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Investigando y conociendo: Ecología, dendroecología, paleoecología, ecofisiología

Investigando y conociendo: Ecología, dendroecología, paleoecología, ecofisiología

Evolución climática y ambiental del Parque Nacional de los Picos de Europa desde el último máximo glaciar

Los principales objetivos fueron detectar, valorar y cuantificar, mediante la utilización de diferentes técnicas geomorfológicas, físicas, sedimentológicas, geoquímicas y biológicas (análisis de polen, quironómidos, ostrácodos y diatomeas), los cambios paleoclimáticos, paleoambientales y paleohidrolimnológicos que han quedado registrados en los sedimentos del Lago de Enol (Cordillera Cantábrica, Norte de España). El trabajo se ha realizado a diferentes escalas temporales, en particular una desde el Último Máximo Glaciar -incluyendo los últimos 38.000 años- y otra focalizado en los últimos 300 años. El estudio ha evidenciado el impacto del final de la Pequeña Edad del Hielo (PEH) y del calentamiento global durante el siglo XX, junto a una influencia variable de las actividades antrópicas.


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Efectos del cambio climático en los ecosistemas acuáticos y terrestres de alta montaña de Sierra Nevada mediante el análisis del registro fósil en los sedimentos

En este proyecto se analizan los sedimentos de la laguna alpina de Río Seco en Sierra Nevada con un doble objetivo: la reconstrucción de la historia de la vegetación y de los incendios en Sierra Nevada durante el Holoceno y el análisis de los cambios sufridos en la propia laguna y su cuenca durante el Antropoceno. En ambos casos se presta especial atención a los cambios derivados de variaciones climáticas.

La datación obtenida de los testigos de sedimento indican que la edad de formación de estos humedales es postglacial u Holocena -últimos 11.000 años- y que la vegetación responde a cambios globales de temperatura y precipitación durante este periodo. El Holoceno temprano está caracterizado por la expansión de Pinus, y sugiere un calentamiento del clima hasta los 7 ka, cuando se alcanza el máximo térmico del Holoceno. La aridificación es evidente durante el Holoceno medio y tardío, a partir de 5,7 ka, con la reducción de bosques templados (Pinus, Quercus perennes y Betula) y el incremento de especies de pastizales (Artemisia, Juniperus, Ephedra y Chenopodiaceae). El impacto humano en la zona es relativamente pequeño existiendo evidencias de pastoreo por la presencia del hongo Sporormiella, que está asociado a las heces de ganado, e incrementos en plantas típicas de pastos (Rumex y Plantago) que se intensifican a partir de 2,8 ka. Es clara la presencia de la agricultura en los registros desde hace 250 años con el cultivo de Olea. Los incendios son muy moderados, pero comunes durante todo el Holoceno. El incremento desde 3.7 ka a 3.9 ka hasta la actualidad evidencia que es una señal regional relacionada principalmente con la expansión de la población humana.

Durante los últimos 200 años se observan cambios significativos en la laguna de Río Seco que comienzan a principios del siglo XX y se acentúan a partir de la década de los 60, de manera que tanto la comunidad de diatomeas como la de cladóceros y quironómidos actual difiere considerablemente de la existente durante el siglo XIX y principios del XX. Estos cambios se correlacionan con variaciones experimentadas en la temperatura del aire en Sierra Nevada y en el índice NAO desde 1856 y se explican través del efecto de estas variables sobre el nivel de agua y extensión superficial de la laguna y sobre el ambiente químico de la misma, principalmente los valores de alcalinidad y la disponibilidad de calcio.


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Variación genética adaptativa de anfibios en gradientes latitudinales: efectos sobre la viabilidad de poblaciones subdivididas en escenarios de cambio climático

Los anfibios son el grupo de vertebrados más amenazado actualmente y, debido a las características de su ciclo de vida, uno de los grupos más adecuados para el estudio de los efectos del cambio global sobre la biodiversidad. Durante el desarrollo de este proyecto se identificaron los factores climáticos que afectan a la fenología reproductiva de la rana bermeja (Rana temporaria). Mediante los datos proporcionados por más de 30 termómetros de registro continuo, el marcaje individual con microchips y los análisis genéticos realizados en 32 núcleos de reproducción distribuidos a lo largo de todo el gradiente altitudinal (32 – 2200 msnm), se ha confirmado la existencia de dos estrategias reproductoras en esta especie y una fenología condicionada por la altitud. Las poblaciones situadas por encima de los 1500 msnm tienen un grave riesgo de extinción local y una probabilidad de recolonización reducida debido al desacoplamiento entre reproducción y clima, en el caso de que tal como apuntan estos resultados, la fenología reproductiva esté fijada genéticamente. Asimismo, se han confirmado la existencia de diferencias significativas, tanto en los mecanismos de selección sexual como en la tolerancia térmica durante el desarrollo embrionario, entre poblaciones situadas en los extremos del gradiente altitudinal.


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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.


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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:

  • 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.
  • Analizar los mecanismos de fotoprotección bajo situaciones de estrés oxidativo en las especies seleccionadas.
  • 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.
  • 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.
  • Caracterización de la incidencia y susceptibilidad a la infección por patógenos en las especies objeto de estudio.

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Impacto e interacciones del clima con la ecología, comportamiento y distribución de aves de alta montaña en el Parque Nacional de los Picos de Europa

En este proyecto se analizaron varias cualidades de individuos, poblaciones y comunidades de aves en los hábitats del Parque Nacional de los Picos de Europa, intentado disminuir la falta de conocimiento sobre las poblaciones que habitan las zonas altas de la Cordillera Cantábrica y de Europa meridional en general. Se encontraron en las condiciones fisiológicas y de salud de los individuos algunos factores críticos que podrían explicar los patrones de distribución de varias de las especies objeto de estudio.

Los resultados demuestran la influencia de los parámetros climáticos sobre las aves que componen la comunidad de los Picos de Europa. Así, la variación en temperatura y el régimen de precipitaciones inciden en las características de la comunidad de aves, las características de las poblaciones de chovas y en la densidad y distribución del bisbita alpino, el pardillo común, el acentor alpino, el gorrión alpino, la collalba gris y el colirrojo tizón. El estrés fisiológico (medido a través de los glucocorticoides fecales) aumenta en cotas bajas en la especie de chova más típicamente alpina, la chova piquigualda. Así mismo, la condición inmunológica de la collalba gris y el bisbita alpino parecen tener un valor óptimo a alturas intermedias (1400-1600 m), donde se localizan también las mayores densidades de estos paseriformes.

Teniendo en cuenta que con el aumento de la altitud disminuye proporcionalmente el área disponible, y que los paisajes alpinos se hacen más rocosos y menos diversos, es previsible que muchas especies que componen las comunidades de baja cota no toleren estas condiciones y que no se desplacen en altura simplemente siguiendo el gradiente climático previsto para las próximas décadas. En las cotas elevadas de muchas montañas prevalecen los roquedos, hábitats no idóneos para mantener poblaciones viables de varias especies de aves, incluso algunas típicas de las montañas de la cordillera cantábrica. En el caso del bisbita alpino y collalba gris, por ejemplo, las densidades mayores se encuentran donde los roquedos no ocupan grandes extensiones, así que difícilmente estas especies podrán ocupar las cumbres rocosas a pesar de que estas se volvieran climáticamente favorables a causa del calentamiento global.

Estos resultados evidencian que la respuesta de especies y comunidades frente al cambio en las condiciones climáticas se debe valorar a nivel local, teniendo en cuenta la composición del hábitat y su idoneidad para albergar las distintas especies, en término de disponibilidad de recursos y lugares para establecer territorios. Los Picos de Europa, en este sentido, representan un área de montaña especialmente inhóspita a elevadas altitudes.


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Consecuencias crípticas del cambio global: efectos sobre la ecología sensorial y señales sexuales de los lacértidos endémicos y amenazados de los parques nacionales pirenaicos y de los Picos de Europa

En este proyecto se planteó el examen de efectos no aparentes que el cambio climático puede tener sobre aspectos no considerados hasta la fecha en la ecología de especies de lagartijas montanas endémicas y amenazadas. Estos efectos, de comprobarse, podrían incluirse en los modelos predictivos de distribución en distintos escenarios climáticos y contribuir a un mejor conocimiento sobre la evolución de las poblaciones y estado de conservación de estas especies. Conocer los efectos que el cambio climático tiene sobre el funcionamiento de las señales sexuales en algunas especies amenazadas o especialmente vulnerables, como es el caso de las especies montanas del género Iberolacerta, endémico de la Península Ibérica, es especialmente importante para poder identificar futuros escenarios y anticipar las necesarias medidas de conservación.

Estas especies presentan, además, la particularidad de presentar distribuciones en “islas”, normalmente marcadas por un límite inferior dependiente de la altitud que confina cada población en distintas montañas y hace la comunicación entre ellas imposible o muy escasa. Este escenario resulta propicio para examinar las adaptaciones (o su ausencia) y los efectos de condiciones ambientales de cada población-isla. Se trabajó con 5 especies de lagartijas del género Iberolacerta: la lagartija pirenaica (I. bonnali), la lagartija pallaresa (I. aurelioi), la lagartija aranesa (I. aranica), la lagartija serrana (I. monticola) y la lagartija carpetana (I. cyreni). Todas ellas son especies adaptadas a ambientes montanos, endémicas y amenazadas. La elección de estas especies se debe a sus especiales características ecológicas, que las convierten en modelos ideales para abordar el estudio planteado, por su adaptación a ambientes elevados y por la vulnerabilidad al cambio climático de su hábitat. También se trabajó con la lagartija roquera (Podarcis muralis) que, aunque es una especie más común, presenta poblaciones que se encuentran en cotas elevadas, en sintonía con las demás especies objeto de estudio, mientras que otras se encuentran en cotas mucho más bajas.


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