Viabilidad de las poblaciones de trucha (Salmo trutta) del centro de la Península Ibérica : el reto del cambio climático

Santiago Sáez, José María (2017). Viabilidad de las poblaciones de trucha (Salmo trutta) del centro de la Península Ibérica : el reto del cambio climático. Thesis (Doctoral), E.T.S.I. Montes, Forestal y del Medio Natural (UPM). https://doi.org/10.20868/UPM.thesis.49498.

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Title: Viabilidad de las poblaciones de trucha (Salmo trutta) del centro de la Península Ibérica : el reto del cambio climático
Author/s:
  • Santiago Sáez, José María
Contributor/s:
  • García de Jalón Lastra, Diego
  • Alonso González, Carlos
Item Type: Thesis (Doctoral)
Date: 2017
Subjects:
Faculty: E.T.S.I. Montes, Forestal y del Medio Natural (UPM)
Department: Sistemas y Recursos Naturales
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

El cambio climático es uno de los procesos globales más importantes que está experimentando la Biosfera, y los peces no son ajenos a ello. Los peces de agua fría, y en particular la trucha común (Salmo trutta), son muy sensibles a los cambios de temperatura predichos en los ríos. Los peces son animales poiquilotermos y su temperatura corporal y sus tasas fisiológicas dependen de la temperatura ambiental como factor clave de su nicho ecológico. Esta tesis trata sobre la viabilidad de las poblaciones de trucha en el borde de retaguardia de su área de distribución nativa ante el cambio climático. Para ello se ha determinado el nicho térmico realizado, se han modelizado las temperaturas fluviales y los caudales, se han relacionado entre sí y con la litología de las cuencas, y se han modelizado los cambios del hábitat térmico y físico en los diferentes estadios vitales de la trucha en una serie de ríos del centro de la Península Ibérica. Se han estudiado 14 ríos de seis cuencas fluviales del centro peninsular. La modelización de la temperatura se ha llevado a cabo mediante el perfeccionamiento del modelo logístico de O. Mohseni H.G. Stefan y T.R. Eriksson, modificado con funciones que introducen el efecto de la deriva de la temperatura y el caudal. Así mismo, se ha modelizado el caudal mediante técnicas de aprendizaje automático. Ambos modelos trabajan a resolución diaria. A continuación, se han aplicado las predicciones climáticas generadas para los escenarios RCP4.5 y RCP8.5 del 5º Informe de Evaluación del IPCC (siglas en inglés del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático) a los modelos de temperatura fluvial y de caudal para generar proyecciones de las afecciones que se producirán en el hábitat térmico y físico (hidráulico) de los diferentes estadios vitales de las truchas. Como resultado de esta tesis, se describe la temperatura media diaria que define el nicho térmico realizado de la trucha común en ríos del centro peninsular, y se predicen reducciones de caudal de hasta el 49% y aumentos de temperatura fluvial de hasta 4°C. También se muestra cómo la sincronía de las reducciones de caudal y los aumentos de temperatura actuarán sinérgicamente afectando a los peces, y como la geología puede constituirse como un factor determinante de la respuesta de las poblaciones de trucha al cambio climático al influir en el régimen térmico de los ríos. Como consecuencia de los cambios físicos en el medio, se producirá un cuello de botella del hábitat físico y térmico en verano que someterá a un fuerte estrés demográfico a las poblaciones de trucha. También se producirá otra reducción importante de aptitud del hábitat para las fases sésiles (huevos y larvas) al principio y al final de la estación reproductora, y aunque los tiempos de desarrollo embrionario y larvario se acortarán, no compensarán el acortamiento de la estación reproductora. Como conclusión general, la combinación de factores pondrá contra las cuerdas la viabilidad de muchas poblaciones de trucha, si bien la forma y grado en que se producirán estas limitaciones serán muy particulares de las condiciones de cada río. Metodológicamente, esta tesis realiza aportaciones en el terreno de la modelización y la resolución espacio‐temporal de los modelos climáticos, térmicos y del caudal, lo que redunda en la calidad de las predicciones de los efectos del cambio climático sobre el hábitat. Aproximaciones como éstas son útiles en la planificación de la prevención y mitigación de los efectos negativos del cambio climático al diferenciar los ríos y zonas sobre la base del nivel de riesgo previsto y la viabilidad de las poblaciones. En las líneas futuras de investigación se debe profundizar en los efectos sobre los parámetros demográficos y biológicos para refinar los modelos predictivos y de gestión, que son la herramienta necesaria para la anticipación a los problemas. Además, el seguimiento de los efectos del cambio climático ha de servir para corregir y refinar las deficiencias de las predicciones. ----------ABSTRACT---------- Climate change is one of the most important global processes that the Biosphere is experiencing, and fish are not stranger to it. Coldwater fish and, particularly the Brown trout (Salmo trutta), are very sensitive to the predicted changes in temperature of rivers and streams. Fish are poikilotherms and their body temperature and physiological rates are dependent on the environmental temperature, as this is a key factor of their ecological niche. This dissertation addresses the viability of the brown trout populations at the rear edge of its native distribution in the climate change scenario. To do this, realized thermal niche are determined, stream temperatures and flow are modelled, they have been related to each other and with basin lithology, and both thermal and physical habitat changes of the different life stages of brown trout are modelled. One set of 14 mountain rivers and streams belonging different main basins are studied in Central Spain. Stream temperature modelling is made by improving the time resolution of O. Mohseni, H.G. Stefan and T.R. Eriksson model. It is modified with functions introducing the temperature drift and streamflow. Therefore, streamflow is modelled using machine learning techniques. Both models work at daily resolution. Thereafter, climate predictions built for RCP4.5 and RCP8.5 scenarios of the 5th Assessment Report of the IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) are applied to the stream and flow temperature models made in this thesis to generate projections of the conditions that will occur in the thermal and physical (hydraulic) habitat of the different trout life stages. The threshold daily mean stream temperature defining the brown trout realized thermal niche is described in streams at Central Iberia, and streamflow reductions up to 49% and stream temperature increases up to 4°C are predicted. It is also shown how the synchronization of flow reductions and temperature increases will act synergistically affecting fish, and how geology can be a main factor in the response of trout populations to climate change by influencing the thermal regime of streams. As a consequence of the physical changes in the environment, a bottleneck of the physical and thermal habitat will occur in summer, which will put trout populations in a hard demographic stress. There will also be another major reduction in habitat suitability for sessile stages (eggs and larvae) at the beginning and the end of the breeding season, and embryo and larval development times will be shortened but will not compensate the also shortened breeding season. As a general conclusion, the factors combination will put the viability of many trout stocks on the ropes, although the form and extent of these limitations will be very specific to the conditions of each river. Methodologically, this thesis makes contributions in the field of modelling and spatialtemporal resolution of the climatic, thermal and flow models, which results in the quality of the predictions of the effects of climate change on the fish habitat. Approaches as showed are useful in planning prevention and mitigation of the negative effects of climate change by differentiating rivers and zones based on the level of predicted risk and the viability of populations. Future research should go in depth to the climate change effects on the demographic and biological parameters to refine the predictive and management models, which are the necessary tool for anticipation of problems. In addition, monitoring the effects of climate change must serve to correct and refine shortcomings of the predictions.

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Item ID: 49498
DC Identifier: http://oa.upm.es/49498/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:49498
DOI: 10.20868/UPM.thesis.49498
Deposited by: Archivo Digital UPM 2
Deposited on: 20 Feb 2018 08:28
Last Modified: 19 Aug 2018 22:30
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