Estudio del funcionamiento y la estructura espacial de los paisajes urbano - rurales argentinos como base para la generación de pautas de ordenamiento territorial sustentable

El paisaje urbano-rural argentino ha sido sometido a profundos cambios en los últimos años. Entre ellos, la despoblación progresiva de la fase rural como fuente de aumento de la población en la fase urbana y la expansión e intensificación de la agricultura en relación al mercado global han sido los más importantes. Estos cambios modifican los flujos de energía, materia y/o información que vinculan las fases urbana y rural. La posibilidad de lograr un uso sustentable de recursos en un paisaje urbano-rural está asociada al grado de acoplamiento entre las fases, tanto para satisfacer al consumo como para absorber los desechos generados. Sin embargo, esta interrelación entre la demanda de las ciudades sobre la oferta de los ecosistemas que los contienen ha sido poco estudiada. En esta tesis se describen y cuantifican las interacciones, en términos de intercambio de materia y energía, entre una serie de ciudades argentinas de tamaño medio (25 a 41 mil habitante) y sus ecosistemas circundantes. La caracterización del funcionamiento del paisaje se realizó a través de las metodologías de Huella Ecológica y Análisis de Flujos de Materia y Energía. En segunda instancia, la caracterización de la estructura espacial se realizó a través de metodologías geoestadísticas y mediante una modificación de la Huella Ecológica, la cual incorpora la heterogeneidad del paisaje. Los resultados muestran que, en términos funcionales, los paisajes urbanorurales, aunque contrastantes, presentaron características similares: alto consumo energético y gran capacidad de producir bienes agrícolas y/o ganaderos, los cuales son exportados en su mayoría, satisfaciendo también gran parte del consumo local. Sin embargo, todos los paisajes resultaron fuertemente dependientes de sistemas externos, tanto para ubicar su producción como para suplir la demanda energética. A su vez, el consumo de energía muestra un nivel de impacto alto en términos de emisiones de carbono, mostrando un déficit en la capacidad de mitigar estas emisiones a escala de paisaje. El proceso de agriculturización ha generado una homogeneización de los distintos paisajes urbano-rurales, afectando distintos aspectos de los ecosistemas, que generalmente no son considerados en los an⭩sis de la sustentabilidad regionales. Generar cambios en el territorio que permitan aumentar el nivel de vinculación entre las fases urbana y rural así como establecer estrategias para la mitigación de emisiones de carbono puede mejorar considerablemente el nivel de sustentabilidad de los paisajes urbano-rurales

Estudio del funcionamiento y la estructura espacial de los paisajes urbano - rurales argentinos como base para la generación de pautas de ordenamiento territorial sustentable

El paisaje urbano-rural argentino ha sido sometido a profundos cambios en los últimos años. Entre ellos, la despoblación progresiva de la fase rural como fuente de aumento de la población en la fase urbana y la expansión e intensificación de la agricultura en relación al mercado global han sido los más importantes. Estos cambios modifican los flujos de energía, materia y/o información que vinculan las fases urbana y rural. La posibilidad de lograr un uso sustentable de recursos en un paisaje urbano-rural está asociada al grado de acoplamiento entre las fases, tanto para satisfacer al consumo como para absorber los desechos generados. Sin embargo, esta interrelación entre la demanda de las ciudades sobre la oferta de los ecosistemas que los contienen ha sido poco estudiada. En esta tesis se describen y cuantifican las interacciones, en términos de intercambio de materia y energía, entre una serie de ciudades argentinas de tamaño medio (25 a 41 mil habitante) y sus ecosistemas circundantes. La caracterización del funcionamiento del paisaje se realizó a través de las metodologías de Huella Ecológica y Análisis de Flujos de Materia y Energía. En segunda instancia, la caracterización de la estructura espacial se realizó a través de metodologías geoestadísticas y mediante una modificación de la Huella Ecológica, la cual incorpora la heterogeneidad del paisaje. Los resultados muestran que, en términos funcionales, los paisajes urbanorurales, aunque contrastantes, presentaron características similares: alto consumo energético y gran capacidad de producir bienes agrícolas y/o ganaderos, los cuales son exportados en su mayoría, satisfaciendo también gran parte del consumo local. Sin embargo, todos los paisajes resultaron fuertemente dependientes de sistemas externos, tanto para ubicar su producción como para suplir la demanda energética. A su vez, el consumo de energía muestra un nivel de impacto alto en términos de emisiones de carbono, mostrando un déficit en la capacidad de mitigar estas emisiones a escala de paisaje. El proceso de agriculturización ha generado una homogeneización de los distintos paisajes urbano-rurales, afectando distintos aspectos de los ecosistemas, que generalmente no son considerados en los an⭩sis de la sustentabilidad regionales. Generar cambios en el territorio que permitan aumentar el nivel de vinculación entre las fases urbana y rural así como establecer estrategias para la mitigación de emisiones de carbono puede mejorar considerablemente el nivel de sustentabilidad de los paisajes urbano-rurales

Análisis genético de la respuesta de los caracteres ecofisiológicos determinantes del rendimiento en grano a la disponibilidad de nitrógeno en maíz (Zea mays L.)

Un entendimiento del tipo de control genético subyacente a la expresión del rendimiento en grano por planta (RGP) en híbridos de maíz (Zea mays L.) cultivados en condiciones de baja disponibilidad de nitrógeno (N) es crucial para la selección y el desarrollo de genotipos más eficientes en el uso de N. El objetivo de esta tesis fue el estudio de los componentes de la variabilidad genética para componentes numéricos y ecofisiológicos del RGP con atención especial a la expresión de heterosis, tipo de acción génica, y sus interacciones con el ambiente. El estudio consistió de un dialélico completo conducido en condiciones contrastantes de N y disponibilidad de agua para evaluar 25 atributos ecofisiológicos de 6 lineas endocriadas y todos los posibles híbridos simples. Los resultados permitieron (i) demostrar una disminución de la expresión de heterosis en condiciones de restricciones abióticas con efecto predominante sobre la expansión de tejidos, tal como estrés de N o hídrico durante el periodo de crecimiento vegetativo previo a floración; (ii) identificar atributos ecofisiológicos asociados con heterosis para RGP en condiciones de baja pero no de alta disponibilidad de N (i.e. peso grano); (iii) modelar la respuesta de heterosis para RGP a índice ambiental como una relación linear-plateau, identificando un valor umbral por sobre el cual no se observa incremento de heterosis para RGP; (iv) determinar la magnitud y tipo de acción génica de caracteres ecofisiológicos, identificando a la tasa de crecimiento de la espiga durante el periodo crítico como un carácter secundario promisorio dado su fuerte control genético aditivo y asociación con el RGP, así como el índice de área foliar a madurez fisiológica y el peso de grano en condiciones de baja disponibilidad de N. La integración de un modelo genético y ecofisiológico con la finalidad de explorar las relaciones genotipo a fenotipo utilizando los paisajes de adaptación sugiere que atributos tales como la tasa de removilización de N foliar y el N foliar específico podrían ser útiles para la identificación de loci importantes para el control de caracteres cuantitativos en condiciones de baja disponibilidad de N.

Influencia de la heterogeneidad del paisaje sobre la diversidad y la estructura trófica de los ensambles de artrópodos en ambientes agrícolas de la pampa ondulada

Esta tesis estudia los efectos de la heterogeneidad del paisaje (contexto) sobre la diversidad de las especies de artrópodos y su estructura trófica en agro-ecosistemas. Específicamente, se evaluó la función de los habitats no-cultivados adyacentes a los cultivos, como los alambrados, en el mantenimiento de la diversidad artrópodos mediante la modificación de los efectos de derrame (spillover) en las interfaces entre los cultivos y los habitats no-cultivados. A escala de paisaje, se presentan evidencias de la influencia de la heterogeneidad del paisaje sobre los componentes aditivos de la diversidad total (diversidad fÁ) : la riqueza local (diversidad f¿) y el reemplazo de especies (diversidad fÀ). Así, la diversidad fÀ explicó una parte importante de la variación en la diversidad total del paisaje, reflejando los cambios en el área y la densidad de los habitats no-cultivados. A escala de lote, la riqueza local y la estructura trófica de las comunidades de artrópodos variaron en función de la posición en el lote (centro, borde y alambrado) y el tipo del cultivo. Estos resultados indican que los alambrados son elementos clave en los paisajes agrícolas para mantener la riqueza regional de artrópodos. Por otra parte, se demostró que los efectos de spillover modifican los patrones de diversidad incrementando la riqueza de especies en los márgenes de los cultivos, actuando los alambrados como fuente de especies que mitigan el impacto negativo del manejo agrícola. Por último, la riqueza de especies de los ensambles de artrópodos parasíticos aumentó con la heterogeneidad del paisaje. El aumento de la frecuencia de asociaciones minador-parasitoide contribuyó a la regulación biológica de un herbívoro novel. Los resultados presentados aqui son relevantes no solo para los paisajes rurales pampeanos (grano grueso, lotes extensos, uso de la tierra heterogéneo y alta intensificación agricola), sino también para entender los factores que definen la diversidad de los ensambles de artrópodos y su relación con la provisión de servicios ecosistemicos

Influencia de la heterogeneidad del paisaje sobre la diversidad y la estructura trófica de los ensambles de artrópodos en ambientes agrícolas de la pampa ondulada

Esta tesis estudia los efectos de la heterogeneidad del paisaje (contexto) sobre la diversidad de las especies de artrópodos y su estructura trófica en agro-ecosistemas. Específicamente, se evaluó la función de los habitats no-cultivados adyacentes a los cultivos, como los alambrados, en el mantenimiento de la diversidad artrópodos mediante la modificación de los efectos de derrame (spillover) en las interfaces entre los cultivos y los habitats no-cultivados. A escala de paisaje, se presentan evidencias de la influencia de la heterogeneidad del paisaje sobre los componentes aditivos de la diversidad total (diversidad fÁ) : la riqueza local (diversidad f¿) y el reemplazo de especies (diversidad fÀ). Así, la diversidad fÀ explicó una parte importante de la variación en la diversidad total del paisaje, reflejando los cambios en el área y la densidad de los habitats no-cultivados. A escala de lote, la riqueza local y la estructura trófica de las comunidades de artrópodos variaron en función de la posición en el lote (centro, borde y alambrado) y el tipo del cultivo. Estos resultados indican que los alambrados son elementos clave en los paisajes agrícolas para mantener la riqueza regional de artrópodos. Por otra parte, se demostró que los efectos de spillover modifican los patrones de diversidad incrementando la riqueza de especies en los márgenes de los cultivos, actuando los alambrados como fuente de especies que mitigan el impacto negativo del manejo agrícola. Por último, la riqueza de especies de los ensambles de artrópodos parasíticos aumentó con la heterogeneidad del paisaje. El aumento de la frecuencia de asociaciones minador-parasitoide contribuyó a la regulación biológica de un herbívoro novel. Los resultados presentados aqui son relevantes no solo para los paisajes rurales pampeanos (grano grueso, lotes extensos, uso de la tierra heterogéneo y alta intensificación agricola), sino también para entender los factores que definen la diversidad de los ensambles de artrópodos y su relación con la provisión de servicios ecosistemicos

Relación entre la fragmentación del hábitat primario a escala de paisaje y la avifauna dependiente de bosque tropical en la región caribeña de Guatemala

El estudio de los efectos de la modificación del hábitat sobre la diversidad biológica tropical es un tema fundamental para la biología de la conservación. El objetivo principal de este trabajo fue evaluar el efecto de la modificación del bosque tropical a escala de paisaje, y en particular de la fragmentación del bosque, sobre las comunidades de aves en la región caribeña de Guatemala, e identificar los mecanismos ecológicos principales asociados a dichos efectos. Relevé las comunidades de aves en 123 paisajes, y estudié la relación entre: 1) la presencia de 10 especies blanco; 2) la riqueza, abundancia y composición de las aves dependientes de bosque; 3) la dinámica temporal de dicha comunidad; 4) la riqueza de ocho gremios ecológicos, y la variación en la composición y configuración del hábitat en estos paisajes, mediante modelos lineales generalizados y técnicas multivariadas. Concluí que: 1) la persistencia de las aves en paisajes modificados depende de factores que operan a escalas extra-territoriales; 2) el efecto de la cobertura de bosque sobre la comunidad de aves fue mayor, pero hubo fuertes respuestas a la fragmentación y aumentos del perímetro de las especies de interior de bosque, las granívoras, nectarívoras, e insectívoras residentes de follaje y hojarasca; 3) la dinámica comunitaria de los paisajes con cobertura mayor al 40 por ciento, independientemente del grado de fragmentación, fueron muy similares a la del bosque continuo; 4) las especies más vulnerables a la modificación poseen poca capacidad de utilizar hábitats alternativos, impidiendo la suplementación de recursos en éstos y/o restringiendo su dispersión a otros fragmentos; aquellas que se alimentan y anidan en los estratos inferiores del bosque y construyen nidos abiertos son más vulnerables a los efectos bióticos y abióticos de los bordes de bosque; las especies que son miembros comunes de grupos de alimentación son afectadas por mayores requerimientos de área y una menor amplitud de hábitat.

La impronta humana sobre la estructura y el funcionamiento de ecosistemas subtropicales secos

Durante años los ecólogos y biogeógrafos han reconocido a los regimenes climáticos y a las condiciones del substrato como controles dominantes de la estructura y el funcionamiento de los ecosistemas. En la actualidad, un conjunto nuevo de controles emerge de las intervenciones que los humanos imponen (asociadas a la densidad poblacional, la riqueza, y la conectividad del paisaje). En esta tesis se describen el uso del suelo, y las características estructurales y funcionales de la vegetación, y se estudian sus controles biofísicos y humanos en regiones subtropicales secas (con lluvias estivales) a nivel global. Estas regiones, originalmente dominadas por formaciones leñosas, albergan en la actualidad una gran diversidad de contextos humanos y formas de manejo. La distribución global de las regiones se determinó a partir de bases de datos climáticas y topográficas. La caracterización del contexto humano, el uso del suelo y la producción de bienes, y la composición de la vegetación, se apoyó en datos cartográficos, estadísticas subnacionales, archivos fotográficos, e imágenes satelitales de alta resolución espacial. La cuantificación del funcionamiento del ecosistema se basó en el uso de información radiométrica proveniente de sensores remotos. Se determinaron cinco regiones en América del Norte y del Sur, África, Asia y Australia, incorporando condiciones semiáridas a subhúmedas. Los análisis implicaron caracterizaciones a nivel regional y local (mayor a 6000 puntos de muestreo), discriminando sistemas de uso no cultivados y cultivados. El reemplazo de la vegetación no cultivada fue variable, desde regiones en donde predominan los cultivos (aproximadamente 75 por ciento en Asia), hasta regiones en donde la fracción del territorio bajo este uso es mínima (aproximadamente 3 por ciento en Australia). Las intervenciones humanas (remoción de biomasa, pastoreo, aplicación de subsidios, etc.) han creado una gran variedad de patrones de vegetación/paisaje internamente en cada región. Los sistemas no cultivados desplegaron un gradiente de decreciente cobertura leñosa o creciente ocurrencia de parches antropogénicos en todas las regiones, que finalmente resultó en una productividad más baja e inestable. Sudamérica presentó los paisajes más leñosos o conservados y los más altos valores de productividad, mientras que Asia y Australia presentaron la mayor transformación de la cobertura y los valores más bajos de productividad. Los paisajes cultivados desplegaron un gradiente de creciente escala de producción no relacionado claramente con la productividad promedio de la vegetación. Norteamérica y Australia se asocian al extremo de mayor escala, mientras que África y Asia al de menor escala (Asia presentó aspectos de ambos extremos). Sudamérica en tanto, presentó nuevamente los valores más altos de productividad, aún sin contar con los altos subsidios que reciben los cultivos de Asia y Norteamérica, mientras que África presenta los valores más bajos. La densidad poblacional explicó la fracción agrícola cuando se consideran todas las regiones, pero la conexión a los mercados adquiere importancia en aquellas regiones más ricas y menos pobladas (Australia y Sudamérica). A nivel paisaje la presión poblacional perdió importancia determinando las características de sistemas no cultivados, siendo el nivel de pobreza y la conectividad los factores determinantes del grado de modificación de la cobertura leñosa. En sistemas cultivados, la pobreza y la densidad poblacional determinaron la escala y el grado de industrialización de la producción. La disponibilidad hídrica demostró un poder explicativo igual o menor que los factores humanos determinando la cobertura y el funcionamiento del ecosistema. Este factor tuvo una mayor importancia para sistemas no cultivados que cultivados. Los efectos de la transformación de un paisaje no cultivado a cultivado sobre la productividad dependieron de las características estructurales y funcionales de la vegetación bajo ambos tipos de uso. Así, el reemplazo trajo aumentos en la productividad en Asia, Australia, Sudamérica (cuando se consideraron las prácticas de riego), y disminuciones en Norteamérica y África. La contextualización de las condiciones pasadas o actuales de los ecosistemas permitió adquirir una base empírica para interpretar procesos clave involucrados en las interacciones entre sociedad y naturaleza. Visiones comparativas como las seguidas en esta tesis por lo tanto ayudarían a explorar caminos alternativos y estrategias de manejo de ecosistemas en un mundo con demandas crecientes por alimento, y en donde sostener o incrementar el capital natural y social es el gran desafío. En este sentido, se analiza la situación actual del Chaco Sudamericano en comparación con las restantes regiones, y se señalan aquellos aspectos fundamentales que llevarían a procesos de degradación de los ecosistemas ante los cambios en el uso a los que está sujeta esta región.