Genética del paisaje y ecología de pastos subalpinos pirenaico-cantábricos (festuca, gramineae) en la red de Parques Nacionales: conservación de la biodiversidad y restauración vegetal

Abstract

[ES] Los pastos subalpinos y oromediterráneos dominados por festucas punzantes (Festuca gr. eskia, Gramineae) se encuentran entre los ecosistemas más extensos y diversos de los Parques Nacionales de Ordesa - Monte Perdido (PNOMP), Aigüestortes i Estany de Sant Maurici (PNAESM) y Picos de Europa (PNPE). En este estudio se han investigado la genética del paisaje y la ecología de individuos de Festuca eskia Ramond ex DC., F. gautieri (Hack.) K. Richt. y su híbrido F. x picoeuropeana Nava. Los análisis se han desarrollado en los tres Parques Nacionales y en otros lugares de sus áreas de su distribución natural con el fin de conocer su dinámica espacio-temporal y su adaptación al cambio climático y de proponer medidas de conservación y gestión. Mediante marcadores nucleares microsatélites (SSR) y secuencias plastídicas (cpDNA) se ha analizado la diversidad y la estructura genética de las poblaciones, sus patrones filogeográficos, la naturaleza y el origen de los híbridos, así como el número y la distribución de los grupos genético- paisajísticos de cada especie. Los datos SSR muestran una mayor diversidad genética en las poblaciones de las tres especies del PNOMP, una menor diversidad pero mayor estructuración en las del PNPE, y una mayor endogamia en las del PNAESM. Las redes de haplotipos cpDNA sugieren una alta tasa de flujo génico interespecífico y una cierta estructura geográfica entre el este ibérico y pirenaico-oriental, los Pirineos centrales y las montañas cantábricas. Los análisis bayesianos de estructura genética por hibridogénesis han corroborado la naturaleza híbrida homoploide de F. x picoeuropeana y han detectado generaciones híbridas F1 y F2 tanto en el PNOMP como en el PNPE pero con origen polifilético. Los análisis bayesianos genético-paisajísticos han detectado un total de 39 grupos genéticos distintos para las tres especies en los tres Parques, siendo el PNPE el que presenta un mayor número de ellos aislados. Los análisis de modelización de nicho ecológico en escenarios climáticos pretéritos (último máximo glacial, LGM), actuales y futuros predicen una disminución en la ocupación de nicho de F. eskia y F. gautieri, más un aumento de la de F. x picoeuropeana si se cumplen las predicciones del modelo futuro. Se proponen la conservación in situ y la gestión individualizada de los 39 grupos genéticos actualmente detectados para preservar la singularidad genética de estas comunidades y la conservación ex situ de sus respectivos germoplasmas para su posible empleo en programas de restauración vegetal.

[EN] The subalpine and oromediterranean pastures dominated by the mountain spiny fescues (Festuca gr. eskia, Gramineae) are among the largest and more diverse ecosystems of the National Parks of Ordesa - Monte Perdido (PNOMP), Aigüestortes i Estany de Sant Maurici (PNAESM) and Picos de Europa (PNPE). In this study we have investigated the landscape genetics and the ecology of individuals of F. eskia Ramond ex DC, F. gautieri (Hack.) K. Richt. and their hybrid F. x picoeuropeana Nava. The analyses have covered their respective distributions in the three aforementioned National Parks and in other native areas aiming to decipher their space-temporal dynamics and adaptation to climatic change and to address conservation and management strategies for them. Through the use of nuclear microsatellite (SSR) and plastid DNA sequence (cpDNA) markers we have analysed the populations genetic diversity and structure, their phylogeographic patterns, the nature and origin of the hybrids, and the number and distribution of the landscape-genetic groups of each species. The SSR data show higher population genetic diversity values of the three taxa in the PNOMP, lower diversity but higher structure values in the PNPE and higher inbreeding values in the PNAESM. The cpDNA haplotypic networks suggest high rates of interspecific gene flow and some geographical structure among the eastern Iberia and eastern Pyrenees, the central Pyrenees and the Cantabrian mountains. The bayesian genetic structure - hybridization analyses have confirmed the homoploid hybrid nature of F. x picoeuropeana through the detection of both F1 y F2 hybrid generations in the PNOMP and the PNPE but with polyphyletic origins. The bayesian landscape-genetics analyses have detected a total of 39 genetic groups for the three taxa along the three Parks, being the PNPE the one with a higher number of isolated groups. Ecological niche modeling analyses conducted on past (Last Glacial Maximum, LGM), present and future climatic scenarios predict a decreasing niche occupancy of F. eskia and F. gautieri and an increasing occupancy of F. x picoeuropeana if the conditions of the future scenario are met. We propose the in situ conservation and a separate management of the 39 detected genetic groups to preserve the genetic singularity of these grassland communities, as well as ex situ conservation for their respective germplasms to be used in future landscape restoration plans.