Pastizales naturales

¿Qué es un pastizal?• Comunidades vegetales dominadas por gramíneas

(Poaceae) en su clímax climático (Rzedowski 2006)• Generalmente ocupan zonas planas, de transición

entre bosques templados y matorrales xerófilos

Gentry (1957)

Otras características de los pastizales• Típicamente presentan

veranos cálidos, inviernos fríos y lluvia moderada (200-1300 mm)

• La precipitación determina la altura/biomasa de los pastos, así como la proporción árboles:pastos

• Presentan ciclos periódicos de sequía

• Los incendios son comunes• Presentan altas densidades de

herbívoros

Los pastos parecen estar adaptados a estos factores: mantienen partes vivas subterráneas (Anderson 2006)

Origen de los pastizales

• Pastizales norteamericanos (Anderson 2006):– El surgimiento de montañas creó un clima favorable (más seco) para

los pastos hace unos 25 millones de años (Mioceno-Plioceno)– Los bosques ancestrales declinaron y los pastizales se extendieron– A finales del Pleistoceno (era postglacial) los pastizales se expandieron

conforme los climas se hicieron más secos y cálidos– Probablemente los pastos coevolucionaron con los herbívoros

• Pastizales tropicales y subtropicales (Bond 2008):– Las plantas C4 (más eficientes que las C3 para fijar carbono en

ambientes cálidos) evolucionan en regiones calurosas en respuesta a una reducción de CO2 atmosférico a principios del Mioceno

– Abrupta aparición de pastizales C4 en todo el mundo hace unos 6-8 millones de años, cuando se incrementó la aridez en todo el mundo

Algunas evidencias de la coevolución entre pastos y herbívoros

• Presencia de sílica en células epidérmicas de pastos

• Órganos perennes de crecimiento debajo del nivel del suelo

• Producción de biomasa aérea mayor a la que se descompone en un sólo año

• Surgimiento de hipsodontia en herbívoros

• Evolución de animales corredores y saltadores (Anderson 2006)

Cambios recientes en la distribución de los pastizales

• Las glaciaciones pleistocénicas destruyeron pastizales ancestrales y fueron reemplazados por bosques

• Los períodos cálidos-secos e incendios propiciaron la expansión de pastizales hace unos 3,500-8,000 años

Hace 15,000-18,000 años Hace 8,000 años Hace 5,000 años

Los pastizales en el mundo

Sala et al. (Scientific Committee on Problems of the Environment 56)

Ocupan 25-40% del área con cubierta vegetal

Tipos de pastizales en Norteamérica

• Pastizal alto• Pastizal corto• Pastizal mixto• Pastizal macollado

del NW• Pastizal de

montaña• Pastizal desértico

Sims et al. 1978

Pastizaldesértico

Pastizalcorto

Pastizalde montaña

Pastizalalto

Pastizalmacollado

del NWPastizalmixto

Pintura “Pastizales”, de Clint C. Swink

• 625-1200 mm• Pastos de hasta 180-240 cm de

alturaAlto

Corto

Mixto

• 260-375 mm• Pastos 30-50 cm de altura

• 375-625 mm• Pastos de 80-120 cm de altura

Los pastizales desérticos

Los pastizales desérticos

Truett et al. (in press)

En los pastizales desérticos:

• La precipitación anual y la productividad vegetal son más bajas

• Los ciclos de sequía son más intensos

• Hay más elementos arbustivos

247 mm

561 mm

339 mm

438 mm

Pastizal desértico

Pastizales en México (Rzedowski 2006)• 10-12% del territorio nacional• Principalmente en regiones

semiáridas de clima fresco• Precipitación: 300-600 mm (6-9

meses secos)• Zonas planas o con poca

inclinación• De los 1,100 a los 2,500 m• Suelos generalmente volcánicos• Incluye:

– Pastizal corto– Sabana (pastizal de clima caliente)– Páramo de altura– Zacatonal

Distribución de los pastizales en México

SEMARNAT (2008)

Estructura y composición de los pastizales

• Los pastos son las especies dominantes

• El género Bouteloua es dominante en pastizales desérticos y cortos

• Otros géneros comunes: Aristida, Eragrostis, Hilaria, Mulhenbergia, Panicum

• La mitad de pastos son C3 y la otra mitad C4

Bouteloua gracilis

Aristida purpurea

Estructura y composición de los pastizales• 3-4 veces más especies de

hierbas que de pastos• Especies perennes son 3-4

veces más numerosas que las anuales

• Otras formas de crecimiento: suculentas (yucas, cactáceas, agaves), semi-arbustos, arbustos (p. ej.

Prosopis) y árboles• En sitios muy pastoreados las

anuales y hierbas pueden ser dominantes

• Asteraceae (familia del girasol)

Herbáceas más comunes en pastizales• Fabaceae (familia del frijol)

Hoffmanseggia glauca

Prosopis glandulosa

Artemisia sp.

Gutierrezia sarothrae

Biodiversidad: Mamíferos

Biodiversidad: Aves

Biodiversidad: Anfibios y reptiles

Procesos ecológicos

¿Qué impide que se desarrolle un bosque en una zona de pastizal?

• Las condiciones climáticas y edáficas parecen ser ideales para soportar bosques en donde hoy existen pastizales

Estructuración de pastizales

• Factores abióticos (procesos bottom-up):– Clima (precipitación principalmente)– Suelo– Historia de manejo y uso de suelo

• Factores bióticos (procesos top-down):– Fuego: Los pastos (secos) son muy flamables pero se recuperan

rápidamente de los incendios, a diferencia de las plántulas de árboles– Competencia: Los pastos tienen un sistema de raíces más extenso

y fibroso, desplazando a las plántulas de árboles– Herbivoría: Soportan una enorme biomasa de herbívoros, que

depredan semillas y suprimen el crecimiento de plántulas leñosas

Bond 2008; otros

¿Son los pastizales ecosistemas “clímax”?

• Son ecosistemas dinámicos• Expuestos a perturbaciones

constantes (incendios, erosión, pastoreo, etc.)

• Sin influencia de perturbaciones pueden mantenerse como pastizales o convertirse en sabanas y matorrales

Whicker y Detling 1988

Consecuencias de la herbivoría• Acelera la tasa de mineralización

de nutrientes inorgánicos, haciéndolos utilizables (p.ej. urea)

• Remueve partes muertas de las plantas, lo que permite la rápida incorporación de materia en el ciclo de carbono así como la entrada de luz a partes en crecimiento

• Favorece la concentración de nutrientes en las partes aéreas

• Incrementa la diversidad (α y β) y la heterogeneidad ambiental

Ejemplo: los perritos de la pradera

Whicker y Detling 1988

Conc

entr

ació

n en

raíc

es

Hipótesis de la “sobrecompensación”• Establece que la herbivoría

incrementa la producción de biomasa

• La evidencia en favor de esta hipótesis es contradictoria

• Consensos: 1) Las plantas están pre-adaptadas para compensar pérdidas de tejido; 2) El pastoreo excesivo reduce la biomasa

• La respuesta de las plantas depende de: nivel de pastoreo, disponibilidad de nutrientes y agua en suelo, reservas de nutrientes en tejidos, cantidad de meristemos, etc.

¿Facilitación o competencia por herbivoría?• Los bisontes prefieren pastar en

lugares previamente visitados o en colonias de perritos de la pradera

• En algunas circunstancias, los perritos de la pradera colonizan o se mueven hacia sitios con ganado

• La productividad local podría definir el tipo de relación entre herbívoros

• Áreas pastoreadas por mucho tiempo son abandonadas por favorecer spp. no palatables

Hipótesis de perturbación intermedia

• Niveles moderados de perturbación incrementan la diversidad regional

Whicker y Detling 1988

El perrito de la pradera: una especie clave

• Proveen refugio para muchas especies

• Sirven de alimento a depredadores especialistas

• Remueven el suelo y nutrientes

• Favorecen la filtración de agua

• Crean parches de alimento rico en nitrógeno

• Incrementan la heterogeneidad ambiental

Conservación y manejo

Los pastizales en México

• Ocupan el 5% del territorio nacional (SEMARNAT 2008)

Bienes y servicios ambientales

• Mantienen animales silvestres y domésticos que proporcionan carne, leche y otros productos

• Los principales cereales de consumo humano se originaron en los pastizales

• Producen forraje para la ganadería intensiva• Las plantas de energía eólica suelen ser colocadas en

pastizales• Proporcionan especies ornamentales (césped)• Los carrizos son usados para muebles, construcción y

artesanías• Almacenan cerca del 34% de las reservas terrestres de

carbono (en el suelo)

Cambios en la cobertura de pastizal

Área po-tencial

1976 1993 2002 2007 20080

2000000400000060000008000000

1000000012000000140000001600000018000000

Pastizal natural

Área po-tencial

1976 1993 2002 2007 20080

5000

10000

15000

20000

25000

Pradera de alta montaña

Expansión ganadera

En 2008 sólo quedaba el 62% del pastizal original

Causas de la pérdida de pastizales

• Sobrepastoreo• Expansión de la agricultura• Invasión de plantas leñosas (supresión de incendios, extinción

local de herbívoros, dispersión de semillas por ganado, ciclos de sequía)

• Invasión de especies exóticas (p. ej. rodadoras)

• Erosión: un 5% de pastizales presenta suelo desnudo o casi desnudo

El sobrepastoreo afecta al 95% de los pastizales (SEMARNAT 2008)

La erosión eólica es la más importante en pastizales (SEMARNAT 2008)

Amenazas en el largo plazo (Sala et al. 2000)

• Cambios en el uso del suelo por demanda creciente de productos agropecuarios

• Cambio climático: incremento de CO2, temperatura y ciclos de sequía más intensos

Impacto de la ganadería en los pastizales• Reducción de biomasa para especies

nativas• Aceleración de procesos de erosión• Compactación del suelo por pisoteo• Dispersión de semillas de especies

leñosas• Dispersión de especies exóticas• Reducción de biodiversidad• Limitación del movimiento de

especies nativas por cercado• Riesgo de transmisión de

enfermedades a especies nativas

¿Tiene el ganado efectos “positivos” en el ecosistema?

• Remueve una gran proporción de tejido vegetal muerto– Los pastizales sin pastorear tienen 50% y 150% más tejido

seco que los pastizales pastoreados– Las plantas pastoreadas presentan mayor concentración

de nitrógeno• Ayudan a mantener pastizales abiertos para especies

que requieren buena visibilidad

Pleistocene rewilding: ¿un ejemplo de restauración ecológica? (Donlan et al. 2006)

• Tortugas gigantes, caballos, elefantes y guepardos habitaban las praderas norteamericanas hace unos 13,000 años

• Estas especies desempeñaban finciones ecológica claves: depredación, herbivoría, etc.

• La pérdida de megafauna conduce al colapso de los ecosistemas y a la pérdida de biodiversidad

• Puede ser la única opción para salvar algunas especies de la extinción

¿Pasado y futuro de las praderas en NA?