--Interacciones planta-Interacciones planta-suelo y suelo y

la desertificación en los la desertificación en los ecosistemas áridos del ecosistemas áridos del

Mediterráneo.Mediterráneo.

Interacciones planta-suelo en el Interacciones planta-suelo en el bosque y matorral mediterráneo. bosque y matorral mediterráneo.

Impactos del cambio climáticoImpactos del cambio climático

Adaptaciones de las plantas en Adaptaciones de las plantas en mediterráneo áridomediterráneo árido..

Las plantas han evolucionado en condiciones de baja Las plantas han evolucionado en condiciones de baja disponibilidad de agua del suelo y nutrites y han disponibilidad de agua del suelo y nutrites y han adquirido una serie de adaptaciones:adquirido una serie de adaptaciones:

Ejercen una fuerte Ejercen una fuerte retroalimentación en la fertidad, la retroalimentación en la fertidad, la estructura, y la protección del suelo . estructura, y la protección del suelo .

Rasgos adaptativosRasgos adaptativos permiten a las plantas permiten a las plantas maximizar maximizar el uso de los recursosel uso de los recursos escasos. escasos.

Sistemas de Sistemas de raíces profundasraíces profundas permiten permiten la captación de la captación de agua desde las capas profundas del suelo en épocas de agua desde las capas profundas del suelo en épocas de sequíasequía, cuando el capas superiores se agota el agua., cuando el capas superiores se agota el agua.

Otras adaptaciones a la falta de aguaOtras adaptaciones a la falta de agua

Mejora capacidad de retención aguaMejora capacidad de retención agua: Aumento de la capacidad : Aumento de la capacidad de la turgencia celular mediante la mejora de la concentración de la turgencia celular mediante la mejora de la concentración de metabolitos y azúcares solubles en aguade metabolitos y azúcares solubles en agua

Reducción de la pérdida de agua: Reducción de la pérdida de agua: Reduciendo la actividad Reduciendo la actividad metabólicametabólica

Protección contra estrés oxidativo: Protección contra estrés oxidativo: mecanismos antioxidantes.mecanismos antioxidantes. Estructuras mecánicas: Estructuras mecánicas: La plasticidad del sistema radical, La plasticidad del sistema radical,

cutícula gruesa en hojas, la alta densidad de tricomas, alta cutícula gruesa en hojas, la alta densidad de tricomas, alta plasticidad de la morfología y tamañoplasticidad de la morfología y tamaño

Control del transporte de aguaControl del transporte de agua: mantenimiento de elevación : mantenimiento de elevación del agua, gran resistencia a la cavitación del xilema y alto del agua, gran resistencia a la cavitación del xilema y alto control estomáticocontrol estomático

Estas adaptaciones contribuyenEstas adaptaciones contribuyen al éxito de las al éxito de las especies que coexisten en especies que coexisten en evitar la evitar la competencia de los recursos del suelocompetencia de los recursos del suelo por la por la explotación diferencial en espacio (explotación diferencial en espacio (capas de la capas de la tierratierra) y el tiempo () y el tiempo (estacionesestaciones), entre las ), entre las plantas y los rasgos del suelo (plantas y los rasgos del suelo (nutrientesnutrientes).).

Mientras tanto Mientras tanto una mayor asignación de recursos a las una mayor asignación de recursos a las raíces y las enzimas del sueloraíces y las enzimas del suelo ayudan a ayudan a proteger proteger contra la erosión del suelo ycontra la erosión del suelo y mejorar la fertilidad y la mejorar la fertilidad y la capacidad del suelo para retener el aguacapacidad del suelo para retener el agua..

A largo plazo, la A largo plazo, la adaptación evolutiva a la sequíaadaptación evolutiva a la sequía de de plantas mediterráneas les permite hacer frente a los plantas mediterráneas les permite hacer frente a los incrementos moderados de sequía.incrementos moderados de sequía.

Otras Otras especies más sensiblesespecies más sensibles muestran disminución muestran disminución de su crecimiento y aumentan su mortalidad por la de su crecimiento y aumentan su mortalidad por la sequía. sequía.

La sequía mejora la asignación de N al sistema La sequía mejora la asignación de N al sistema de la raízde la raíz, que aumenta la capacidad de , que aumenta la capacidad de absorción de agua.absorción de agua.

En sitios con En sitios con plantas mas xerófilasplantas mas xerófilas, , la la desertificación es resultado desertificación es resultado de interacciones de interacciones sinérgicas entre algunos procesos sinérgicas entre algunos procesos relacionados, como el relacionados, como el aumento de la sequía, aumento de la sequía, lluvias torrenciales y las perturbaciones lluvias torrenciales y las perturbaciones humanas humanas como la agricultura y ganadería no como la agricultura y ganadería no sostenible.sostenible.

Degradación de las formaciones Degradación de las formaciones vegetalesvegetales

Simplificación de la estructura, diversidad y Simplificación de la estructura, diversidad y funciones ecológicas, así como la disminución de su funciones ecológicas, así como la disminución de su capacidad de conservar el suelo y de almacenar y capacidad de conservar el suelo y de almacenar y asegurar la infiltración profunda del agua de lluviaasegurar la infiltración profunda del agua de lluvia. .

Es un proceso que Es un proceso que se realimentase realimenta pues el pues el empobrecimiento del medio hace cada vez más difícil empobrecimiento del medio hace cada vez más difícil la recuperación de las agrupaciones iniciales. la recuperación de las agrupaciones iniciales.

El problema de la degradación de las cubiertas El problema de la degradación de las cubiertas vegetalesvegetales se produce cuendo sobrepasa el límite o se produce cuendo sobrepasa el límite o ““umbral de reversibilidadumbral de reversibilidad”, impidiéndose la ”, impidiéndose la regeneraciónregeneración

Cambios actuales, alteración del Cambios actuales, alteración del ecosistema.ecosistema.

Varios estudios han observadoVarios estudios han observado una fuerte una fuerte interdependencia entre los cambios en la comunidad interdependencia entre los cambios en la comunidad de plantas y los cambios en las propiedades del suelode plantas y los cambios en las propiedades del suelo en ecosistemas mediterráneosen ecosistemas mediterráneos

Gran capacidad de coexistirGran capacidad de coexistir para evitar la para evitar la competencia por los recursos del suelo.competencia por los recursos del suelo.

La evitación de estructuras superpuestas del sistema La evitación de estructuras superpuestas del sistema de la raízde la raíz ha sido ampliamente observado entre los ha sido ampliamente observado entre los diferentes tipos de plantas, como entre los árboles y diferentes tipos de plantas, como entre los árboles y gramíneas.gramíneas.

Relación planta-sueloRelación planta-suelo Algunas propiedades químicas y físicas importantes Algunas propiedades químicas y físicas importantes

de los suelos están determinados en gran medida por de los suelos están determinados en gran medida por la cubierta vegetal :la cubierta vegetal :

Disponibilidad de nutrientesDisponibilidad de nutrientes ErosionabilidadErosionabilidad Contenido de humedadContenido de humedad La capacidad de infiltración del aguaLa capacidad de infiltración del agua La cantidad y la calidad nutricional de carbono La cantidad y la calidad nutricional de carbono

orgánico del sueloorgánico del suelo CationesCationes: capacidad de intercambio, pH: capacidad de intercambio, pH Micorrizas: Micorrizas: simbiosis con raicessimbiosis con raices

ConsecuenciasConsecuencias

Los cambios en estos suelosLos cambios en estos suelos puedepuede Afectar la Afectar la cobertura vegetal.cobertura vegetal. Alterar Alterar las comunidades de plantas y la las comunidades de plantas y la

estructura del sueloestructura del suelo y función en este tipo de y función en este tipo de ecosistemas.ecosistemas.

Estrategias de regeneraciónEstrategias de regeneración

Especies mediterráneas también difieren en su Especies mediterráneas también difieren en su capacidad para regenerarsecapacidad para regenerarse. .

Algunas especies son capaces de Algunas especies son capaces de regenerarse regenerarse porpor brotación.brotación.

Otros pueden Otros pueden regenerarse a partir de semillasregenerarse a partir de semillas. . Frecuentemente Frecuentemente coexisten en equilibrio coexisten en equilibrio

competitivocompetitivo.. Les afectan perturbaciones naturalesLes afectan perturbaciones naturales: : períodos períodos

secos graves, incendios , y la presión de secos graves, incendios , y la presión de herbívoros. herbívoros.

DehesaDehesa

Constituye amplias áreas de cobertura en el sur Constituye amplias áreas de cobertura en el sur de Europa y forman un sistema en particular de Europa y forman un sistema en particular donde donde las actividades humanas contribuyen a las actividades humanas contribuyen a mantener el ecosistema con una cubierta de mantener el ecosistema con una cubierta de plantaplanta en relación similar a la estructura de la en relación similar a la estructura de la sabana.sabana.

Impactos del cambio climáticoImpactos del cambio climático El aumento de la sequíaEl aumento de la sequía es uno de los mayores es uno de los mayores

problemas junto con problemas junto con desertificacióndesertificación, ya que la escasez , ya que la escasez de de agua es la restricción principal en la región agua es la restricción principal en la región mediterráneamediterránea

Se espera que la sequía debe ir acompañada de Se espera que la sequía debe ir acompañada de lluvias lluvias torrenciales,torrenciales, eventos ya frecuentes, aumento de la eventos ya frecuentes, aumento de la erosiónerosión

Durante el último siglo, Durante el último siglo, las temperaturas muestran las temperaturas muestran una tendencia general hacia el calentamientouna tendencia general hacia el calentamiento

La precipitación a largo plazo tiene tendencia a la La precipitación a largo plazo tiene tendencia a la bajabaja, principalmente en la , principalmente en la estación secaestación seca

Los efectos del cambio climático Los efectos del cambio climático sobre el suministro de nutrientessobre el suministro de nutrientes

En Zonas mediterráneas pueden depender de una En Zonas mediterráneas pueden depender de una relación relación entre calentamiento y los efectos de la sequía entre calentamiento y los efectos de la sequía

Las concentraciones de nutrientesLas concentraciones de nutrientes es el resultado de es el resultado de la la biomasa, de la captación de nutrientes y el crecimiento por biomasa, de la captación de nutrientes y el crecimiento por fotosíntesisfotosíntesis

El aumento de las temperaturas y la escasez de aguaEl aumento de las temperaturas y la escasez de agua en estos en estos ecosistemas ecosistemas reducirá aún más la capacidad de agua del suelo reducirá aún más la capacidad de agua del suelo mediante el aumento de la evapotranspiraciónmediante el aumento de la evapotranspiración

Es muy probable el Es muy probable el resultado de un despliegue en la absorción resultado de un despliegue en la absorción de nutrientes por las raíces y en el movimiento de estos de nutrientes por las raíces y en el movimiento de estos nutrientes a los brotesnutrientes a los brotes, que tiene efecto negativo, que tiene efecto negativo

El calentamiento también puede tener un efecto directo El calentamiento también puede tener un efecto directo durante los inviernos fríos y húmedos por las durante los inviernos fríos y húmedos por las actividades actividades crecientes de enzimas del suelocrecientes de enzimas del suelo puede extender los períodos de puede extender los períodos de crecimiento.crecimiento.

Aumento del CO2Aumento del CO2

La disminución de la precipitación total y / o disponibilidad de La disminución de la precipitación total y / o disponibilidad de suelo agua proyectada para las próximas décadas puede llegar suelo agua proyectada para las próximas décadas puede llegar a ser aún más drásticaa ser aún más drástica bajo bajo condiciones más calientes, con una condiciones más calientes, con una atmósfera rica en CO2 y aumento de demanda de aguaatmósfera rica en CO2 y aumento de demanda de agua

Las concentraciones de CO2, la sequía y el calentamiento Las concentraciones de CO2, la sequía y el calentamiento sugieren que la mayoría de los escenarios futuros de la sequía sugieren que la mayoría de los escenarios futuros de la sequía combinada con calentamiento y / o con el aumento de combinada con calentamiento y / o con el aumento de concentraciones atmosféricas CO2 concentraciones atmosféricas CO2 puede implicar puede implicar fuertes fuertes impactos en suelo-agua, déficit y el uso del agua en los árboles impactos en suelo-agua, déficit y el uso del agua en los árboles de los bosques mediterráneos mediante el aumento de déficit de los bosques mediterráneos mediante el aumento de déficit hídrico del suelo. hídrico del suelo.

Efectos del incremento del CO2 en Efectos del incremento del CO2 en sistema planta-suelo mediterráneossistema planta-suelo mediterráneos

Patrones de vegetación espaciales y Patrones de vegetación espaciales y la inminente desertificación en la inminente desertificación en

ecosistemas áridos mediterráneosecosistemas áridos mediterráneos Los seres humanos y el clima afectan a los Los seres humanos y el clima afectan a los

ecosistemas y sus serviciosecosistemas y sus servicios puede implicar puede implicar transiciones continuas y discontinuas de un transiciones continuas y discontinuas de un estado estable a otroestado estable a otro

ÁMBITO DE ESTUDIOÁMBITO DE ESTUDIO

En tres ecosistemas áridos mediterráneos en España, Grecia y En tres ecosistemas áridos mediterráneos en España, Grecia y MarruecosMarruecos, , se encontró que:se encontró que:

El parche de tamaño distribución de la vegetación sigue una El parche de tamaño distribución de la vegetación sigue una ley de potenciasley de potencias. El uso de un modelo estocástico, muestra que . El uso de un modelo estocástico, muestra que las interacciones positivas locales entre las plantas puede las interacciones positivas locales entre las plantas puede explicar tales distribuciones de la ley de potenciaexplicar tales distribuciones de la ley de potencia. .

Además, Además, con el aumento de la presión de pastoreocon el aumento de la presión de pastoreo, los datos , los datos de campo revelaron de campo revelaron desviaciones consistentes de leyes de desviaciones consistentes de leyes de potencia.potencia.

Cuando el pastoreo era mayor en el modeloCuando el pastoreo era mayor en el modelo, se encontró que , se encontró que estas desviaciones ocurren siempreestas desviaciones ocurren siempre, sólo se produjo cerca de la , sólo se produjo cerca de la transición al desiertotransición al desierto, independiente del tipo de transición, e , independiente del tipo de transición, e independientemente de la cobertura vegetal. independientemente de la cobertura vegetal.

Por lo tanto, proponen quePor lo tanto, proponen que las las distribuciones de parches de distribuciones de parches de tamaño pequeñotamaño pequeño puede ser una puede ser una señal de señal de advertencia para el inicio advertencia para el inicio de la desertificaciónde la desertificación

Prevenir desertificación mediante Prevenir desertificación mediante estudiosestudios

Es de suma importancia Es de suma importancia encontrar señales de encontrar señales de alerta temprana de transiciones que pueden alerta temprana de transiciones que pueden alterar los servicios de los ecosistemasalterar los servicios de los ecosistemas

Las pérdidas que causan los recursos Las pérdidas que causan los recursos ecológicos y económicos en estos ecológicos y económicos en estos ecosistemas ecosistemas áridos, que se pueden convertir en desiertosáridos, que se pueden convertir en desiertos

Cómo la organización espacial de la Cómo la organización espacial de la vegetación esvegetación es

influenciado por el grado de estrés influenciado por el grado de estrés externoexterno

Investigaron mediante la combinación de modelado y Investigaron mediante la combinación de modelado y datos de campo de los tres ecosistemas áridosdatos de campo de los tres ecosistemas áridos : :

Recogieron datos con respecto al pastoreo de la Recogieron datos con respecto al pastoreo de la presión de ganadopresión de ganado

Analizaron el número y el tamaño de los parches de Analizaron el número y el tamaño de los parches de vegetación y estudiaron el número de parches como vegetación y estudiaron el número de parches como una función de sus tamañosuna función de sus tamaños

Para identificar los mecanismos Para identificar los mecanismos responsables de la generación de la responsables de la generación de la ley de potencia y sus desviaciones:ley de potencia y sus desviaciones:

Construyeron un modelo espacial de los ecosistemas Construyeron un modelo espacial de los ecosistemas áridos:áridos:

El modelo describe los ecosistemas áridos comoEl modelo describe los ecosistemas áridos como hábitats de parches-estructuradoshábitats de parches-estructurados, en la que cada , en la que cada parche está ocupada por vegetación, vacante por la parche está ocupada por vegetación, vacante por la vegetación o degradada. vegetación o degradada.

En cada paso de tiempo, En cada paso de tiempo, el estado de cada célula el estado de cada célula puede cambiar con una probabilidad por unidad de puede cambiar con una probabilidad por unidad de tiempotiempo, dependiendo del estado de el parche y sus , dependiendo del estado de el parche y sus vecinos. vecinos.

Las plantas se reproducen mediante la difusión de Las plantas se reproducen mediante la difusión de semillas a lo largo de la redsemillas a lo largo de la red..

Si aumenta la presión de pastoreoSi aumenta la presión de pastoreo, más fuerte afecta a , más fuerte afecta a la vegetación local, se requieren interacciones para la vegetación local, se requieren interacciones para mantener el sistema en un estado vegetación similar. mantener el sistema en un estado vegetación similar.

Si la fuerza de las interacciones positivas locales Si la fuerza de las interacciones positivas locales sigue siendo el mismosigue siendo el mismo (sin adaptación de las plantas), (sin adaptación de las plantas), hay un nivel de pasto en el que hay un nivel de pasto en el que las interacciones las interacciones positivas locales no pueden evitar que la vegetación positivas locales no pueden evitar que la vegetación valla a la extinción.valla a la extinción.

En estos Ecosistemas áridos mediterráneos en que el En estos Ecosistemas áridos mediterráneos en que el aumento de rebañosaumento de rebaños potencia la presión de pastoreo a potencia la presión de pastoreo a las distribuciones de parches de tamaño que se las distribuciones de parches de tamaño que se desvían de las leyes de energíadesvían de las leyes de energía, debido a una , debido a una disminución en la frecuencia de los parches de gran disminución en la frecuencia de los parches de gran tamaño.tamaño.

El aumento de la aridezEl aumento de la aridez puede entonces conducir a la puede entonces conducir a la desertificación de una manera discontinuadesertificación de una manera discontinua, donde la , donde la posibilidad de recuperación será baja.posibilidad de recuperación será baja.

Modelo de simulaciónModelo de simulación

Los resultados mostraron que las transiciones de una Los resultados mostraron que las transiciones de una vegetación a un estado desierto podría ser continuo o vegetación a un estado desierto podría ser continuo o discontinuodiscontinuo

A baja presión de pastoreoA baja presión de pastoreo, la densidad de la vegetación , la densidad de la vegetación disminuye gradualmente hacia cero con el aumento de la disminuye gradualmente hacia cero con el aumento de la aridez aridez

Si la presión de pastoreo es altaSi la presión de pastoreo es alta, la densidad de la vegetación , la densidad de la vegetación sufre transiciones discontinuas con el aumento de la aridezsufre transiciones discontinuas con el aumento de la aridez

Cuando la mortalidad es más alta debido a pastoreoCuando la mortalidad es más alta debido a pastoreo, las células , las células vegetales que no tenga tiempo para formar parches viables vegetales que no tenga tiempo para formar parches viables antes de que mueran dependerá de la densidad inicial de la antes de que mueran dependerá de la densidad inicial de la vegetación, lo que lleva a vegetación, lo que lleva a biestabilidadbiestabilidad

La localización de la desviación a La localización de la desviación a una ley de potencia a lo largo de las una ley de potencia a lo largo de las

transiciones entransiciones enel modeloel modelo

Cómo las desviaciones consistentes de leyes Cómo las desviaciones consistentes de leyes de potencia se refieren exactamente a la de potencia se refieren exactamente a la desertificación en el campodesertificación en el campo, es una importante , es una importante pregunta para la investigación futura,pregunta para la investigación futura, porque porque los resultados del modelo sugieren que tales los resultados del modelo sugieren que tales desviaciones pueden ser señales de alerta desviaciones pueden ser señales de alerta temprana de la desertificación de ecosistemas temprana de la desertificación de ecosistemas áridos.áridos.

ConclusionesConclusiones

Los ecosistemas áridos Los ecosistemas áridos se encuentran entre losse encuentran entre los ecosistemas más sensibles al cambio climático global.ecosistemas más sensibles al cambio climático global.

De alta presión de pastoreo De alta presión de pastoreo empuja ecosistemas empuja ecosistemas áridos hacia eláridos hacia el borde de la extinción borde de la extinción

El aumento de la aridez El aumento de la aridez puede entoncespuede entonces conducir a la conducir a la desertificación de una manera discontinua, desertificación de una manera discontinua, donde la donde la posibilidad de recuperación será baja.posibilidad de recuperación será baja.

Se deben aplicar modelos de gestión sostenible, Se deben aplicar modelos de gestión sostenible, midiendo las lluvias y el tamaño de los parches de midiendo las lluvias y el tamaño de los parches de vegetación.vegetación.

Efecto del cambio global en los ecosistemas. Máster en cambio global: Efecto del cambio global en los ecosistemas. Máster en cambio global: Recursos naturales y sostenibilidad. Universidad de CórdobaRecursos naturales y sostenibilidad. Universidad de Córdoba

Pedro Miguel Pérez GuerreroPedro Miguel Pérez Guerrero

Bibliografía

-Plant-soil interactions in Mediterranean forest and shrublands: impacts of climatic change. J. Sardans&J. Peñuelas. Marschner review-Spatial vegetation patterns and imminent desertification in Mediterranean arid ecosystems. Sonia Ke´fi , Max Rietkerk, Concepcio ´n L. Alados, Yolanda Pueyo, Vasilios P. Papanastasis, Ahmed ElAich & Peter C. de Ruiter. Nature