Physiological and biological traits defining the ecological niche in Corixidae (Hemiptera) : responses to climate change and biological invasions= Rasgos fisiológicos y biológicos que definen el nicho ecológico en Corixidae (Hemiptera): respuestas al cambio climático e invasiones biológicas

El principal objetivo de esta tesis es abordar los rasgos fisiologicos y biológicos clave que caracterizan el nicho ecológico de especies relacionadas de coríxidos: especies nativas del género Sigara y la especie exótica Trichocorixa verticalis verticalis, el único hemíptero acuático reconocido como invasor en Europa. El estudio del nicho ecológico de estas especies puede explicar sus distribuciones, coocurrencia y respuestas frente a las presiones ambientales. Los resultados obtenidos pueden aportar importante información sobre los impactos del cambio climático y las invasiones biológicas a nivel de población, especie y comunidad. \n\nEl capítulo 1 compara el nicho realizado salino y de composición iónica de tres especies del género Sigara a lo largo de un gradiente de salinidad con su nicho fundamental obtenido experimentalmente. Los resultados mostraron una fuerte concordancia entre ambos nichos, realizado y fundamental. Los estadios de vida más tempranos de las especies (huevos y ninfas) mostraron una menor tolerancia a la salinidad que los adultos. No se encontraron limitaciones fisiológicas en laboratorio en relación a condiciones de agua dulce y baja salinidad para la especie salina S. selecta, por lo que otros factores, probablemente relacionados con interacciones bióticas, pueden estar jugando un papel importante en la distribución de esta especie. \n\nEl capítulo 2 determina la variación intraespecífica de respuestas fisiológicas y biológicas a cambios ambientales entre dos poblaciones de la especies salina Sigara selecta, una situada en el centro y otra el en margen norte de su rango de distribución geográfica. Los resultados obtenidos se discuten en el marco del cambio climático. La población del margen mostró una mayor plasticidad fenotípica en cuanto al metabolismo y la fecundidad que la población del centro. La mayor plasticidad de la población del margen facilitaría su expansión hacia el norte con el futuro calentamiento climático. Por el contrario, la población del centro, más resistente, puede ser capaz de compensar la variabilidad ambiental actual con cambios menores en metabolismo y fecundidad. Sin embargo, esta población podría ser más propensa a la extinción si los cambios de temperatura y salinidad excedieran sus límites de tolerancia en el futuro. \n\nEl capítulo 3 explora varios rasgos fisiológicos y biológicos que pueden explicar el éxito invasor de la especie de coríxido exótico Trichocorixa verticalis verticalis, en comparación con tres especies nativas de Sigara con las que convive en su área de invasión dentro de la península ibérica. El éxito en el establecimiento y dispersión de T. v. verticalis podría ser debido, principalmente, a su elevada producción de huevos, alta resistencia a la salinidad, calor y condiciones ambientales adversas, y a su mayor capacidad de dispersión por vuelo. \n\nFinalmente, el capítulo 4 caracteriza los nichos de especialización de hábitat y funcional, patrones de coocurrencia y mecanismos de asociación de especies de la especie invasora T. v. verticalis y tres especies nativas de coríxido con las que coexiste. El principal objetivo es evaluar el impacto de la especie invasora sobre las nativas dentro de su área de invasión en la península ibérica y Marruecos. Nuestros resultados revelaron que la especie invasora modifica la distribución y patrones de coocurrencia de las especies nativas de Sigara a lo largo del gradiente de salinidad. Por tanto, en áreas no invadidas, el filtro de hábitat determina la segregación de las especies en base a su tolerancia diferencial a la salinidad, mientras que en el área invadida, la diferenciación de nicho configura la comunidad como un mecanismo que favorece la coexistencia entre la especie invasora y las especies nativas salinas a través del reparto de recursos.\n\n\n\n\n\n\nAbstract\n\nThe main goal of this thesis is to address key physiological and biological traits characterizing the ecological niche of related Corixidae species: native Sigara species and the exotic Trichocorixa verticalis verticalis, the only aquatic hemipteran recognized as an invader in Europe. The study of the ecological niche of these species can explain their distributions, co-occurrence patterns, and responses to environmental changes. The obtained results can provide insights on the impact of climate change and biological invasions at population/species and community levels.\n\nChapter 1 compares the saline and ionic composition realized niches of three Sigara species along a salinity gradient with their fundamental niche experimentally obtained. Results showed a strong concordance between both, the realized and the fundamental niches. Young life-stages of the species showed less salinity tolerance than adults. Physiological limitations were not found at laboratory in relation to fresh and less saline waters in the saline species S. selecta, so other factors, probably involving biotic interactions, may play an important role in the distribution of this species.\n\nChapter 2 determines intraspecific variation in physiological and biological responses to environmental change between core and marginal populations of the saline species Sigara selecta within its geographical range. The obtained results are discussed in the frame of climate change. The marginal population showed higher phenotypic plasticity in metabolic and fecundity traits than the core population. The higher plasticity of the marginal population may facilitate northward expansion with future climatic warming. By contrast, the core population, more resistant, may be able to buffer current environmental variability with minor changes in metabolism and fecundity. However, it could be more prone to extinction if temperature and salinity changes exceed physiological tolerance limits in the future. \n\nChapter 3 explores which physiological and biological traits underpin the invasion success of the invader corixid Trichocorixa verticalis verticalis against some competitive Sigara native species at the Iberian Peninsula. The establishment and spread success of T. v. verticalis could be principally due to its high egg production, high resistance to salinity, heat and harsh environmental conditions, and its better flight dispersal ability.\n\nFinally, Chapter 4 characterizes the habitat specialization and functional niches, co-occurrence patterns and assembly rules of the invader T. v. verticalis and three native coexisting corixids. The main aim was to evaluate its impacts on native species from the Iberian Peninsula and North Morocco invasion areas. Our results showed that the invader species modifies the distribution and co-occurrence patterns of the native Sigara species along the salinity gradient. Thus, in non-invaded areas habitat filtering drives habitat segregation of the species by its differential salinity tolerance, whereas in the invaded area niche differentiation shapes the community as a mechanism favoring coexistence among the invasive and native saline species through resource partitioning.

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