LA ECOFISIOLOGÍA: una herramienta útil para el estudio de...
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LA ECOFISIOLOGÍA: una herramienta útil para el estudio de la Salud de los Bosques J.J. Peguero-Pina 1 , D. Sancho-Knapik 2 , D. Villarroya 2 , F. Morales 3 , E. Gil-Pelegrín 2 1 Universitat de les Illes Balears, [email protected] 2 CITA de Aragón; 3 EEAD (CSIC), Univ. Navarra
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LA ECOFISIOLOGÍA:una herramienta útil para el estudio de la Salud de
los Bosques
J.J. Peguero-Pina1, D. Sancho-Knapik2,D. Villarroya2, F. Morales3, E. Gil-Pelegrín2
1Universitat de les Illes Balears, [email protected] de Aragón; 3EEAD (CSIC), Univ. Navarra
Unidad de Recursos Forestales
Ecología Forestal
Estudio del funcionamiento de las masas forestales autóctonas con objeto de definir
protocolos de conservación
Estudio de distintos procesos de DECAIMIENTO FORESTAL
ECOFISIOLOGÍA
Explicación de mecanismos
SIGNIFICADO ÚLTIMO DEL PAISAJE FORESTAL
¿Causas?
DECAIMIENTO FORESTAL en
la Península Ibérica
Especies que ocupan áreas
bajo condiciones ecológicas
muy distintas de las típicas
de la especie.
Especies representantes
“genuinas” de la flora leñosa
mediterránea, con gran
resistencia al déficit hídrico.
• Abies alba Mill.
• Pinus sylvestris L.• Quercus L.
• Paco Ezpela: población bajo unas
condiciones sub-mediterráneas con mayor
xericidad, en una localización marginal, con
evidentes signos de decaimiento.
• Gamueta: representante genuina de las
poblaciones de abeto blanco bajo condiciones
atlánticas, más mésicas.
35 km
El decaimiento de Abies alba Mill. en el Pirineo aragonés desde un punto de vista fisiológico
• Abies alba Mill. alcanza en la Península Ibérica el límite suroccidental de distribución de la especie.
• En el Pirineo español se encuentran algunas poblaciones de A. alba en localizaciones marginales que serán más susceptibles a cambios en el clima.
T (
ºC)
0
10
20
30 EG
Tiempo (días)
HR (
%)
0
20
40
60
80
1 6 11 16 21 26 31
Agosto Agosto
8 h
en cu rso 1 año 3 años
gs
(mm
ol H
2O
m-2 s
-1)
0
50
100
150
200
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en curso 1 año 3 años
8 h
en curso 1 año 3 añosWU
E (
mm
ol CO
2 m
ol-1
H2O
)
0
50
100
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200
250
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en curso 1 año 3 años
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A (
µm
ol CO
2 m
-2 s
-1)
0
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4
6
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14
16
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a
b
a
a a
a
a
a
b bb
b
b
b
aa
a
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b
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bb
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en curso 1 año 3 años
b
b
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a
a
a a a
El decaimiento de Abies alba Mill. en el Pirineo aragonés desde un punto de vista fisiológico
Antes del amanecer
en curso 1 año 3 años
FV/FM
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
a a a
b
b b
8 h
en curso 1 año 3 años
FV/FM
0,5
0,6
0,7
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a a a
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b
12 h
en curso 1 año 3 años
FV/FM
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
a
a
b
b
a a
FV/FM
Las acículas de 0 y 1 año de la población en decaimiento
presentaban valores de fotosíntesis neta extremadamente bajos
Baja relación Chl a/Chl b
Incremento en F0
Mn
gS
HR
El decaimiento de Abies alba Mill. en el Pirineo aragonés desde un punto de vista fisiológico
El clima podría influir en el desarrollo de las poblaciones
marginales de A. alba bajo una clara influencia
mediterránea, respecto a poblaciones con una mayor
influencia atlántica y unas condiciones más mésicas.
Un futurible aumento de la temperatura y de la frecuencia de
sequías intensas en los Pirineos podrían causar una acusada
pérdida de productividad en aquellas poblaciones de A. alba localizadas cerca del límite ecológico de la especie.
El decaimiento de Abies alba Mill. en el Pirineo aragonés desde un punto de vista fisiológico
Estudio de poblaciones de Abies alba en el Pirineo aragonés bajo condiciones climáticas contrastadas
Caracterización GENÉTICA y FISIOLÓGICA de cada una de estas poblaciones en relación con una posible respuesta diferencial respecto al estrés hídrico.
Estudio de poblaciones de Abies alba en el Pirineo aragonés bajo condiciones climáticas contrastadas
OBJETIVO
Abordar una de las consecuencias quizá más probables y más inmediatas del Cambio Climático en este territorio: la posible extinción de ciertas especies de alta importancia paisajística, como Abies alba, como consecuencia de este proceso.
El decaimiento de Pinus sylvestris L. en el Sistema Ibérico de la provincia de Teruel
Sierra de Gúdar
• Pinus sylvestris L. alcanza en la Península Ibérica su límite meridional de distribución.
• Las poblaciones de P. sylvestris del Sistema Ibérico viven bajo unas condiciones climáticas típicas de los pisos montanos secos del área mediterránea, con un nivel de sequía mayor que el existente en zonas alpinas.
• Al final del invierno de 2002 se vieron afectadas unas 14000 ha: (i) amarillamiento y posterior atabacamiento de las acículas y (ii) defoliación intensa de la copa.
• Se encontraron evidencias de la existencia de un estrés crónico por la combinación de suelos degradados y condiciones climáticas desfavorables para esta especie (periodo vegetativo muy limitado).
Diameter (m)
0.000 0.005 0.010 0.015 0.020 0.025 0.030
Kh (
Kg
m s
-1 M
Pa-1
)
0
1e-4
2e-4
3e-4
4e-4
5e-4declininghealthyKh = 5,58 D2.51
unaffectedaffected
A
B
C
Loss
of c
ondu
ctiv
ity (
%)
0
5
10
15
20
25
30
35
affectedunaffected
El decaimiento de Pinus sylvestris L. en el Sistema Ibérico de la provincia de Teruel
Los ejemplares afectados presentaban un descenso significativo en la capacidad conductora de su xilema, en relación con los ejemplares que no presentaban sintomas.
Date
01/11 01/12 01/01 01/02 01/03 01/04
LAT
D (
ºC)
0
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Tem
pera
ture
(ºC
)
0
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2001/2002 1996/1997 -2000/2001
A
B
Soil -10 cm
Tem
pera
ture
(ºC
)
-5
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5
10
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Soil -20 cm
2007/2008
01/11 01/12 01/01 01/02 01/03 01/04
-5
0
5
10
15
El decaimiento de Pinus sylvestris L. en el Sistema Ibérico de la provincia de Teruel
Se demostró la existencia de una conexión entre las condiciones microclimáticas existentes en los ejemplares afectados durante el invierno de 2001/2002 y el riesgo de embolia del xilema.
Abandono del monte bajo “REVIEJADO”
Seca de Quercus L.
¿Vínculo funcional?
Vínculos funcionales entre el decaimiento y el abandono de los montes bajos de Quercus
pyrenaica Willd.
El “reviejado” desde una perspectiva funcional
Estudios dendrocronológicos revelan una tendencia clara al desarrollo de anillos conformados exclusivamente por madera de primavera , con escasa o nula formación de madera de verano.
Vínculos funcionales entre el decaimiento y el abandono de los montes bajos de Quercus
pyrenaica Willd.
Los vasos de mayor diámetro (madera de primavera) son más vulnerables a la embolia por tensión hídrica
Vínculos funcionales entre el decaimiento y el abandono de los montes bajos de Quercus
pyrenaica Willd.
n = 55
n = 31
n = 12
Los vasos de primavera se disponen en formación apretada rodeando los límites de la madera del año anterior.
Su aspecto de “collar de perlas”sugiere la casi nula intercalación de elementos estructurales.
Por lo tanto, se establece una elevada dependencia entre la capacidad conductora del anillo en formación con el crecimiento del anillo precedente.
Vínculos funcionales entre el decaimiento y el abandono de los montes bajos de Quercus
pyrenaica Willd.
Formación de Madera de Verano
La capacidad conductora de un anillo en Quercus pyrenaica es dependiente del perímetro del año anterior, que está determinado por la producción de madera de verano.
Vínculos funcionales entre el decaimiento y el abandono de los montes bajos de Quercus
pyrenaica Willd.
• La formación de esta madera, de elevado coste de producción por la abundancia de fibras, es reflejo del vigor del árbol.
• Este efecto sugiere que la capacidad conductora de un anillo ciclospóreo está vinculada a la dinámica de desarrollo del árbol.
Reviejado
• La disminución del incremento en la superficie conductora debido a la interrupción de la producción de la madera de verano puede deberse a episodios climáticos desfavorables, pudiendo volverse crónico debido a la edad del árbol, lo que impide el crecimiento del árbol.
Vínculos funcionales entre el decaimiento y el abandono de los montes bajos de Quercus
pyrenaica Willd.
La pérdida de madera de verano podría ser el origen del puntisecado de los montes bajos sobrepasados de turno de especies con xilema ciclospóreo, como es el caso de Q. pyrenaica.
Vínculos funcionales entre el decaimiento y el abandono de los montes bajos de Quercus
pyrenaica Willd.
CANCELACIÓN DEL REVIEJADO A TRAVÉS DEL RESALVEO: aumento del crecimiento secundario de los brotes, reactivación de su capacidad hidráulica y, en consecuencia, aumento de la capacidad para producir superficie fotosintética.
PROCESOS CADA VEZ MÁS FRECUENTES DE DECAIMIENTO MASIVO DEL ARBOLADO POR EFECTOS DEL CAMBIO GLOBAL
El desarrollo de nuevas herramientas metodológicas que
permitan diagnosticar el funcionamiento de las plantas
bajo condiciones de ESTRÉS puede contribuir a aumentar
nuestra capacidad de investigación
FV/FM
Indicador de estrés por helada en varios tejidos que contienen clorofila
Evidencias de actividad fotosintética en el clorénquima cortical del tallo
¿Sería posible utilizar la fluorescencia de clorofila como indicador de daño por helada en los tejidos internos del tallo?
LA FLUORESCENCIA DE CLOROFILA EN EL CLORÉNQUIMA CORTICAL COMO UN INDICADOR DE DAÑO POR HELADA
A. Tallos
FV/F
M
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
veranoinvierno
B. Acículas
T (ºC)
-80-60-40-200
FV/F
M
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
LA FLUORESCENCIA DE CLOROFILA EN EL CLORÉNQUIMA CORTICAL COMO UN INDICADOR DE DAÑO POR HELADA
Técnica
Tolerancia a temperaturas de congelación (ºC)
Tallos Acículas
Verano Invierno Verano Invierno
FV/FM -24,8 -43,9 -4,1 -27,5
EL -28,8 -45,8 -5,2 -25,5
VS -26,5 - -8,2 -25,2
NDVI -24,6 -43,8 - -
La medida de FV/FM en el clorénquima cortical es un
excelente indicador no destructivo e inequívoco de la
vitalidad del cambium bajo temperaturas de
congelación en especies leñosas que posean este
tejido fotosintético.
EL ÍNDICE DE REFLECTANCIA FISIOLÓGICO (PRI) COMO UN INDICADOR NO DESTRUCTIVO DE ESTRÉS HÍDRICO
• La medida en continuo del PRI proporciona
una medida rápida y no destructiva del
estado fisiológico de la hoja, pudiendo ser
usado para la detección del estrés hídrico en
un amplio rango de especies.
• Los cambios dinámicos de los procesos
fotosintéticos pueden ser detectados a
distancia mediante medidas pasivas de la
reflectancia de la vegetación en la ventana
del verde del espectro (530-535 nm).
EL ÍNDICE DE REFLECTANCIA FISIOLÓGICO (PRI) COMO UN INDICADOR NO DESTRUCTIVO DE ESTRÉS HÍDRICO
LA BANDA-L DE LAS MICROONDAS PERMITE ESTIMAR DE MANERA PRECISA LOS CAMBIOS EN EL RWC DE LAS HOJAS
La técnica se basa en el empleo de un
sistema simple, portátil y de bajo coste
basado en una antena de telefonía móvil.
Desarrollo de un aparato portátil
comercial para la medida en campo
del estado hídrico del vegetal
B. Leaves. Microwaves.
RWC
0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
MW
R17
30
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
LA BANDA-L DE LAS MICROONDAS PERMITE ESTIMAR DE MANERA PRECISA LOS CAMBIOS EN EL RWC DE LAS HOJAS
Cambios en la Reflectividad a 1730 MHz (L-band)
LOS ULTRASONIDOS PERMITEN ESTUDIAR SIN CONTACO LOS CAMBIOS EN EL ESTADO HÍDRICO FOLIAR
Los ultrasonidos se transmiten a través de la superficie foliar provocando una resonancia en las hojas, cuya frecuencia depende del grado de hidratación.
• Técnica no destructiva
• Sin contacto con la muestra
• Menor consumo de tiempo que las curvas P-V
La señal obtenida es recibida por un transductor después de haber sido propagada por el aire.
LOS ULTRASONIDOS PERMITEN ESTUDIAR SIN CONTACO LOS CAMBIOS EN EL ESTADO HÍDRICO FOLIAR
Los cambios en la frecuencia de resonancia asociados a cambios en el RWC permiten determinar de manera precisa el PUNTO DE PÉRDIDA DE TURGENCIA de la hoja
1ª FASE: Descenso en el módulo de elasticidad de pared celular (ε)
LOS ULTRASONIDOS PERMITEN ESTUDIAR SIN CONTACO LOS CAMBIOS EN EL ESTADO HÍDRICO FOLIAR
2ª FASE: Cambios estructurales en el mesófilo asociados a estrés hídrico
LOS ULTRASONIDOS PERMITEN ESTUDIAR SIN CONTACO LOS CAMBIOS EN EL ESTADO HÍDRICO FOLIAR
MUCHAS GRACIAS
