Presión antrópica en ecorregiones de América del Sur evidenciada por la contaminación lumínica y sus efectos en la conectividad del paisaje

Abstract

América del Sur ha experimentado un proceso de antropización a lo largo de todo su territorio. Se trata de un fenómeno complejo con múltiples dimensiones que interactúan determinando impactos en la diversidad y funcionamiento de los ecosistemas. La antropización implica una urbanización agregada en el territorio, el cambio de uso de suelos, contaminación química, física y una mayor presión de especies exóticas. A grandes escalas geográficas, capturar las potenciales presiones ejercidas por la interacción entre todos estos procesos es un desafío particularmente difícil. La contaminación lumínica, que afecta directamente el desempeño de los organismos, está también asociada a distintos impactos antrópicos, y tiene el potencial de resumir la compleja interacción entre estos forzantes en su efecto sobre los patrones de biodiversidad. Esta tesis genera un mapa de contaminación lumínica y estima la propagación de los impactos locales sobre los patrones regionales de conectividad. Se presentan los patrones geográficos con y sin efecto de la contaminación lumínica en los mapas de conectividad. Se consideran métricas de conectividad asociadas a procesos metacomunitarios (e.g. efecto de masa y efecto corredor) en el paisaje de agua dulce y terrestre asociado a 51 ecorregiones de América del Sur. Con esta información, se calcula la capacidad de carga metapoblacional, una métrica que captura el efecto del paisaje sobre la viabilidad ecológica y la ocupación espacial de las especies. El análisis considera escenarios extremos de efectos a baja y alta contaminación lumínica en el desempeño de los organismos, considerando un rango plausible de escenarios biológicos. Los resultados sugieren que la contaminación lumínica, y los efectos antrópicos asociados, estarían generando una importante reducción y reorganización de los patrones de conectividad, con un efecto neto de reducción en la capacidad de carga metapoblacional, incluso en escenarios de bajo impacto. Notablemente, se evidencia que los impactos no se limitarían a las áreas iluminadas, sino que se extienden en el paisaje, afectando incluso regiones oscuras. Las distintas métricas utilizadas para analizar efecto de masa y efecto corredor, muestran heterogéneos patrones de impacto, sugiriendo que los mecanismos afectados responden de forma diferenciada a la contaminación lumínica. Así mismo, la teoría permite identificar regiones clave para preservar la conectividad y los corredores funcionales remanentes atenuando o revirtiendo el impacto actual. Los resultados también sugieren que existiría una deuda de extinción, por la que muchas especies aún presentes en el paisaje degradado podrían no ser viables a mediano y largo plazo. Si bien los valores reportados son sensibles a los supuestos explícitos e implícitos del análisis, la magnitud de los mismos y la coherencia entre los escenarios extremos aquí evaluados, sustenta la existencia de una fuerte degradación a escala continental, con impactos que, probablemente, recién comienzan a evidenciarse. Este trabajo trasciende los límites del análisis local y propone escalar el enfoque hacia procesos regionales clave para la biodiversidad, dentro del marco actual de la ecología del paisaje y las metacomunidades. Se concluye que la contaminación lumínica no es simplemente una amenaza directa, sino también un factor que modifica la conectividad funcional del paisaje de América del Sur, y que su gestión debe atenderse prontamente y en múltiples escalas.

South America has undergone a process of anthropization across its entire territory. This is a complex phenomenon with multiple dimensions that interact to determine impacts on biodiversity and ecosystem functioning. Anthropization entails aggregated urbanization, land-use change, chemical and physical pollution, and increased pressure from exotic species. At large geographic scales, capturing the potential pressures exerted by the interaction among these processes is particularly challenging. Light pollution, which directly affects organism performance, is also associated with various anthropogenic impacts and has the potential to summarize the complex interplay of these drivers in its effects on biodiversity patterns. This thesis develops a map of light pollution and estimates the propagation of local impacts on regional connectivity patterns. Connectivity maps are presented with and without the effects of light pollution. Connectivity metrics associated with metacommunity processes (e.g. mass effect and corridor effect) are evaluated across freshwater and terrestrial landscapes encompassing 51 ecoregions in South America. Based on this information, the metapopulation capacity is calculated, a metric that captures the effect of landscape structure on ecological viability and species spatial occupancy. The analysis considers extreme scenarios of low and high light pollution effects on organism performance, covering a plausible range of biological responses. Results suggest that light pollution, and associated anthropogenic pressures, are driving a significant reduction and reorganization of connectivity patterns, with a net decrease in metapopulation capacity, even under low-impact scenarios. Notably, the impacts are not confined to illuminated areas but extend throughout the landscape, affecting even dark regions. The different metrics used to evaluate mass and corridor effects reveal heterogeneous patterns of impact, indicating that affected mechanisms respond differently to light pollution. The theoretical framework enables the identification of key regions for preserving connectivity and remaining functional corridors, thereby mitigating or reversing current impacts. The results also suggest the existence of an extinction debt, whereby many species still present in degraded landscapes may not remain viable in the medium to long term. Although the reported values are sensitive to both explicit and implicit assumptions of the analysis, their magnitude and the consistency across the extreme scenarios evaluated support the conclusion of severe degradation at the continental scale, with impacts that are likely only beginning to manifest. This work transcends the boundaries of local analyses and proposes scaling the approach to regional processes critical for biodiversity, within the current framework of landscape ecology and metacommunity theory. The study concludes that light pollution is not merely a direct threat, but also a driver that reshapes the functional connectivity of South America’s landscapes, underscoring the urgent need for its management across multiple scales.