Contracting montane cloud forests: a case study of the Andean alder (Alnusacuminata) and associated fungi in the Yungas

Alnus acuminata is a keystone tree species in the Yungas forests and host to a wide range of fungal symbionts. While species distribution models (SDMs) are routinely used for plants and animals to study the effects of climate change on montane forest communities, employing SDMs in fungi has been hindered by the lack of data on their geographic distribution. The well-known host specificity and common biogeographic history of A.acuminata and associated ectomycorrhizal (ECM) fungi provide an exceptional opportunity to model the potential habitat for this symbiotic assemblage and to predict possible climate-driven changes in the future. We (1) modeled the present and future distributions of suitable habitats for A.acuminata; (2) characterized fungal communities in different altitudinal zones of the Yungas using DNA metabarcoding of soil and root samples; and (3) selected fungi that were significant indicators of Alnus. Fungal communities were strongly structured according to altitudinal forest types and the presence of Alnus. Fungal indicators of Alnus, particularly ECM and root endophytic fungi, were also detected in Alnus roots. Current and future (year 2050) habitat models developed for A.acuminata predict a 25-50 percent decrease in suitable area and an upslope shift of the suitable habitat by ca. 184-380m, depending on the climate change scenario. Although A.acuminata is considered to be an effective disperser, recent studies suggest that Andean grasslands are remarkably resistant to forest invasion, and future range contraction for A.acuminata may be even more pronounced than predicted by our models. ResumenAlnus acuminata es una especie arborea clave en el ecosistema de las Yungas, siendo hospedante de una gran diversidad de simbiontes fungicos. Mientras que el uso de modelos de distribucion de especies (MDS) se ha vuelto rutinario para estudiar los efectos del cambio climatico sobre las comunidades vegetales y animales en bosques de montana, la carencia de datos de distribucion geografica para comunidades fungicas ha obstaculizado el uso de MDS en hongos. No obstante, teniendo en cuenta la alta especificidad de los simbiontes ectomicorricicos (ECM) asociados al aliso, se uso una aproximacion indirecta para estimar la distribucion potencial del habitat de los hongos restringidos a los bosques de Alnus, basandose en el modelado de la ocurrencia del hospedante. En este trabajo 1) se modelo la distribucion presente y futura de habitat adecuado para A.acuminata; 2) se caracterizaron las comunidades fungicas en diferentes zonas altitudinales de las Yungas usando metagenomica en muestras de suelo y raices; y 3) se seleccionaron aquellos hongos que fueran indicadores de Alnus. Las comunidades fungicas mostraron una fuerte estructuracion segun los tipos de bosques altitudinales y a la presencia de Alnus. Los hongos resultaron indicadores de Alnus, destacandose los hongos ECM y endofitos radicales, tambien fueron encontrados mayoritariamente en las raices de Alnus. Los modelos de habitat presente y futuro (2050) desarrollados para A.acuminata predijeron una perdida del 25 a 50 por ciento del area adecuada y un cambio de entre 184 a 380m en la distribucion del area adecuada hacia mayores elevaciones dependiendo del escenario de cambio climatico aplicado. Aunque A.acuminata es considerado un dispersor muy efectivo, estudios recientes sugieren que los pastizales andinos son muy resistentes a invasiones de vegetacion boscosa lo cual puede indicar que futuras contracciones en el area ocupada por A.acuminata pueden ser mas severas de lo que nuestros modelos indican.