Programa de Investigación 3
Factores de Cambio de la Biodiversidad
El clima está cambiando, los incendios son cada vez más frecuentes e intensos, y las especies invasoras avanzan hacia nuevos territorios. Estos tres grandes motores de cambio están transformando los ecosistemas chilenos a una velocidad sin precedentes.
El Programa de Investigación 3 del IEB, Factores de Cambio de la Biodiversidad, busca evaluar los efectos del cambio climático, las especies exóticas invasoras y los incendios forestales sobre la biodiversidad, el funcionamiento de los ecosistemas y las contribuciones de la naturaleza a las personas. Investiga procesos que ocurren desde la escala del individuo hasta la escala de los ecosistemas, y sus aproximaciones incluyen experimentos de campo y de laboratorio, así como estudios observacionales a lo largo de los gradientes bioclimáticos de Chile.
Dicho Programa aborda sus investigaciones con diversas perspectivas: fisiológica, ecológica, biogeográfica y de modelamiento. Su trabajo abarca sistemas semiáridos, los altos Andes, los bosques templados y la Antártica, donde busca identificar los mecanismos subyacentes a la vulnerabilidad y resiliencia de las especies y los ecosistemas ante los impulsores del cambio global.
Investigadores Principales
Universidad de Talca
Universidad de Concepción
Universidad Austral de Chile
Investigadores Asociados
Universidad Austral de Chile
Universidad de Santiago de Chile
Universidad de Talca
Universidad de La Frontera
Universidad de Concepción
Universidad de Chile
Sequía, calor y la muerte de los árboles
El Programa Factores de Cambio de la Biodiversidad ha demostrado que la mortalidad inducida por sequía en especies arbóreas clave de los bosques templados y mediterráneos se explica por factores fisiológicos tales como la vulnerabilidad al embolismo y las bajas tasas de asimilación de carbono. El entorno juega un papel decisivo en el declive de los árboles bajo condiciones de megasequía prolongada. Entornos más productivos y con baja diversidad de especies tienden a asociarse con una mayor vulnerabilidad. Asimismo, la presencia de agentes bióticos acentúan el declive. Este programa identificó la gran variabilidad que existe en la vulnerabilidad de las especies a la sequía, una información necesaria en la toma de decisiones de conservación y restauración de la biodiversidad.
Análisis a gran escala también revelaron el pardeamiento abrupto y la pérdida de productividad en bosques mediterráneos perennes, reforzando el rol de la aridificación creciente como motor de transformación ecosistémica.
El estrés climático de largo plazo, además, altera la fenología, la asignación de carbono y la supervivencia de las plántulas. Experimentos en sistemas altoandinos y antárticos documentaron ajustes en rasgos hidráulicos y fotosintéticos, y respuestas al calentamiento y a los cambios en los ciclos de congelación y deshielo.
Fuego: el gran transformador
Los incendios, tanto naturales como antrópicos, están transformando los ecosistemas, especialmente en las regiones mediterráneas y templadas de Chile. El Programa ha demostrado que las especies nativas exhiben baja regeneración después del fuego, mientras que la quema repetida facilita el establecimiento de especies exóticas, reforzando retroalimentaciones fuego-vegetación que favorecen las invasiones biológicas a expensas de los bosques nativos.
Desde este Programa se creó PrioRest, un software que evalúa el impacto de los incendios forestales y prioriza las acciones de restauración de suelo y bosque nativo en las regiones de Ñuble, Biobío y La Araucanía. Esta herramienta estará disponible para las comunidades y para las instituciones públicas encargadas de enfrentar las consecuencias de los incendios.
Invasiones biológicas: la amenaza silenciosa que avanza
Las especies invasoras son una de las principales causas de pérdida de biodiversidad a nivel global y Chile no es la excepción. El Programa Factores de Cambio de la Biodiversidad, en colaboración con el Laboratorio de Invasiones Biológicas, ha documentado cómo las especies invasoras expanden sus rangos más allá de sus nichos climáticos, alteran la diversidad de plantas y los microclimas, e interactúan con las especies nativas a través de la competencia, la transmisión de patógenos y cambios en funciones ecológicas.
Los ecosistemas de montaña han emergido como puntos críticos de riesgo de invasión, porque las redes de caminos y el calentamiento climático facilitan la expansión de especies hacia mayores altitudes. Enfoques predictivos han mejorado la capacidad de evaluar los impactos de las invasiones en función de patrones de abundancia y distribución de especies, mientras que síntesis globales han destacado la urgencia de abordar las especies invasoras como un motor creciente de pérdida de biodiversidad.
La complejidad del cambio: efectos no lineales y umbrales
Uno de los hallazgos más relevantes de este Programa es que los ecosistemas no siempre responden de manera gradual y predecible a los cambios, sino que exhiben comportamientos no lineales, diferencias en la tolerancia al estrés según los rasgos de cada especie, y cambios en las interacciones facilitadoras entre especies. Muchos de ellos presentan comportamientos de umbral, es decir, en vez de que un ecosistema se transforme poco a poco ante la presión de factores de cambio como los descritos, el sistema se mantiene estable hasta que alcanza un punto de quiebre en el que se transforma rápidamente. Entender estos umbrales es crítico para anticipar cuándo un ecosistema puede cruzar un punto de no retorno.
Estudios integrados muestran que los efectos combinados del estrés climático, el fuego y las invasiones biológicas aceleran las transformaciones ecosistémicas, reforzando la necesidad de estrategias activas de manejo y restauración.
Este Programa ha construido una comprensión integral, basada en cómo los procesos de cambio global interactúan para moldear los patrones de biodiversidad, el funcionamiento de los ecosistemas y su resiliencia. Su trabajo posiciona al IEB en la vanguardia de la investigación sobre las consecuencias ecológicas de las crisis climática y de biodiversidad, con contribuciones que van desde publicaciones de alto impacto hasta herramientas aplicadas para el manejo del territorio.
Impacto Futuro
En los próximos años, este Programa profundizará el estudio de los efectos sinérgicos entre el cambio climático, los incendios forestales y las invasiones biológicas sobre la biodiversidad, y cuantificará la vulnerabilidad y la capacidad de respuesta de las especies nativas frente al estrés ambiental.
En cambio climático, se analizará la vulnerabilidad de las plantas a sequías y olas de calor, centrándose en los mecanismos de las especies nativas y no nativas en ecosistemas forestales altoandinos, antárticos, mediterráneos y templados, e investigaremos la restauración de paisajes perturbados, por ejemplo, tras la ocurrencia de incendios forestales.
En incendios forestales, se ampliará el conocimiento sobre los mecanismos de respuesta de las plantas al fuego en el centro sur de Chile y su interacción con el cambio climático, con especial atención en los bosques templados.
En invasiones biológicas, se profundizará la comprensión de los procesos que facilitan las invasiones biológicas, incluyendo la dinámica de colonización y la expansión del rango altitudinal.
