1

La resposta dels ecosistemes pastorals de les muntanyes mediterrànies al canvi climàtic

M. Teresa Sebastiài Grup d’Ecologia Funcional i Canvi Global

Centre Tecnològic Forestal de Catalunya - UdL

Esbós…

•Prats i pastures•Amenaces a la Mediterrània•¿Per què les muntanyes?•¿Per què ens ha de preocupar?•Una ullada més de prop al model…•En resum…

Els prats i pastures són sistemes semi-naturals amb vegetació predominant de

gramínies, jonces, fòrbies, mates i arbustsModificat de l’American Rangeland Society

Prats i pastures

Climatic gradient

de Bello, Leps & Sebastià 2007 J.Veg.Sci.

Semi-aridMAP 325MAT 15PET 844

HumidMAP 952MAT 7PET 463

Amenaces a la Mediterrània

Escalfament

2002

1922

Millenium Ecosystem Assessment 2005Svalbard (Norway) - Greenpeace

2

Diversitat de flora, fauna i biomes lligada al relleu complex a la Mediterrània

La Mediterrània ha estat molt humanitzada des de temps remots

Canvi d’ús

CLUE – Land Research Institute

Filtres ambientals

de Bello 2005 tesi doctoral

El canvi climàticThomas et al. 2004 Science

El canvi d’úsSala et al. 2000 Science

Motors del canvien la biodiversitat

Interacció?

¿Per què les muntanyes?

Gran extensió a la MediterràniaGran proporció de zones protegidesMolts canvis socio-econòmicsMolt vulnerables al canvi climàtic

Les espècies i els ecosistemes són molt vulnerables als marges de llur distribució

La darrera dècada ha estat la més càlida dels darrers 500 anys

Els organismes estan canviant llurs distribucions sota condicions de canvi climàtic

Les espècies i els ecosistemes de muntanya tenen capacitat limitada per ascendir

Els ecosistemes de muntanya estan molt amenaçats pel canvi climàtic

3

Les pastures de muntanya mediterrània es troben al marge de distribució del bioma dels

prats semi-naturals Eurasiàtics

¿Per què ens ha de preocupar?

GHGincrease

Land usechange

Globalwarming

Resourceshifts

Driv

ers

of c

hang

eR

espo

nses

acr

oss

scal

es

Humansocieties

Goo

ds &

Ser

vice

s

Global Change

Species composition

FT and trait pool

Community structure

Regional processes

Ecosystem function

Filters

Chapin et al. 1997 ScienceSala et al. 2000 ScienceThomson et al. 2004 Sciencede Bello et al. 2006 EcographyRaupach et al. 2007 PNAS

Una ullada detallada al model …

Species composition and diversity

Climate Land use

Biotic functional traits

Ecosystem processes

Regional processes

Ecosystem goods & services

Species composition and diversitySpecies composition

and diversity

Canvi climàtic:Experiments de transplantament

Sebastià 2007 J.Appl.EcolSebastià, Kirwan & Connolly in press J.Veg.Sci.

4

¿Capacitat de resiliència?

Within Upland Within Lowland Upland vs. Lowland

0.0

0.5

1.0

Dis

sim

ilarit

y in

dex

Sebastià, Kirwan & Connolly in rev. J.Veg.Sci.

Festuca Carex Euphorbia Achillea Potentilla0

5

10

15

20

25

30Location

UplandLowland

Species

Rel

ativ

e bi

omas

s (%

)

(*) (*)

(*)

*

Sebastià, Kirwan & Connolly in press J.Veg.Sci.

Vaques o Ovelles?

CattleSheep Paired PooledTreatment

Veg

etat

ion

diss

imila

rity

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

Pooled All

Sebastià et al. in press Appl.Veg.Sci.

-0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

Potentilla neumannianaTrifolium pratense

Anthyllis vulneraria

Cirsium acaule

Koeleria macrantha

Briza media

Festuca ovina

Eryngium bourgatii

Trifolium repens

Thymus nervosus

Galium verumCarex caryohpyllea

Plantago media

Poa alpina

Achillea millefolium

Endressia pyrenaica

Agrostis rupestris

Koeleria vallesianaPlantago monosperma

Euphrasia sp

Taraxacum dissectum

Lotus corniculatus

Hieracium lactucella

Antennaria dioica

Polygala calcarea

Geum montanum

Thymus pulegioidesNardus stricta

Phyteuma hemisphaericum

Sheep

Axis 1

Axi

s 2

Cattle Festuca nigrescens

Sebastià et al. in press Appl.Veg.Sci.

5

CASTELLDANS

MONEGROS

VILAMAJOR

BOIXOLS

ALINYA

Barcelona

Locations = blocksLocations = blocks

CASTELLDANS

MONEGROS

VILAMAJOR

BOIXOLS

ALINYA

Barcelona

Locations = blocksLocations = blocks

CASTELLDANS

FRAGA

VILAMAJOR

BOIXOLS

ALINYÀ

Barcelona

Abandonat Moderadament pasturat

Frequentmentpasturat

312 m a.s.l.

C-15®

1354 m a.s.l. 2050 m a.s.l.

de Bello, Leps & Sebastià 2007 J.Veg.Sci.

Obac

Solell

Abandoned Low High Abandoned Low High

Grazing gradient Grazing gradient

Dry locations Moist locations

de Bello, Leps & Sebastià 2006 EcographyLocation x Grazing P = ***

6

Species composition and diversity

Climate Land use

Biotic functional traits

Ecosystem processes

Regional processes

Ecosystem goods & services

Biotic functional traitsBiotic functional traits

450 500 550 600 6500

20

40

60

80

100

450 500 550 600 650Water input (mm)

0

20

40

60

80

Pre

dict

ed b

iom

ass

prop

ortio

n (%

)

Location: Upland

450 500 550 600 650450 500 550 600 650Water input (mm)

Location: LowlandForbs

GrassesSedges

Sebastià 2007 J.Appl.Ecol.

Climatic gradient

*(-)

**(-)

**(-)

***(-)

***(-)

***(-)

Llenyós

N.S.N.S.N.S.N.S.N.S.N.S.Espinós

N.S.*(+)

*(+)

**(+)

*(+)

***(+)

Planta baixa

N.S.**(+)

**(+)

***(+)

***(+)

***(+)

Vida curta

Loc 5Loc 4Loc 3Loc 2Loc 1TotalRespostapasturatge

de Bello, Leps & Sebastià 2005 J.Appl.Ecol. Species composition

and diversity

Climate Land use

Biotic functional traits

Ecosystem processes

Regional processes

Ecosystem goods & servicesEcosystem processesEcosystem processes

0 5 10 15 20 25 30 35

Eje Y

0

500

1000

1500

Eje

Y

biomh1upNo. species per plotpbioh1upNo. species per plot

Upland - Harvest 1

No. Species per plot

Abo

vegr

ound

yie

ld (g

m-2

)

0 5 10 15 20 25 30 35

Eje Y

0

500

1000

1500

Eje

Y

biomh1loNo. species per plotpbioh1loNo. species per plotbiomh1upNo. species per plotpbioh1upNo. species per plot

Lowland - Harvest 1

Upland – Harvest 1

No. Species per plot

Abo

vegr

ound

yie

ld (g

m-2

)

0 5 10 15 20 25 30 35

Eje Y

0

500

1000

1500

Eje

Y

biomh1loNo. species per plotpbioh1loNo. species per plotbiomh1upNo. species per plotpbioh1upNo. species per plotbiomh2upNo. species per plotpbioh2upNo. species per plot

Lowland - Harvest 1

Upland – Harvest 1

Upland – Harvest 2

No. Species per plot

Abo

vegr

ound

yie

ld (g

m-2

)

0 5 10 15 20 25 30 35

Eje Y

0

500

1.000

1.500

Eje

Y

biomh1loNo. species per plotpbioh1loNo. species per plotbiomh1upNo. species per plotpbioh1upNo. species per plotbiomh2upNo. species per plotpbioh2upNo. species per plotbiomh2loNo. species per plotpbioh2loNo. species per plot

Lowland - Harvest 1

Lowland – Harvest 2

Upland – Harvest 1

Upland – Harvest 2

No. species per plot

Abo

vegr

ound

bio

mas

s (g

m-2

)

Location <0.001Harvest 0.828No. species <0.001Location x harvest 0.033Location x No. species 0.802Loc. X harvest x No. sp 0.014

Sebastià et al. 2004 GSE

0 500 1000 1500 2000 2500

Belowground biomass, g m-2

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

Abo

vegr

ound

bio

mas

s, g

m-2

LocationUplandLowland

7

•Tilman et al. 2006 ScienceC sequestration (Mg ha-1 yr-1)

soil root

Aboveground productivity

•Röscher et al. 2005 Ecology Letters

Soy et al. in prep.

CARBOMONT

Vall d’Alinyà_2004

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

0 100 200 300 400

Reco_orNEE_or_fMDSGPP_or_MDS

0

20

40

60

80

100

120

140

0 50 100 150 200 250 300 350 4000

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000LE_fPrecip_Accum

Tenhunen et al. in prep.Soy-Massoni et al. in prep.

Species composition and diversity

Climate Land use

Biotic functional traits

Ecosystem processes

Regional processes

Ecosystem goods & services

Regional processesRegional processes

Garcia-Pausas et al. 2007 Biogeochemistry

Barcelona

PASTUS database

Eastern

N-EasternCentral

Western

W-Atlantic

South East

8

750 1000 1250 1500 1750 2000 2250

MAP

2

4

6

8

10

MA

T

Sector

CentralEasternNorth-Eastern

West-AtlanticWestern

Mean Altitude

West-Atlantic 1300 mWestern 1500 mCentral 2000 mEastern 2000 mNorth-Eastern 2000 m

Carboni orgànic al sòl - SOCS

0.00890.0113<.00010.28400.00020.89810.00160.03000.02930.07080.01060.03050.00220.00530.00290.00210.00660.0344

MAPMATMSPMSTSlangAltitudeSlopeProtectedConvexityMixed grazingCattle grazingSheep grazingStocksMST x StocksAltitude x StocksSlope x StocksSlope x CattleSlope x Sheep

P-valueParameter • SOCS presenten interaccions complexes amb el clima

• La presència de bestiar millora l’efecte negatiu dels pendents

• Increments en la pressióramadera amplifica l’efecte negatiu del pendent

Sebastià et al. in prep.

Species composition and diversity

Climate Land use

Biotic functional traits

Ecosystem processes

Regional processes

Ecosystem goods & services

Ecosystem goods & services

Ecosystem goods & services

Ecosystem goods & services

••AgronomicalAgronomical

ProductivityForage quality

••EcologicalEcological

Water cyclingSoil carbon sequestration

Ecosystem goods & services

AustraliaCanadáEEUU

COST 852

L2L1Legume

G2G1Grass

Slow-growing

Fast-growing

0

2

4

6

8

10

12

14

0 8

Ave

rege

Tot

al Y

ield

(t h

a-1)

ME NE DM MM

P < 0.01 P < 0.01 P < 0.01 NS

Kirwan, Lüscher, Sebastià et al. 2007 J.Ecol.

En resum…

9

1- Les pastures de muntanya mediterrània són molt vulnerables al canvi climàtic

2- Els ecosistemes mediterranis tenen una rica biodiversitat lligada a patrons ambientals complexos…

CONCLUSIONS

3- … però aquesta biodiversitat, i els bens i serveis que proporciona, estan altament amenaçats pel canvis d’ús i climàtic

4- Cal dissenyar mesures imaginatives per assegurar aquests bens!

Gràcies per la vostra atenció......i al tots els col·laboradors i patrocinadors!

S’esperen interaccions entre canvi climàtic i d’ús … La diversitat funcional s’espera

es relacioni amb la d’espècies …

10

de Bello, Leps & Sebastià 2006 Ecography

Barreges d’espècies

Medicagosativa

Medicagosativa

Trifoliumrepens

Trifoliumrepens

L2

Medicagotruncatula

Trifoliumpratense

Trifoliumpratense

Trifoliumpratense

L1

Dactylisglomerata

Dactylisglomerata

Dactylisglomerata

Poapratensis

G2

Loliumrigidum

Loliumperenne

Loliumperenne

Phleumpratense

G1

Alfalfa dry

Alfalfamoist

MidEurope

NorthernEurope

Species

DIVERSITAT

VEGETAL R & E

PRODUCTIVITAT

INVASIBILITAT

PLAGUES

FERTILITAT

EMERGEMitjana: 15.3 kg C m-2

Rang: 6.5 - 30 kg C m-2

Garcia-Pausas et al. 2007 Biogeochemistry