El rendimiento del modelo tuvo un buen desempeño obteniendo valores superiores a 0.9 para la distribución actual y futura. Los resultados mostraron que la mayor extensión territorial para A. benarrochi en la distribución actual y futura RCP 2.6 y 8.5 es el índice ecoclimático de supervivencia a largo plazo con 294 510.57 km², 315 372.37 km² y 302 314.82 km². La variable bioclimática de mayor importancia para RCP2.6 fue Bio2 (Promedio de la temperatura mensual), y para RCP 8.5 la elevación. Estos datos permitirán a los tomadores de decisiones políticas, y de salud, establecer medidas preventivas de control y manejo del vector en la Amazonía peruana frente al cambio climático

Análisis de la variación de erosión hídrica por efectos de cambio de uso de suelo en la cuenca media-alta del Río Mira

Analizar la variación de erosión hídrica en la cuenca media-alta del río Mira en el periodo 1996-2018 mediante la aplicación del modelo SWAT.La alteración de la calidad del suelo referente al cambio de su cobertura por factores antrópicos ha conllevado al deterioro de las condiciones bióticas y abióticas del entorno influyendo directamente en la sostenibilidad de las cuencas condicionándolas a ser menos productivas. El presente estudio tuvo como objetivo analizar la variación de erosión hídrica en la cuenca media-alta del río Mira en el periodo 1996-2018 mediante la aplicación del modelo SWAT. Se utilizaron imágenes satelitales de tres años para evaluar el cambio espacio-temporal de la cobertura vegetal y uso de suelo. La erosión hídrica del suelo se estimó mediante la aplicación del modelo SWAT y se empleó una regresión geográficamente ponderada para conocer la asociación espacial entre el cambio de uso de suelo y la erosión hídrica. De acuerdo con el análisis, se obtuvo una disminución del bosque, vegetación arbustiva, páramo y otros en un 7.48%, 17.58%, 1.98% y 13.95% respectivamente, mientras que el área sin vegetación, cultivos, zona urbana, pastos y otros aumentaron un 2.60%, 24.60%, 0.34%, 10.69% y 2.76%. En cuanto a los modelos hidrológicos los caudales fueron validados satisfactoriamente de acuerdo con los estadísticos R2. PBIAS y Nash Sutcliffe, lo que permitió estimar una erosión hídrica de 34.18 t/ha/año con mayor concentración en la subcuenca del río Rumichaca y una producción total de 17 248 933.67 toneladas de sedimento. Según la regresión geográficamente ponderada hubo asociación espacial alta entre los cultivos y pastos demostrando relación con la expansión de la frontera agrícola y ganadera. En conclusión, se logró estimar la producción de erosión hídrica y determinar las áreas más afectadas en la cuenca a la vez que se relacionó con la influencia de los factores antrópicos.Ingenierí

Análisis de factores ambientales determinantes en la distribución de Bactericera Cockerelli (Sulc.) en cultivos de Solanum Tuberosum en Imbabura

Analizar los factores ambientales que influyen en la distribución potencial de Bactericera cockerelli como una de las plagas que afecta a los cultivos de papa (Solanum tuberosum) en cuatro cantones de la provincia de Imbabura.El cultivo de Solanum tuberosum es uno de los más importantes en el Ecuador, siendo las provincias de Carchi e Imbabura las mayores productoras de la Zona Norte. La presencia de plagas y enfermedades han generado pérdidas significativas para los agricultores. En el presente estudio, se identificaron factores ambientales óptimos para el desarrollo de Bactericera cockerelli, mediante la aplicación de modelos de distribución potencial. El monitoreo se realizó mediante el uso de un método descriptivo, los datos fueron clasificados por etapa fenológica y puntos de presencia, para el período septiembre 2019 - marzo 2020. Los modelos de distribución fueron elaborados utilizando siete variables climáticas (precipitación, evapotranspiración, temperatura máxima, temperatura mínima, temperatura media, radiación solar y velocidad del viento) y tres variables biofísicas (elevación, uso de suelo, tipo de suelo). Los datos fueron procesados mediante el software ArcMap y MaxEnt. Se elaboraron siete modelos mensuales y un modelo general. Como resultados se obtuvo 26 puntos de presencia dentro del área de estudio. Las etapas fenológicas más vulnerables fueron floración y tuberización. Los meses de marzo, noviembre y febrero, presentaron una mayor probabilidad de presencia. La validación con AUC y TSS sugiere que son modelos “buenos” y “excelentes”. El modelo general indico que el 0.72% de la provincia posee una alta probabilidad de presencia. Las zonas idóneas poseen temperaturas de 7 - 29 °C, con velocidades de viento de 1.3 m/s y precipitaciones mayores a 80 mm. Finalmente, se utilizó la Matriz de Vester para la identificación de los problemas e implementación de estrategias. Debido a esto, el monitoreo de los puntos de presencia contribuirá al diseño de modelos confiables con proyecciones presentes y futuras, además, las estrategias propuestas son una buena alternativa para el manejo y control de la plaga.Ingenierí

Diversidad y distribución ecológica de quirópteros en un escenario presente y futuro dentro de la parroquia Imbaya, provincia de Imbabura

Evaluar la diversidad y distribución ecológica de quirópteros bajo un escenario actual y futuro para proponer estrategias de conservación dentro de la parroquia de Imbaya, provincia de Imbabura.Las modificaciones ecosistémicas, que son producto de las actividades humanas, y las variaciones ambientales que producen patrones de distribución discontinuos, constituyen algunas de las amenazas más grandes que enfrentan los quirópteros. Además, múltiples creencias populares estigmatizan a estos mamíferos voladores y generan conflictos con el humano, atentando contra la vida de los murciélagos. Con el fin de aportar a la solución de este problema, se desarrolló la presente investigación en la parroquia Imbaya, provincia de Imbabura. El objetivo fue evaluar la diversidad y distribución ecológica de quirópteros bajo un escenario actual y futuro para proponer estrategias de conservación. Mediante acciones de muestreo y captura se identificaron siete especies de quirópteros correspondientes a tres familias, en las zonas de vegetación arbustiva, cultivos y pastizales. Posteriormente se elaboraron modelos de estimación de su nicho ecológico en tiempo presente y tiempo futuro, utilizando el algoritmo de máxima entropía (MaxEnt) a partir de variables bioclimáticas y puntos de presencia. Como resultado, se obtuvo una alta idoneidad para los sectores de la Graciela y Santiago de Monjas, cuyas áreas representaron el 30% de la zona estudiada. Por otra parte, las proyecciones futuras (año 2050) estiman una reducción en la población de la familia Phyllostomidae, y un incremento para la familia Vespertilionidae. Finalmente, en favor de la conservación y protección de los murciélagos, se establecieron estrategias de educación ambiental, plantación de cercas vivas y conservación de refugios prioritarios.Ingenierí

Análisis de la distribución biogeográfica de melíferas (Himenóptera: Apidae) en el cantón Cotacachi, Imbabura

Analizar el impacto causado por el uso de pesticidas y la distribución biogeográfica de Melíferas (Himenóptera: Apidae) en el cantón Cotacachi, provincia de Imbabura.Las abejas son insectos polinizadores que han despertado interés en la comunidad científica, ya que por medio de la polinización cumplen una función indispensable en la perpetuidad de ecosistemas. El objetivo general de esta investigación fue analizar el impacto causado por el uso de pesticidas y la distribución biogeográfica de Melíferas en el cantón Cotacachi, provincia de Imbabura. Para identificar y categorizar los impactos ambientales se empleó la matriz Conesa Fernández con información obtenida a través de salidas de campo para georreferenciar los apiarios, generar mapas de ubicación y aplicar encuestas sobre cultivos y agroquímicos comunes. En el modelo de distribución potencial se utilizaron variables bioclimáticas descargadas de Worldclim, y variables físicas como: producción de miel, agroquímicos, índice de vegetación de diferencia normalizada y cobertura vegetal. Los resultados mostraron que los cultivos más producidos son: maíz (Zea mays), fréjol (Phaseolus vulgaris), chocho (Lupinus mutabilis), papa (Solanum tuberosum) y arveja (Pisum sativum), y se identificaron impactos severos y críticos debido al uso pesticidas a base de Difenoconazole, Deltametrina e Imidacloprid que afectan a la fisiología de las abejas. El modelo de distribución potencial indica que las parroquias de El Sagrario, Plaza Gutiérrez e Imantag cuentan con las condiciones físicas y climáticas adecuadas para la presencia de Apis mellifera. Las estrategias propuestas están dirigidas a solucionar el problema central que es el uso indiscriminado de productos químicos en la agricultura a través de programas que buscan reducir el uso de agroquímicos y fomentar el uso de productos orgánicos. Como conclusión general se obtuvo que la variable de cobertura vegetal tiene una alta intervención en el nicho ecológico ya que aporta con el 32.4%, esto indica que las abejas tienden a tener mayor probabilidad de presencia en zonas de cultivos y zonas intervenidas por el hombre.Ingenierí

Environmental drivers of Dengue, Chikungunya and Zika transmission and their mosquito vector, Aedes aegypti, in two coastal hotspots in Ecuador

In the Americas, arbovirus transmission is concentrated within urban settings in tropical zones, where high human population densities and environmental conditions enhance the survival and reproduction of Aedes aegypti. Since its re-emergence in South America in the 70’s, dengue virus has been expanding and increasing in urban settings where it is now endemic. Additionally, the recent arrival of new arboviruses into the region, such as chikungunya (2013) and Zika virus (2015), have triggered major epidemics leading significant public health and economic impacts. These pathogens are linked in sharing a common mosquito vector in Ae. aegypti. Given the absence of effective licenced vaccines, vector control is thus the primary strategy for reducing the transmission of all of these pathogens. Effective vector control and public health preparedness require detailed understanding of vector ecology and human exposure risk within foci of transmission. Both vector populations and viral dynamics are highly dependent on environmental conditions, but the nature of environmental impacts likely depends on local ecological context. Ecuador bears an important burden of arboviral transmission in South America. Most transmission is concentrated in coastal cities where dengue is endemic and rising, and major outbreaks of chikungunya and Zika have recently occurred. However, there has been limited investigation of vector ecology in these rapidly expanding urban settings, and its association with seasonal patterns of arboviral transmission. To address this gap, this study aimed to assess the environmental drivers of Ae. aegypti ecology, infection rates and arboviral transmission within two major urban hotspots in Coastal Ecuador. This was accomplished through a series of field studies of vector ecology, laboratory analyses of arboviruses, and modelling investigations designed to identify environmental determinants of human exposure and infection incidence. The first chapter reviews what is known about the most important Aedes-borne viruses and their vectors in South America, with particular focus on Ecuador, vector control, and the global and regional disease burden. The second chapter presents results from a field study carried out in a urban neighbourhood of Quinindé, Ecuador, that evaluated a novel trapping method, the Mosquito Electrocuting Trap (MET), for direct estimation of human exposure to Ae. aegypti bites. The third chapter describes results of a 6-month field study aimed to characterize the environmental determinants of Ae. aegypti abundance and distribution, behaviour and arboviral infection rates within two cantons in Coastal Ecuador at the tail end of the 2016-17 Zika outbreak. The fourth chapter presents an analysis of seasonal and annual variation in dengue, chikungunya and Zika virus within these 2 cantons, and associations with climatic and entomological variables. The fifth chapter discusses the key results of each of the chapters and the implications of the findings towards an effective vector control in Ecuador and beyond the country. It was found that the MET was effective for measuring Ae. aegypti host-seeking behaviour, and generated representative estimates of their biting rate and activity time relative to the standard BG-sentinel trap (BGS). Analysis of Ae. aegypti ecology indicated that its abundance varied significantly between cantons, neighbourhoods within cantons associated with urbanization gradient, temporal timing of collection and past rainfall. Additionally, there was significant variation in Ae. aegypti resting behaviour (resting in or outside houses) between cantons. This demonstrates the existence of heterogeneity in Ae. aegypti population dynamics and behaviour between and within the study sites, which highlights the importance of localized surveillance to guide vector control. Likewise, arboviral incidence of dengue and chikungunya (as reported to the health system) also differed between the two study sites, being dengue 1.5 and chikungunya 2.5 times higher in Portoviejo than in Quinindé during the peaking week. The seasonal pattern of disease incidence varied among the three arboviruses, with a difference of 5 weeks between each of their peak of incidence. Intra-annual incidence was also found to be linked with climatic and entomological variables, with dengue and chikungunya incidence being positively associated with temperature and rainfall, while Zika incidence negatively associated with such climatic variables. Outdoor Aedes collections with Prokopack aspirators and BGS were positively related to dengue incidence, while indoor Prokopack aspirations were negatively associated with this variable. The interannual incidence of dengue differed between years analysed (2013-2018) with 2015 being the year with highest dengue incidence. Such findings highlight the importance of conducting focalized epidemiological surveillance on each site, but also differentiating between arboviruses, rather than assuming they all will follow dengue trends. Findings from this work have provided new entomological and epidemiological information to the study sites and despite the short period of study, fine spatial scale heterogeneity was detected in arbovirus transmission dynamics