Introducción al cambio global en el mediterráneoimedea.uib-csic.es/master/cambioglobal/Modulo_V_cod101618/Cambio... · el riesgo de especies invasoras en ... preservación a largo

1

2- Introducción al cambio global en el mediterráneo

Fernando Valladares

MASTER en Cambio Global UIMP – CSIC 3.01. Cambio global y ecosistemas terrestres mediterráneos

La meteorología pulverizarécords

• Olas de calor sofocante. Temperaturas gélidas. Precipitaciones catastróficas. Vientos huracanados. Los registros climáticos de este año son los másextremos desde que se miden.

• La Organización Mundial de Meteorología (OMM), advierte en un informe de récords históricos de lluvias y temperaturas por todo el mundo. En lo queva de año se han cobrado cientos de vidas y hancausado millones de desplazamientos humanos.

• Agosto 2007

15681568: Nostradamus, el fin del mundo en 3797

Frío intenso, fallos en cosechas, pandemias de peste: época propensa al catastrofismo y ávida de profecías

2

Efectos del cambio climático Efectos del cambio

climático

Efectos del clima

Cambio climático

Clima

Partículas de agua en la atmósfera (nubes) - clima

Otras partículas en la atmósfera - ¿ clima ?

En un estudio a largo plazo en Leipzig

La cobertura vegetal

disminuye en 25 años

Matesanz, Broker, Klotz Valladares (en preparacion)

3

La disminución

de la cobertura vegetal se

correlaciona con el

incremento de temperaturas

de Abril



La disminución

de la cobertura vegetal se

correlaciona con el

incremento de radiación



Global warming

pero

“global brightening”



¿ Cual es la causa del cambio en la vegetación ?

Efecto sinérgico temperatura-radiación

La radiación es clima… la polución afecta al clima

de varias formas


4

¿ Oscurecimiento o mas radiación ?

Escalas geológicas vs. ecológicas

De lo global a lo local

Stanhill & Cohen 2002 Wild 2005

HuellasHuellasdel del cambiocambioclimclimááticotico

Cuestion de escala

Valladares 2008

Los reptiles Los reptiles muymuy sensiblessensibles al al cambiocambio climclimááticotico

• Su actividaddepende de la temperaturaambiente

• Depositan sus huevos en nidos subterráneosentre 0 y 40 cm• Su desarrollo embrionario ocurre en los meses máscálidos• Ponen huevos con cáscaras flexibles y permeables• Los huevos intercambian mucho agua con el ambientedel nido• No hay cuidado paterno de los huevos

Algunos rasgos de los reptiles

5

Mortandad de los huevos es muy alta(hasta el 100%) por:

•Predación•Infecciones hongos y bacterias•Alteraciones por raices•Intoxicación•Inundación•Desecación

Un problema adicionalUn problema adicional• El sexo en muchos grupos de reptiles (tortugas,

cocodrilos y lagartos) no está determinado genéticamente

• Es la temperatura durante el desarrollo la que da lugar a machos o a hembras

Huevos incubados a alta temperatura no producenmachos, solo hembras en tortugas de mar

Cortesía Adolfo Marco

La temperatura de las playas de nidificación de las tortugas en el Mediterráneo tienen temperaturas de la arena de 32- 33 °C dando lugar mayoritariamente a hembras.

6

Cambio climCambio climáático y mariposastico y mariposas

Wilson 2005

Peñuelas 2000

7

Las especies forman complejas redes de interacciones

Sanz et al. 2003

Ave m

igra

do

raLa s

incr

on

izaci

ón

es

cru

cial

Peñuelas & Filella. 2001

Salida hojase adelanta

1 a 4 semanas

Floraciónse adelanta

1semana

Caída hojase atrasa

1 a 2 semanas

Calentamientoclimático

Calentamientoclimático

Estación de crecimientose adelanta unas 3 semanas

Aparición y actividadse adelanta

1 a 2 semanas

Migración

adelantos y retrasos

Alteraciones en la sincronizaciónentre niveles tróficos

Alteraciones en la habilidadcompetitiva de las especies

Alteraciones en la sincronizaciónentre niveles tróficos

Alteraciones en la habilidadcompetitiva de las especies

Efectos impredecibles en la comunidad

Incremento del secuestro de carbono(y ciclos globales del nitrógeno y agua)

Consecuenciasecológicas

Fenologíaplantas

Fenologíaanimales

Alteraciones en la estructura y el funcionamiento de los ecosistemas (también efectos en los sistemas humanos, agrícolas, socioeconómicos y sanitarios)

Las mariposas requieren de suplanta nutricia

El clima afecta no solo al desarrollo de la mariposa, sino tambien al de suplanta nutricia. Ambos deben ir acoplados.

Los cambios en la distribucion potencial de la mariposa en un mundo mascálido depende de la planta nutricia… y de los predadores

8

Las plantas necesitan de ciertas mariposas para su

polinizaciónLos cambios en la distribucion potencial de las plantas en un mundo

mas cálido depende de las mariposas … y de los herbívoros

El oso hiberna en funcion del clima• Las poblaciones de mas al sur

hibernan menos… o no hibernan

El oso hiberna en funcion del clima

• El clima afecta no solo a las temperaturasdurante el invierno, sino, sobre todo a la disponibilidad de frutos durante el otoño

Las relaciones son asimétricas

Bascompte y cols. 2006 Science

Si una especie de planta depende mucho de una especie de animal, esta ultima depende poco de ella.

9

La asimetría en las relaciones permite mantener la

biodiversidad

Bascompte y cols. 2006 Science

La asimetría confiere estabilidad ante perturbaciones

y cambios

Intercambio biótico e invasiones biológicas

Algo tan antiguo como el ser humano Disminución de la diversidad vegetal

0

5

10

15

20

25

30

35

Núm

ero

de e

spec

ies

** *

** **

Menorc

a

Mallorc

a

Córceg

a

Cerdeñ

aCret

a

Vilà et al. J. Biogeography

Islas Baleares

Islas Hyère Córcega

Cerdeña

Creta

Lesbos

Con y sin Ailanthus

10

Riqueza de especies invasoras en España

[1,6][7,12][13,18][19,24][25,30][31,36][37,42][43,48][49,54]

Invasive Species Richness

Cortesía de Montse Vila

Con el calentamiento global aumentael riesgo de especies invasoras en

zonas templadas y frias• Bien documentado para comensales de la

especie humana

Con el calentamiento global aumenta el riesgo de especies

invasoras en zonas templadas y frias

• Afecta a las especiesvegetales y en cascada a todo el ecosistema

Cambios uso

Regeneración rápidaSelección de gramíneas

InflamabilidadMicroclima

(Modificado a partir de D’Antonio y Vitousek 1992 )

Vegetaciónleñosa

Fuego Vegetación sabanoide

Interacción fuego-invasión

11

Vitousek (1994)

¿¿ QueQue eses el el cambiocambio global?global?• Cambios a escala global que

afectan al funcionamiento de la Tierra como sistema

• Mucho mas que cambioclimático

• Socio-economico tanto como biofísico

Reid &

Miller(1989)Ejemplos:

• Fijación de nitrogeno• Temperatura• Biodiversidad• Composicion atmósfera• Población• N en zona costera• Cubierta forestal• Explotación de pesquerias

NOAA

U.S. B

ureau of the Census

Mackenzie et al (2002)

Richards (1991), W

RI (1990)

FAO

Los motores de cambio global

• La mayoríase mantienen o aumentanen la mayoría de ecosistemas

Millennium Assessment 2005. UN

Las cuatro combinaciones del Millenium Assessment

• Con el conocimiento de los cambios ambientales acontecidos y con la integración de los principales aspectos socioculturales, la “Evaluación de los Ecosistemas del Milenio” establece cuatrograndes escenarios generales, que no se plantean comopredicciones.

• Los diferentes escenarios suponen un aumento de la globalizacióno de la regionalización,

• Y una actitud de reacción, donde sólo se afrontan los problemascuando se convierten en algo evidente, o una actitud de acción, donde la gestión proactiva de los ecosistemas busca la preservación a largo plazo de los servicios de los ecosistemasantes de que los problemas sean muy graves o irremediables.

• www.maweb.org


• Escenario 1. Manejo Reactivo de los ecosistemas: “Orquestación Global”.– Plantea una sociedad conectada globalmente por el

comercio global y la liberalización económica, quetoma una actitud reactiva para la solución de los problemas de los ecosistemas.

– También toma medidas efectivas para la reducción de la pobreza y las desigualdades y realiza inversionespúblicas en infraestructuras y en educación.

– El crecimiento económico de este escenario es el más alto de los cuatro y se estima que la poblaciónhumana en el 2050 será la más baja.

Global. Reactivo

12


• Escenario 2. Manejo proactivo de los ecosistemas: “Tecno-jardín”. – Representa una sociedad conectada globalmente;

pero que depende de tecnologías “verdes”, y unaactitud proactiva en la resolución de los problemasambientales.

– Depende de ecosistemas altamente gestionados paraproporcionar los servicios de los que depende.

– El crecimiento económico es relativamente alto y tendente a acelerarse, mientras que la población en el 2050 estará en el término medio

Global. Proactivo


• Escenario 3. Manejo Reactivo de los ecosistemas “Orden desde la fuerza”.– Representa un mundo regionalizado y fragmentado,

preocupado por la seguridad y la protección, queenfatiza los mercados regionales, presta pocaatención a los bienes públicos y toma una actitudreactiva frente a los problemas ambientales.

– El crecimiento económico es el más bajo de los cuatro escenarios (especialmente bajo en los paísesen desarrollo) y tiende a disminuir mientras que el crecimiento de población será el más alto.

Regional. Reactivo


• Escenario 4. Manejo Proactivo de los ecosistemas “Mosaico adaptativo”. – Las regiones, a la escala de cuencas hidrográficas,

son el núcleo de la actividad política y económica. – Las instituciones locales se fortalecen y las

estrategias locales de manejo de los ecosistemas son comunes. Las sociedades desarrollan un manejoaltamente proactivo de los ecosistemas.

– El crecimiento económico es inicialmente lento perocrece con el tiempo, y la población en el año 2050 escasi tan alta como en el escenario “Orden desde la fuerza”.

Regional. Proactivo

Cuatro mundos posiblesLos escenarios del IPCC-cambio

climático

Los mas usados por modelos de circulacion general (AOGCM) y los modeloes regionales de clima (RCM) son A2 y B2

• Crecimiento rápido (A1): alto consumo, inversion en tecnología, poca protección de la naturaleza (subidatemperaturas para segunda mitad siglo XXI 4.4 C)

• Crecimiento moderado (A2): orientación regional del crecimiento para compensar desigualdades, moderadapreocupación ambiental (subida temperaturas 2.8 C)

• Desarrollo sostenible global (B1): busqueda solucionessociales y medioambientales sostenibles, planteamientosglobales, ligero aumento poblacional que tendería a disminuir, cooperacion, protección de la naturalezaprioritaria (subida temperaturas 3.1 C)

• Desarrollo sostenible local (B2): las menores emisiones, pensamiento local, economia sostenible, poblacionestable, bienestar social y protección de la naturalezaserían prioritarias (subida temperaturas 2.1 C)

13

CascadaCascada de de incertidumbreincertidumbre en el en el ananáálisislisis de de los los impactosimpactos del del cambiocambio climclimááticotico

Escenarios Respuesta del Sensibilidad del Escenarios regionales Rango de de emisión ciclo del C clima global de cambio climático impactos posibles

La diferencia con Nostradamus

INCERTIDUMBRES DEL CAMBIO GLOBALINCERTIDUMBRES DEL CAMBIO GLOBAL

Estimas climaticas globales para el siglo XXI (escenario A2)

Reduccion de lluvias (> 10%)

Incremento de temperatura (> 3 ºC)

Alteraciones en el ciclo del agua

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Alteraciones en el ciclo del agua Alteraciones en el ciclo del agua

Cambios en la intensidad y Cambios en la intensidad y tipo de las perturbaciones: tipo de las perturbaciones:

cambios en fisonomcambios en fisonomíía, a, funcionamiento y funcionamiento y

biodiversidadbiodiversidad

SE Creta, verano 1968: la herbivoría regula las comunidades vegetales de Pistacia lentiscus

1988: abandono. Se extiende Pinus brutia y aparece Atriplex halimus

1998: el fuego regula las comunidades vegetales

Migraciones altitudinales de ecosistemas

15

El Pinsapo, un abeto andaluz relíctico, indicador del cambio climático

Biogeografía de abetos circum-Mediterraneos

Abies pinsapo

2: A. maroccana; 3: A. tazaotana; 4: A. numídica; 5: A. cilicica; 6: A. normanniana; 7: A. bormuelleriana; 8: A equi-trojani; 9: A. cephalonica; 10 A. boriis-regis; 11 A. nebrodensis.

Mean

Gro

wth

redu

ctio

n (%

) -50

0

50

100

150

(y )

Time (years)1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995

Freq

uenc

y of

tree

sG

C >

100

(%)

0

10

20

30

40

Mean

Time (years)1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000

Tree

-ring

wid

th (m

m)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

19901990

19951995

20002000

Disminución de crecimiento particularmente en años secos

1995 Drought

Cortesía J.A. Carreira

Una serie de factores internos (densidad de la masa) y externos (clima) favorecen patógenos

GAP OPENINGS. MIXED QUERCUS, PINUS, PINSAPO

STANDS?

PROTECTIONMEASURES.

SUCESSFULL,SIMULTÁ-

NEOUS REGENERA-

TION AT THE LANDSCAPE

LEVEL

1950 1980 19901995

DROUGHTCANOPY

CLOSURE, SELF-THINNING DOES

NOT OCCURS

PINSAPOCOVERAGEEXPANSION

MORTALITY BY PATHOGENS

2000

PREPARATIONSTRESS

INDUCTION STRESS

STAND STAGNATION

2004: EXPERIMENTAL

THINNING TREATMENTS

Cortesía J.A. Carreira

16

Los patrones del pasado

Aridificacion del clima acoplada a perturbaciones de origen humano: Quercus siempre verdes reemplazan a los caducifolios

Carrión et al. 2003 The Holocene, 13: 839-849.

DeciduousQuercus

EvergreenQuercus

Fireevidences

Fauna extinta del Sahara. Causa probable la aridificación del clima

La huella humanaCambio climático, extinciones de flora y

fauna

…huella humana ?

Extinciones históricas (s. XVIII-XIX) clima + caza

La huella humanaCambio climático, extinciones de flora y

fauna

Extinciones futuras: cambios de uso + clima

Sean climáticas, directas o indirectas, existen evidencias sobre el efecto humano en la actual extinción masiva

-En mayo de 2002, las Naciones Unidas informa que el ritmo actual de extinción es 100-1000 veces superior al ritmo de fondo

-La mitad de las especies podrían extinguirse en 100 años (25% de los mamíferos en sólo 30 años)

17

El ser humano,El ser humano,una especie mas

RefugiadosRefugiados climclimááticosticos

•El calentamiento global obligará a migrar a 150 millones de personas de aquí a final de siglo, según un informe de la ONU

•Ya hoy el 60% de los movimientos migratorios está causado poreste fenómeno y por desastres naturales, y no por motivos políticos, de violencia o de extrema pobreza.

•La Organización de Naciones Unidas aún no reconoce el estatusde refugiado climático

Interrelaciones entre actividades humanas y Interrelaciones entre actividades humanas y biodiversidadbiodiversidad

El abandono del campo y de los usos tradicionales: ¿hacia donde evolucionan los

nuevos ecosistemas?

18

Valladares (2004)

El bosque mediterrEl bosque mediterrááneo en un escenario de neo en un escenario de cambiocambio 3- Escenarios de

cambio climático y cambio de uso del suelo

Fernando Valladares


National Geographic maps Oct 2007National Geographic maps Oct 2007 National Geographic maps Oct 2007National Geographic maps Oct 2007

19

Estimas climaticas globales para el siglo XXI (escenario A2)



Otros cambios: inicio y fin de la sequía 2060 (A2)

• En sur de Francia y España Central la sequía empieza 3 semanas antes y termina dos semanasantes (desplazamientohacia primavera).• En el Norte del Adriático y Maghreb se retrasa 2-4 semanas(desplazamiento haciaotoño)

Implicaciones económicas• Planificacion de cultivos• Productividad agrícola

Una perturbación asociada al cambio climático

Incremento en las semanas de riesgo de incendio 2060 (A2)

FWI > 15 (fire weather index) tiene en cuenta temperatura, humedad y viento

20

Ocupación del territorio

La huella ecológica• La Huella Ecológica de una

población determinada es el área biológicamente productiva necesaria para producir los recursos que consume y absorber los desechos que genera dicha población

• LA HUELLA ECOLÓGICA DE LA HUMANIDAD EXCEDE LA CAPACIDAD REGENERATIVA DE LA TIERRA

En la región mediterránea en general, y en España en particular

• El Instituto Geográfico Nacional ha coordinado el proyecto CORINE LandCover elaborado en conjunto con todas las Comunidades Autónomas que ha producido y recopilado información sobre ocupacion del territorio en el periodo 1987-2000 y 2000-2005

4 cambios en la ocupación del suelo1. Los cambios más profundos son aquellos

relacionados con la artificialización del suelo, por su carácter de irreversibilidad, tanto en el interior como en la franja litoral.

21

Porcentaje de suelo artificial y formación anual de suelo artificial

• Nuestro país tiene en su tramo mediterráneo, el 34% de su primer kilómetro ocupado por superficies artificiales.

• España es uno de los países que más viviendas construye, con 18,1 nuevas viviendas por mil habitantes/año, frente al ratio europeo de 5,7.

• Se observa una demanda doméstica ascendente centrada en las segundas residencias.

Viviendas secundarias (2001)

Torrevieja 62%

Marbella 26%

Viviendas vacias (2001)

Valencia 65%

Palma 26%

22

• La superficie de suelo artificial en España se incrementó un 29,5% en el periodo 1987/2000 lo que supone un ritmo de crecimiento de 2 ha/ hora. Es decir cada hora se artificializa en España una superficie equivalente a dos campos de futbol.

• Entre las causas principales se encuentra la transformación del modelo urbanístico de ocupación vertical a horizontal.

• Esta tendencia se manifiesta principalmente en regiones del interior como Madrid, y en regiones del litoral, primero en el Mediterráneo y que ahora empiezan a desplazarse al litoral Atlántico y Cantábrico

• Benidorm 1956-2004

España es uno de los países europeos, junto a Irlanda y Portugal, donde más ha crecido la

superficie artificial. • El tipo de crecimiento económico, la

consolidación y profundización del nuevo modelo de ciudad dispersa y la fuerte inversión en infraestructuras durante el periodo 1987-2000 son las causas principales.

• También destaca en la comparación con Europa el fuerte incremento de zonas regadas permanentemente.

2.- Un aumento de los regadíos a partir de zonas de secano, y en muchos casos de zonas con escasez de recursos hídricos.

4 cambios en la ocupación del suelo

23

Regadios en Mar Menor y Acuífero Castilla La Mancha

1984 2005

1975 2005

• Campo de Dalias (Almería) 1956-2004

• Agricultura de regadío bajo plástico

3.- Importantes transformaciones internas en los sistemas forestales, tanto a causa de los incendios como por nuevas reforestaciones.


Incendios devastadoresEspaña y Portugal

verano 2003

Imagen satélite: en rojo, zonas quemadas visible el 19 Enero de 2004http://www.visibleearth.nasa.gov/

24

1956-2004 Reforestación tierras agrícolas marginales

• Larriba (La Rioja)• Pino silvestre

4.- Se observa una disminución de las zonas húmedas naturales y un incremento de las artificiales.


Laguna La Mata (Alicante)Arrozales en marismas del Guadalquivir

1956 2004

1956 2004

Sequía: un balance de lo que llueve y lo que se consume

25

Ecosistemas emergentes

• Definición: ecosistemasderivados directa o indirectamente de lasactividades humanasque reunen unacombinación nueva de especies y que tienenun funcionamientopotencialmente nuevo

• Son cada vez masimportantes en extensión y abundancia

Doble vulnerabilidad a catástrofes

• Cambio climático• Ocupación irracional del territorio

• En sus últimos años Margalef acuñó el término de “inversión del paisaje” para referirse al proceso que presenció durante su vida, y por el que se pasa de un paisaje rural, salpicado de algunos núcleos urbanos aislados, a una megaurbe, donde son las escasas zonas rurales o naturalizadas las que van quedando aisladas.

26

Inversión del paisaje en Madrid• 1956-2004, Villanueva de la Cañada

Urbanismo difuso. Tierras agrícolas a zonas residenciales. Agua riego a agua para el golf

• 1957-2003 Algete (Madrid)

Urbanismo mediterráneo• Ciudades compactas y diversas, frente al

urbanismo difuso

Tomado de Salvador Rueda

El abandono del campo lleva a una reforestación natural

Esparta 1909 –1982. Las dehesas se cierran, los pastos de montaña se sustituyen por robles

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Leña (1961-2002) y población agrícola (1897-2002)

El observatorio de la sostenibilidaden España concluye que

• El crecimiento económico de España se produce a costa, entre otras causas, de la destrucción del territorio, observándose un fuerte acoplamiento entre el aumento del PIB y la destrucción de una parte del territorio

PIB, superficie artificial y emisiones (no incremento de población)

• Si se mantienen las tendencias pueden derivarse riesgos para el futuro, que determinarán un escenario – insostenible desde el punto de vista ambiental – ineficiente desde el punto de vista productivo – insolidario desde el punto de vista social

28

“Salvo proyectos muy puntuales donde puede ser necesaria la construcción de un hotel,en general no es económicamente rentable seguir creciendo en la línea en la que lo estamos haciendo. (...)

Los hoteles pierden rentabilidad, ésa es la realidad”.

José Julián Prieto. Presidente de la Asociación de Hoteleros de la Costa del Sol.

Ordenación del territorio• Todas estas consideraciones llevan a

plantear nuevos rumbos en la ordenación del valioso patrimonio territorial, utilizando adecuados sistemas de planificación y participación social.

• Distintos movimientos (Nueva Cultura del Territorio, estrategias costeras de distintas comunidades Autónomas, o algunos movimientos ciudadanos y de planificación) avanzan en esta dirección de valoración adecuada del territorio.

• En España todavía existe un espacio privilegiado, y hay tiempo y alternativas para evitar su destrucción irreversible.

Dimensión política

• Nuestros políticos deben tomar las decisiones: no es posible la auto-organización del territorio, menos con altas densidades de población.

• Pero los políticos deben oír claramente las prioridades de la sociedad: como queremos ocupar y ordenar nuestro territorio

29

Soluciones ? Corregir las dos tendencias

• Desorganización del territorio

• Artificialización del territorio

Algunas propuestas1. “des-invertir” el paisaje, 2. Maximizar la conectividad entre espacios naturales,3. No ocupar suelos fértiles con viviendas 4. Controlar el desarrollo urbanístico, 5. Reducir la segunda vivienda6. Retornar a situaciones “humanas” en la estructura de

las grandes ciudades con distancias “a pie” y transporte publico

7. Seleccionar enclaves naturales con dos funciones (conservación de capital natural, alerta temprana de cambio global)

8. Dirigir el impacto a zonas de reducido valor natural9. En el Mediterráneo mejorar la cultura del agua

La propuesta final

Un cambio social que conlleve 1. Una toma de conciencia de las profundas

alteraciones del habitat que causan nuestras actividades

2. Un modo de vida congruente con una limitación de recursos (e.g. territorio, agua)

3. Una selección de una clase política comprometida con empresas a largo plazo

30

7-8 Ecofisiología y evolución vegetal.Balance de carbono y de agua del bosque mediterráneo

Fernando Valladares


Efectos del clima en una especie forestal de interés comercial: el pino piñonero

Las grandes piñas suponen un esfuerzo notable para el árbol. Requiere de 3 años

(inducción, floración, maduración)

r 0,90

0

100

200

300

400

200 400 600 800

Precipitación anual (sep.-ago., mm)

Peso

med

io d

e pi

ña (g

)

Vecería en pino piñoneroSerie de 11 años 1994/95-2005/06

Variación del tamaño medio

(Sven Mutke, inédito)

Modelo de cosecha media anual

Montes de Utilidad Pública de Valladolid (16.000 ha P. pinea )

[Archivo del Servicio Territorial de Medio Ambiente: 1960-2000]

peor año < 20 kg/ha

mejor año > 900 kg/ha

Vecería en pino piñonero

Mutke, Gordo, Gil, 2005: Agriculturaland Forest Meteorology 132: 263-272

10

100

1000

1960 1970 1980 1990 2000

P(kg/ha)

Predicción

31

Residuos25%

Pi-1

7%

Tjji-39%

P5i-3

26%

Pocti-4

8%

ln(Pi-3)13%

P5i-4

12%

Modelo de cosecha media anual

Valladolid (16.000 ha) 1960-2000

R2 75%, incluyendo

13% Autocorrelación negativa con la carga de piña año de inducción

+12% P5 Lluvia ene-mayo año inducción

+8% Poct Lluvia octubre año inducción

+26% P5 Lluvia ene-mayo año floración

+9% Tjj Temp. junio/julio año floración

+7% Pa Lluvia sept-ago. año maduración

Mutke, Gordo, Gil, 2005: Agriculturaland Forest Meteorology 132: 263-272


P [mm]

T jj [º C]

log2(P) [kg ha-1]0

150

300

450

600

750

1960 1980 20000

5

10

15

20

25

Tendencias lineales?climáticas 1960-2000

Precipitación anual -15% (-75 mm)

Precipitación primaveral -30% (-71 mm)

Temperatura junio/julio +1,7º C

metidos en el modelo predicen la observada

Tendencia de la cosecha de piña

-35% (-60 kg ha-1)

años 60 >180 kg/ha ⇒ años 90 120 kg/ha


Alteraciones complejas en la productividad y en los ciclos

biogeoquímicos Producción primaria neta anual de la biomasa aérea (PP); temperatura (T) y humedad relativa del suelo media de la estación de crecimiento en cuatro matorrales europeos ordenados de menor a mayor índice de aridez. Comparativa entre los años 2002 (barras blancas, normal) y 2003 (barras negras, ola de calor).

Elaborado a partir de Peñuelas et al. 2007.

Otros cambios: amplitud y variación

32

Cambios en el ritmo y secuencia de eventos climaticos extremos

El calentamiento avanza la fenología (4-5 abril 2007)Una helada tardía retrasa la fenología (21 abril 2007) en NorteamericaEl resultado es un gran daño por congelación de árboles que estaban creciendo (Gu et al 2008)

Cambios en el ritmo y secuencia de eventos climaticos extremos

El resultado es un gran daño por congelación de árboles y plantas herbáceas que estaban creciendo (Gu et al 2008)

Agrupaciones funcionales de especiesEstrategia hídrica

Valladares et al. 2004

• Es bien sabido que las especies difieren en su tolerancia a la sequía y diversos rasgosse han asociado con esta toleranciadiferencial

• Tambien se sabe que los individuos de unadeterminada especie sometidos a sequíamodifican su morfologia y su fisiología

• Sin embargo, dado que las presionesevolutivas y ecológicas difieren, los rasgosinter- e intraespecíficos asociados con la tolerancia a la sequía pueden no coincidir.

33

1. To identify functional traits that are associated with drought tolerance of seedlings across 11 tree species

2. To quantify morphological and physiological responses of seedlings of these species to a realistic water stress

3. To explore the agreement between inter and intraspecific traits and responses associated to drought

Objetivos de un estudio

Valladares & Sanchez-Gomez Plant Biol. 2006

La hipótesis

• Functional interspecific differences associated with drought tolerance match intraspecific responses to drought with regards to physiological parameters but not with regards to morphological parameters, where phylogeny exerts a more important influence


El estudio• To achieve these goals we have

determined survival over the summer, as an estimator of species-specific drought tolerance, together with a number of functional variables in two factorial experiments with tree seedlings.

• Seedlings were grown in two conditions, well-watered and water-stressed, to estimate intraspecificresponses


• Experiment I: four species from the temperate-Mediterranean transition zone

• Quercus pyrenaica• Quercus robur• Pinus sylvestris• Pinus pinaster

• Control (watered every other day to reach 69.5 ± 1.7 % vol. water content, allowed to dry out to 30.2 ± 3.1 % )

• Mild water stress (watered every other day to reach 56.5 ± 5.2 vol. water content allowed to dry out to 18.5 ±4.0 % )


34

• Experiment II: eight Mediterranean species

• Quercus ilex• Quercus faginea• Quercus coccifera• Quercus robur• Arbutus unedo• Viburnum tinus• Pistacia lentiscus• Pistacia terebinthus

• Control (watered every three days to reach 50.5 ± 1.7 % vol. water content, allowed to dry out to 17.5 ± 1.1 % )

• Severe water stress (watered once a week to reach 46.3 ± 5.2 vol. water content and allowed to dry out to 7.4 ±1.0 % )


Resultados (grupos funcionales)

Three main groups:

A. Drought tolerant sps, with high shoot-root and LAR. Wide range of slenderness and sensitivity to high light stress. Two pines, Viburnum and Arbutus

B. Drought intolerant sps, with high growth rates (leading to large plants over the summer) and SLA. Deciduous and semideciduous oaks

C. Intermediate sps, with low slenderness and photochemical efficiency under high light (FvFm). Evergreen oaks and two Pistacia sps


Resultados (grupos funcionales) Conclusiones

1. Plants experiencing drought exhibited reducedgrowth, and low SLA, chlorophyll content, photosynthetic rate and water use efficiency

2. Analogously, drought tolerance was associated with a low growth rate, chlorophyll content, photosynthetic rate and water use efficiency


Cuando la sequía es intensa, el carbono ganado por fotosíntesis es muy bajo en comparación con el agua que se pierde por transpiración

35

Conclusiones

3. Main hypothesis was basically confirmed: while physiological traits of the more drought tolerant species matched physiological responses to water stress, some morphological features such as LAR and shoot-root ratio did not match.

4. There was a distinctive phylogenetic signal in the data, with oaks, pines and other genera being clearly different in their drought tolerance and in their response to drought

5. Our results indicate that drought tolerance is not achieved by a single combination of trait values and that these combinations differ at different levels of analysis, e. g. in inter vs. intra specific comparisons.

DisponibilidadDisponibilidad de de luzluzDisponibilidadDisponibilidad de de aguaaguaAclimataciAclimatacióónn solsol--sombrasombra

Luz y agua interaccionanLuz y agua interaccionany lo hacen desde la hoja hasta el ecosistemay lo hacen desde la hoja hasta el ecosistema

Los problemas entendiendo los efectos aumentan exponencialmente para 2 (o más) factores en interacción

SOL SOMBRA

Interacción clima-cambio de uso: El abandono del campo lleva a una

reforestación natural

Esparta 1909 –1982. Las dehesas se cierran, los pastos de montaña se sustituyen por robles

Estimas climáticas globales para el siglo XXI



36

En conjunto, el cambio global En conjunto, el cambio global traertraeráá a la Europa mediterra la Europa mediterrááneanea

- Mas sombra

a) Abandono de zonas ruralesb) Disminución de la transmisividadc) Aumento de la nubosidad

- Altas temperaturas y disminución de lluvias

Sombra Sombra secaseca

Muchas especies vegetales se establecen a la Muchas especies vegetales se establecen a la sombra. La regeneracisombra. La regeneracióón n natural del bosque natural del bosque

se da en la sombra, pero que ocurre si se da en la sombra, pero que ocurre si éésta es sta es demasiado oscura y seca?demasiado oscura y seca?

La sombra es “buena” Balance competencia-facilitación

Padilla & Pugnaire 2006

37

9-10 Interacciones entre factores.Clima-degradación-fragmentacion. Complejidad

Fernando Valladares


La gestiLa gestióón del bosque es n del bosque es la gestila gestióón de la luz y del n de la luz y del aguaagua

Los reptiles Los reptiles muymuy sensiblessensibles al al cambiocambio climclimááticotico

• Su actividaddepende de la temperaturaambiente Impactos interactivos de los

motores de cambio global en un arbusto de zonas de yesos

Matesanz, Valladares & Escudero (Ecology 2009)

38

Diseño experimental

Sureste de la Comunidad de Madrid; 40º 05’ N, 03º05’E

Región de fuerte tradición agrícola en suelos de yesos

Helianthemum squamatum

Frankeniathymifolia

Helianthemum hirtum

Lepidium subulatum

Launaea resedifolia

Centaurea hyssopifolia

Costra biológica

Centaurea hyssopifolia

2 levels of fragmentation

2 levels of habitat quality

2 levels of water availability (simulation of climate change)

Study site

Dry

High habitat quality

Poor habitat quality

Small fragmentLarge fragment



Mesic Dry Mesic Dry Mesic Dry Mesic

20plants

20plants

20plants

20plants

20plants

20plants

20plants

20plants3x

Experiment layout Fragmentation

► Use of aerial photographs to identifyfragments of contrasting sizes

► Selection of 3 large (20 Ha) and 3 small fragments (0.6 Ha)

39

Habitat quality

Soil fertility

Patch attributes

Dullinger et al. 2007 IPPC 2007

Precipitation change

Water availability manipulation

► Predictions of reduced precipitation in the Mediterranean

And specifically in spring and summer

May and June

Long-term May median

40 mm Precipitation18 mm

Added water24 mm

2005

Precipitation20 mm

Added water20 mm

2006

Long-term June median

31 mm Precipitation14 mm

Added water20 mm

2005

Precipitation17 mm

Added water12 mm

2006

May

June

PRECIPITATION 2005

ExtremelyWet

Very wet

Wet

Normal

Dry

Very dry

Extremely dry

Agencia Estatal de Meteorología.

► One of the driest years over the last 60 years

Importance of extreme events

40

Variables de respuesta

٠ Variables fisiológicas

Máxima eficiencia fotoquímica, Conductancia estomática

SPAD (cantidad de clorofilas), (δ13 C). Fotografía infrarrojos.

Balance de energía

٠ Fitness de la planta

Número total de capítulos por planta

Número de semillas totales, viables, abortadas y parasitadas

Peso de las semillas

Podemos indentificar diferencias de temperatura en plantas de distintos tratamientos

► Lower survival in plants from small fragments and in the plants from poor

habitat quality sites

► Lower growth in plants from poor habitat quality sites in 2005

Survival and growth

Closed capitulum Flowering capitulum Mature capitulum Open capitulum ► Significant advance of the phenophases in

the plots of poor habitat quality and in

the dry treatment

Phenology

Oostermeijer et al. 1994, Franks et al. 2007 Peñuelas 2002, Badeck et al. 2004, Parmesan 2006

► Lower reproductive success (flower number, viable seeds, seed

set, seed mass) in plants from small fragments in both years

Female reproductive success

Agren 1996, Lienert & Fischer 2003, Brys et al. 2006, Leimu et al. 2006

Genetic effects

Environmental effects

41

► Complex responses of C. hyssopifoliato different global change drivers

► Lower survival and lower reproductive success of plants from small fragments suggest a genetic effect of fragmentation: inbreeding depression?

► Advance of phenological phases agrees with other studies and with that predicted for the Mediterranean Basin.

► Not many interactions among drivers, but responses to drivers differed among traits: importance of multifactor studies

► Differences between rare and common gypsum congeners

► Impacts of simultaneous global change drivers on a gypsophile

3. Transgenerational impacts of simultaneous global change drivers

► Interspecific differences of the effects of global change

42

Maternal phenotype

Offspring phenotype

Direct genetic transmission

Genotype

Environment

Non-genetic maternal effects

Genetic maternal effects

Roach & Wulff 1987, Lacey 1998

Study site

Dry



Small fragmentLarge fragment



Mesic Dry Mesic Dry Mesic Dry Mesic

5Maternal plants

5Maternal plants

5Maternal plants

5Maternal plants

5Maternal plants

5Maternal plants

5Maternal plants

5Maternal plants

Maternal environments

Roach & Wulff 1987, Lacey 1998

Experiment layout

► Lower germination percentage of the plants that were in the dry

treatment in the field

► Slower germination rate of the plants from small fragments

Escudero et al. 1999, 2000, Kolb et al. 2005Acosta & Kohashi 1989, Nielsen & Nelson 1998, Luzuriaga et al. 2006a,

Germination percentage and rate

0 10 20 30 40 50 60 70

Days

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

Cum

ulat

ive

Pro

porti

on S

urvi

ving

Large fragment Small fragment

► Higher and faster mortality of the plants from small fragments

Duncan et al. 2004, Aguilar et al. 2006, Lopes and Buzzato 2007

Seedling survival

43

► Higher photosynthetic rate in the plants from large fragments in well-

watered conditions

► Most of the seedlings survived until SWC was below 3%

Valladares & Sánchez 2006, Valladares et al. 2005, Liu et al. 2005

Physiological performance 1. La especie de estudio es sensible a la presencia de los 3 motores de cambio global

2. Existen numerosas interacciones entre los motores de cambio

3. El cambio climático agravará los efectos de motores de cambio como la

fragmentación y la degradación

Matesanz, Valladares & Escudero (en revision.)

Germination

Phenology

Survival

Offspring seedlingsCommon garden

Maternal plants Field conditions

Fragmentation Habitat quality

Reproduction

Physiology

Growth

Water availability

Water availability

Habitat quality

Fragmentation

Global change effects. Summary

Fragmentation: genetic effects

Multifactor experiments

Documents

Introducción al cambio global en el mediterráneoimedea.uib-csic.es/master/cambioglobal/Modulo_V_cod101618/Cambio... · el riesgo de especies invasoras en ... preservación a largo