Investigando y conociendo: Vegetación; bosques, pastos, vegetación arbustiva

Análisis de la diversidad procariótica asociada a quercíneas (Quercus ilex sp.ballota y Quercus pyrenaica) para la identificación de biomarcadores asociados a la evolución post-incendio y al cambio climático en Sierra Nevada

El cambio climático es un hecho constatado e incuestionable. Además de los procesos de tipo industrial existen factores como los incendios forestales que también contribuyen al calentamiento global, dada la alta emisión de CO2 que se produce. Disminuir la concentración de CO2 atmosférico, evitar su incremento o ayudar a su acumulación en la materia orgánica del suelo, se puede ver beneficiado por un correcto manejo de los bosques. Una rápida revegetación o recuperación de las formaciones autóctonas como son los encinares y robledales (Quercus ilex sp. ballota y Q. pirenaica Wild.) pueden ayudar en este sentido. Los microorganismos del suelo son los responsables del cierre del ciclo biogeoquímico del carbono, contribuyendo además a la fertilidad del suelo y a la promoción del crecimiento vegetal.

Como consecuencia del cambio climático, en la Península Ibérica se producirá una disminución de las precipitaciones y un incremento de las temperaturas, según las previsiones de los paneles de expertos. En esta situación se podría producir una migración altitudinal de los encinares a costa de otras formaciones boscosas como los melojares (Quercus pyrenaica Wild.). Es interesante estudiar esta sucesión de la flora, como indicador del calentamiento global, tanto en el momento actual como en un futuro próximo, ya que nos permitiría ver la adaptación de los sistemas al cambio. Pero además hay que plantearse el estudio de la microbiota asociada a su rizosfera, porque aunque un bosque puede sobrevivir durante decenas de años en una mala situación ambiental, sus microorganismos asociados pueden ser indicadores más sensibles. Así en este trabajo se ha estudiado la diversidad de la microbiota del suelo de un encinar quemado, frente a la de un encinar no quemado y se ha comparado con la diversidad bacteriana que presenta el suelo bajo el robledal. Para tener el máximo de variables, y poder determinar posibles efectos del cambio climático o identificar microorganismos indicadores del mismo, también se ha estudiado el robledal a distintas altitudes.

Modelización de la matorralización de los pastos del Parque Nacional de Ordesa y Monte Perdido y su relación con el cambio global 

La tendencia general de la población humana en el Parque Nacional de Ordesa y Monte Perdido (PNOMP) durante la segunda mitad del siglo XX ha sido su migración desde los pueblos y áreas rurales a las grandes urbes industrializadas. Como consecuencia, la presión de la ganadería disminuyó, dando lugar a la invasión de especies leñosas en los pastos (matorralización). No obstante, en determinadas situaciones, los pastos alpinos han mostrado un alto grado de persistencia, permaneciendo con pocos cambios específicos después de 20 años de exclusión al pastoreo. En este proyecto se investigó la influencia de los factores biofísicos y antrópicos sobre los procesos de matorralización. Los resultados obtenidos de las comparaciones entre tres imágenes de satélite (1989, 1998 y 2007) y entre tres fotografías aéreas (1957, 1981 y 2003), revelaron un incremento del bosque y del matorral y una disminución de la superficie de pastos. Asociados a esos cambios se observó un incremento de las poblaciones de ungulados silvestrescomo el jabalí (Sus scrofa), provocando un aumento de sus perturbaciones, principalmente hozaduras, en los pastos alpinos del PNOMP. Estas perturbaciones a su vez modifican e incluso puede llegar a degradar estos pastos. Una de las especies que presenta una mayor influencia en la reducción de los pastos es el erizón, Echinospartum horridum, debido a su capacidad de expansión, formando grandes y densas manchas monoespecíficas que pueden cubrir varias hectáreas, y dónde sólo unas pocas especies sobreviven en los pequeños claros. La dinámica de la población sugiere que la colonización del erizón continuará en los pastos del PNOMP. Por ello, se simularon diferentes escenarios de gestión consistentes en un gradiente de pastoreo y de quemas controladas para identificar diferentes situaciones de control de la expansión del erizón en los pastos.

Efectos del cambio climático en el crecimiento y el funcionamiento de los bosques pirenaicos inferidos mediante reconstrucciones dendroecológicas

Los árboles registran información climática en sus series de anillos anuales de crecimiento, la cual puede ser recuperada mediante la dendrocronología, que es la ciencia que estudia los anillos anuales de crecimiento. Este enfoque climático prioriza la selección de sitios, bosques y árboles, considerados climáticamente sensibles, cuyos datos de crecimiento se procesan con el fin de extraer una señal climática común. Sin embargo, esta aproximación basada en series medias de crecimiento muy determinadas por el clima enmascara la variabilidad de crecimiento entre individuos y diluye sus diferentes respuestas al clima. Investigar los factores locales (sitio) e individuales (árbol) que determinan las respuestas de los árboles al clima es un objetivo prioritario para entender cómo reaccionarán estos árboles al calentamiento climático. En el presente estudio analizamos en bosques de montaña de Pinus uncinata los patrones de crecimiento radial a diversas escalas espaciales: área de distribución de la especie en la Península Ibérica, regiones (Pirineos, pre-Pirineos, Sistema Ibérico), los dos parques nacionales pirenaicos (Ordesa y Monte Perdido; Aigüestortes i Estany de Sant Maurici), bosques (30 sitios) y árboles (642 individuos). Mediante métodos dendrocronológicos se reconstruyeron las series de crecimiento radial y se analizaron sus relaciones entre sitios y con datos climáticos mensuales para gran parte del siglo XX a las distintas escalas mencionadas. Se ha investigado qué factores locales y a nivel de individuo pueden influir en la respuesta de los árboles al clima. Además, se muestra una reconstrucción de temperaturas de primavera basada en datos de la densidad máxima de la madera para ilustrar las implicaciones de nuestros resultados.

Para todas las escalas evaluadas la temperatura del noviembre previo al año de crecimiento es la variable climática que más influye sobre el crecimiento de P. uncinata. Sin embargo, existe una gran variabilidad en la respuesta del crecimiento al clima entre sitios, en función de su posición geográfica y de la altitud, y entre árboles del mismo sitio en función de su edad. Nuestros resultados indican la necesidad de un cambio de paradigma pasando de un enfoque basado en medias poblacionales de crecimiento a análisis a nivel de individuo. Este cambio permitirá entender qué factores a nivel de árbol condicionan su respuesta al clima y además servirá para guiar la selección de árboles sensibles al clima para así mejorar y dar un sentido biológico a las reconstrucciones dendroclimáticas.

Facilitación de las especies almohadilladas y cambio global en las comunidades alpinas del Parque Nacional de Sierra Nevada

Las montañas son lugares adecuados para llevar a cabo estudios de cambio global ya que presentan fuertes gradientes altitudinales, suelen ser refugio de flora ya perdida en otras zonas y son escenarios muy sensibles a cambios ambientales. Trabajos realizados en ecosistemas alpinos han indicado que las interacciones entre plantas influyen en la supervivencia y distribución de las especies, particularmente a través de especies leñosas rastreras o almohadilladas.

Durante 3 años se realizaron diversos trabajos de investigación en el Parque Nacional de Sierra Nevada para estudiar el papel de distintas especies almohadilladas (enebrales-piornales) como especies clave en comunidades alpinas. Se analizó la capacidad de estas especies para amortiguar las condiciones climáticas adversas y para moderar los efectos previsibles del cambio climático y, también, la importancia que las especies almohadilladas tienen en el mantenimiento de la biodiversidad de las comunidades alpina, así como el tipo de interacción que se establece entre las especies almohadilladas y el resto de especies en función de las condiciones ambientales.

Las especies almohadilladas actúan generalmente como especies facilitadoras en la zona alpina de Sierra Nevada y en otros sistemas montañosos, contribuyendo significativamente a la biodiversidad local. Mediante la creación de nicho, y por su capacidad de amortiguar los extremos climáticos, albergan una gran cantidad de especies en sus copas que -con frecuencia- tienen consecuencias negativas para el desarrollo de la propia especie almohadillada. Las variables climáticas relacionadas con el balance hídrico son las que han mostrado una mayor correlación con la riqueza de especies a escala global. En los sistemas alpinos las especies almohadilladas parecen actuar como una «red de seguridad» que sostiene la diversidad en condiciones adversas, lo que puede usarse para mitigar futuros efectos negativos del cambio climático.

Caracterización ecofisiológica de las respuestas de distintas especies representativas del piso subalpino al cambio climático 

La caracterización de las respuestas de la vegetación a las variaciones ambientales relacionadas con el cambio climático (aumento de la concentración de CO2 y de la temperatura y disminución de la disponibilidad hídrica) es esencial para prever la estrategia de adaptación morfológica y fisiológica a los mismos y que determinarán su capacidad de supervivencia. Se han escogido el pino negro, el abedul y el rododendro como especies arbóreas perennifolia, caducifolia y arbustiva respectivamente para su caracterización fisiológica.

Los objetivos concretos del estudio fueron:

1. Analizar el efecto del aumento de la concentración de CO2 atmosférico, de la temperatura y el aumento de la sequía estival previstos como consecuencia del cambio climático sobre el proceso fotosintético y la economía hídrica.
2. Analizar los mecanismos de fotoprotección bajo situaciones de estrés oxidativo en las especies seleccionadas.
3. Analizar las características estructurales y minerales de las especies objeto de estudio para identificar su posible papel limitante de la producción en las condiciones previstas de cambio climático.
4. Relacionar la discriminación isotópica del C (13C) en hojas y anillos del leño con los valores de eficiencia en el uso del agua (WUEi) obtenido mediante sistema de intercambio gaseoso de cada vegetación.
5. Caracterización de la incidencia y susceptibilidad a la infección por patógenos en las especies objeto de estudio.

Bases para el seguimiento de los cambios en la flora y vegetación como consecuencia del cambio climático en el Parque Nacional de los Picos de Europa

Los ecosistemas de alta montaña figuran entre los medios más sensibles al cambio global. En particular, y teniendo en cuenta las previsiones del Panel Intergubernamental de Cambio Climático (IPCC), las montañas experimentarán un calentamiento sin precedentes durante el siglo XXI, de magnitud dos a tres veces superior a los cambios acaecidos el pasado siglo. En Europa, las oscilaciones climáticas afectarán de un modo especial a las montañas de transición entre las regiones mediterránea y eurosiberiana, por lo que estas áreas representan objetivos prioritarios para la valoración de los efectos del cambio climático. Así, la vegetación de alta montaña constituye uno de los principales indicadores de cambio global, con una respuesta directa a las condiciones climáticas y al impacto entrópico. En el ámbito del sistema alpino europeo, los cambios más evidentes constatados hasta el momento se deben al desplazamiento de especies de alta montaña hacia estratos de mayor altitud, atribuidos tanto a los cambios de uso del territorio como al calentamiento climático. Aun considerando que las plantas de alta montaña disponen de recursos de adaptación que les ha permitido sobrevivir a los cambios pasados, existen aún incertidumbres sobre su capacidad de respuesta, por lo que numerosas iniciativas desarrollan sistemas de seguimiento de la vegetación de alta montaña como base para el estudio de los efectos del cambio global.

Uno de los objetivos de este estudio fue la obtención de variables e índices bioclimáticos para el Parque Nacional de los Picos de Europa (PNPE) utilizando los datos climáticos provenientes de estaciones meteorológicas y modelos implementados en un Sistema de Información Geográfica (SIG). Se ha establecido la tipología bioclimática del PNPE y se han obtenido las correspondencias entre los valores obtenidos y la distribución actual de diferentes comunidades vegetales en el PNPE, con el fin de analizar la validez predictiva de los mismos. Como objetivos parciales se procuró elaborar una cartografía que permita la realización de modelos predictivos de distribución de flora y vegetación en escenarios climáticos pasados, presentes y futuros.

También se analizó la situación actual y evolución reciente del límite del bosque en el PNPE. A pesar de que los bosques naturales de la Cordillera Cantábrica se han visto sometidos a una reducción histórica muy importante, traducida en una intensa fragmentación, aún existen zonas relativamente bien conservadas que pueden aportar información sobre el límite del bosque natural. El PNPE representa en este sentido un territorio heterogéneo, ya que comparte zonas muy deforestadas y con gran uso ganadero con bosques relativamente bien conservados. Sin embargo, el estado de conservación de los bosques más altos del PNPE y su dinámica reciente se conoce poco. Con el fin de evaluar la situación actual, se realizó un análisis sobre los principales tipos de bosques relacionados con el límite forestal. En concreto, el rango de altitud y las formaciones que constituyen el límite del bosque en el PNPE y detectar e interpretar posibles cambios históricos (últimos 50 años) en dicho límite.

Seguimiento de los efectos del cambio global en Sierra Nevada, fase III: Recopilación de información histórica sobre aspectos estructurales y funcionales de la red de EMIs

El objetivo del proyecto es llevar a cabo una recopilación de información relevante sobre cambios en la cubierta vegetal de una de las Estaciones de Monitoreo Intensivo (EMIs) de Sierra Nevada y poner en valor la información disponible en fuentes muy diversas, tales como documentos históricos de trabajos de campo antiguos, cartografías, catastros, etc., con el fin de integrar estos datos en el sistema de información del Observatorio de Cambio Global de Sierra Nevada. En el caso concreto de la información sobre la evolución de la cubierta vegetal, se trata de generar una serie temporal lo más completa posible de las formaciones vegetales que han ido ocupando Sierra Nevada desde tiempos históricos. Otro objetivo, complementario a éste, es la recopilación de información histórica sobre usos del suelo y el aprovechamiento de recursos naturales, para lo cual se utilizaron los planes de aprovechamiento de los montes, datos procedentes de las subastas municipales, el SIGGAN (Sistema de Información y Gestión Ganadera en Andalucía) y el SAGA (Sistema de Aprovechamientos Ganaderos de Andalucía, referido a los montes de aprovechamiento público) y la obtención de información a partir de los activos sociales, en particular a partir de entrevistas con ganaderos jubilados y en activo, consultas a expertos y talleres de cartografía participativa. Todos los datos e información obtenida, incluyendo nuevos datos meteorológicos solicitados a la Dirección General de Tráfico y a la Consejería de Medio Ambiente (procedentes de la antigua Confederación Hidrográfica del Sur), se integran en el sistema de información asociado al Observatorio de Cambio Global de Sierra Nevada, que recibe el nombre de Linaria y ya cuenta con gran cantidad de información referente a diversos aspectos de la dinámica y estructura de los ecosistemas nevadenses, además de datos climáticos y socioeconómicos.