Decoding the enigma of Lophocladia: exploring its invasive behavior and the ecological implications

Abstract

The synergy between climate change and biological invasions presents a significant threat to ecosystems worldwide. In the Mediterranean Sea, the proliferation of invasive species has surged since the early 20th century, leading to extensive damage to native ecosystems. With the ongoing rise in invasive species and the projected temperature increase due to climate change in the Mediterranean, the prospects for further detrimental impacts on biodiversity are alarming. While numerous studies have focused on understanding the distribution, biology, and ecological impacts of invasive species in the Mediterranean, there remains a lack of multidisciplinary research examining the interplay between invasion success and environmental factors like global warming.

This thesis addresses these critical questions, using the red alga species Lophocladia trichoclados as a model, which has been present in the Mediterranean since the early 20th century. To lay the groundwork, we conducted thorough taxonomic identification of the species and constructed a comprehensive phylogenetic tree of the entire genus using available samples spanning from the Atlantic to the Red Sea. Previous to this study, the invading red alga in the Mediterranean was identified as Lophocladia lallemandii, but genetic characterization confirmed it to be Lophocladia trichoclados. With accurate taxonomic identification, distribution models were generated over the Mediterranean Sea to determine current and future potential areas of occupation for this species. Predictions based on climate change-induced temperature increases indicate an expansion of its suitability range in the future

La sinergia del canvi climàtic juntament amb les invasions biològiques suposa una gran amenaça per a la conservació dels ecosistemes a tot el món. El mar Mediterrani és especialment vulnerable a les invasions biològiques, ja que el nombre d'espècies invasores augmenta exponencialment des de principis del segle 20. Aquest augment de les espècies invasores ha causat danys importants als ecosistemes nadius, i donat l'actual augment de les espècies invasores i l'increment previst de la temperatura a la Mediterrània a causa del canvi climàtic, la probabilitat que es produeixin nous impactes negatius sobre la biodiversitat Mediterrània és alta. Tot i que molts estudis realitzats a la Mediterrània s'han centrat a comprendre la distribució, la biologia i els efectes ecològics de les espècies invasores, manquen investigacions multidisciplinàries que analitzin la relació entre l'èxit de les invasions i altres factors ambientals, com ara l'escalfament global.

Aquesta tesi vol abordar aquestes qüestions usant com a model l'alga vermella Lophocladia trichoclados, present a la Mediterrània des de principis del segle 20. Per poder establir les bases del desenvolupament de la tesi primer es va optar per la correcta identificació taxonòmica de l'espècie i de la realització d'un arbre filogenètic més complet de tot el gènere amb les mostres disponibles (mostres des de l'Atlàntic fins al mar Roig). Fins a la realització d'aquest treball l'alga vermella que envaïa la Mediterrània era Lophocladia lallemandii, però gràcies a la caracterització genètica de mostres de més de 10 poblacions s'ha demostrat que es tracta de Lophocladia trichoclats. Amb la correcta identificació taxonòmica s'han realitzat models de distribució sobre el mar Mediterrani per veure les possibles zones que ara mateix aquesta espècie pot ocupar, i usant prediccions basades en l'augment de la temperatura a causa del canvi climàtic també s'ha predit la futura distribució de aquesta espècie, quedant demostrat que el seu rang d'idoneïtat augmentarà en el futur