Feedbacks between vegetation pattern and resource loss dramatically decrease ecosystem resilience and restoration potential in a simple dryland model

Conceptual frameworks of dryland degradation commonly include ecohydrological feedbacks between landscape spatial organization and resource loss, so that decreasing cover and size of vegetation patches result in higher water and soil losses, which lead to further vegetation loss. However, the impacts of these feedbacks on dryland dynamics in response to external stress have barely been tested. Using a spatially-explicit model, we represented feedbacks between vegetation pattern and landscape resource loss by establishing a negative dependence of plant establishment on the connectivity of runoff-source areas (e.g., bare soils). We assessed the impact of various feedback strengths on the response of dryland ecosystems to changing external conditions. In general, for a given external pressure, these connectivity-mediated feedbacks decrease vegetation cover at equilibrium, which indicates a decrease in ecosystem resistance. Along a gradient of gradual increase of environmental pressure (e.g., aridity), the connectivity-mediated feedbacks decrease the amount of pressure required to cause a critical shift to a degraded state (ecosystem resilience). If environmental conditions improve, these feedbacks increase the pressure release needed to achieve the ecosystem recovery (restoration potential). The impact of these feedbacks on dryland response to external stress is markedly non-linear, which relies on the non-linear negative relationship between bare-soil connectivity and vegetation cover. Modelling studies on dryland vegetation dynamics not accounting for the connectivity-mediated feedbacks studied here may overestimate the resistance, resilience and restoration potential of drylands in response to environmental and human pressures. Our results also suggest that changes in vegetation pattern and associated hydrological connectivity may be more informative early-warning indicators of dryland degradation than changes in vegetation cover.

Validación local de la temperatura superficial del mar del sensor MODIS en aguas someras del Mediterráneo occidental

La temperatura superficial del mar (SST) estimada a partir de los productos 11 μm diurnos y nocturnos y 4 μm nocturnos del sensor MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) a bordo de la plataforma Aqua, han sido comparados con datos medidos in situ a tres profundidades diferentes (15, 50 y 100 cm) en una zona costera del Mediterráneo Occidental. Esta comparación ha permitido analizar la incertidumbre que existe en la estimación de este parámetro en aguas someras y próximas a la costa mediante imágenes de satélite de baja resolución espacial. Los resultados obtenidos demuestran que el producto diurno SST_11 μm, obtiene los estadísticos RMSE (error cuadrático medio) y r2 (coeficiente de correlación de Pearson) más ajustados con valores de 1°C y 0,96, respectivamente, para la profundidad 50 cm.

Alleviation of Zn toxicity by low water availability

Heavy metal contamination and drought are expected to increase in large areas worldwide. However, their combined effect on plant performance has been scantly analyzed. This study examines the effect of Zn supply at different water availabilities on morpho-physiological traits of Quercus suber L. in order to analyze the combined effects of both stresses. Seedlings were treated with four levels of zinc from 3 to 150 µM and exposed to low watering (LW) or high watering (HW) frequency in hydroponic culture, using a growth chamber. Under both watering regimes, Zn concentration in leaves and roots increased with Zn increment in nutrient solution. Nevertheless, at the highest Zn doses, Zn tissue concentrations were almost twice in HW than in LW seedlings. Functional traits as leaf photosynthetic rate and root hydraulic conductivity, and morphological traits as root length and root biomass decreased significantly in response to Zn supply. Auxin levels increased with Zn concentrations, suggesting the involvement of this phytohormone in the seedling response to this element. LW seedlings exposed to 150 µM Zn showed higher root length and root biomass than HW seedlings exposed to the same Zn dose. Our results suggest that low water availability could mitigate Zn toxicity by limiting internal accumulation. Morphological traits involved in the response to both stresses probably contributed to this response.

The role of nutrients for improving seedling quality in drylands

Forest plantations have been extensively used to combat desertification. In drylands, harsh climate conditions and unfertile soils often preclude seedling establishment. The improvement in seedling quality by manipulating nutrient availability could contribute to increase planting success. However, morpho-functional traits defining optimum seedling quality in drylands, and the fertilization schemes to achieve them, are still under discussion. Several studies suggest that well fertilized seedlings may perform better than nutrient limited seedlings in these environments. However, recent works have shown opposite results. In this review, we discuss the concept of seedling quality in drylands based on an evaluation of the effects of nutrient manipulation on seedling morpho-functional traits and field performance. According to existing data, we hypothesize that nutrient-limited small seedlings may be better adapted to arid environments and unfavorable microsites, where access to water is uncertain and a conservative water use strategy may be advantageous. In contrast, in dry sub-humid areas, areas with deep soils, protected from excess radiation, and areas where irrigation is feasible, well-fertilized big seedlings with high root growth potential may have more chances of success. We discuss this theory in the context of the multiple objectives of dryland restoration and the environmental constrains posed by these areas, and identify knowledge gaps that should be targeted to test our hypothesis.

Seguimiento del Grado en Química

Con la implantación del 4º curso del grado en Química, que se ha realizado en el presente curso académico, se han completado los cuatro cursos del grado. En la Facultad de Ciencias se han constituido ocho comisiones de semestre, en las que participan profesores de todos los departamentos que imparten docencia en la titulación y la Comisión de Grado, formada por los coordinadores de las comisiones de semestre que, a su vez, forman parte de una red docente para el seguimiento del grado. Desde estas comisiones se está realizando un intenso trabajo cooperativo cuyo objetivo es alcanzar una coherencia tanto en la distribución de contenidos, como en las metodologías docentes y de evaluación de las materias que componen el plan de estudios del Grado en Química de la Universidad de Alicante. La coordinación horizontal entre semestres de un mismo curso y la coordinación vertical entre cursos forman parte de las tareas que se desarrollan. Los resultados de este trabajo permiten identificar las deficiencias en el proceso de implantación y plantear posibles propuestas de mejora en la organización docente de la titulación.

Seguimiento del grado de ciencias del mar 13-14

Con la implantación del 4º curso del grado en Ciencias del Mar, que se ha realizado en el presente curso académico, se han completado los cuatro cursos del grado. En la Facultad de Ciencias se han constituido ocho comisiones de semestre, en las que participan profesores de todos los departamentos que imparten docencia en la titulación y la Comisión de Grado, formada por los coordinadores de las comisiones de semestre que, a su vez, forman parte de una red docente para el seguimiento del grado. Desde estas comisiones se está realizando un intenso trabajo cooperativo cuyo objetivo es alcanzar una coherencia tanto en la distribución de contenidos, como en las metodologías docentes y de evaluación de las materias que componen el plan de estudios del Grado en Ciencias del Mar de la Universidad de Alicante. La coordinación horizontal entre semestres de un mismo curso y la coordinación vertical entre cursos forman parte de las tareas que se desarrollan. Los resultados de este trabajo permiten identificar las deficiencias en el proceso de implantación y plantear posibles propuestas de mejora en la organización docente de la titulación.

Evaluación del trabajo colaborativo en Iniciación a la Investigación en Biología

Tras el trabajo previo de diseño de la asignatura Iniciación a la Investigación en Biología, el equipo multidisciplinar de profesores y profesoras de la Red Docente INVES ha desarrollado una metodología propia de trabajo en equipo, no sólo entre el diferente profesorado que la compone, sino también con el profesorado de la asignatura Estadística, con la que se comparten objetivos de aprendizaje comunes. Se ha optimizado el sistema de evaluación del trabajo colaborativo del alumnado, mediante el uso de rubricas y auto-evaluación. Dicho trabajo consiste en el diseño y desarrollo de un proyecto de investigación bibliométrico de temática biológica realizado por los estudiantes, propiciando la adquisición de competencias transversales mediante una dinámica de trabajo en grupo que culmina en la edición de unas Jornadas Científicas. Por otra parte, se han consensuado criterios comunes de evaluación continua, mejorando en la eficiencia de la evaluación, y determinado un incremento de la capacidad de aprendizaje del alumnado a lo largo de los cursos 2010-11 al 2013-14. La oferta formativa se completa mediante la formación de un grupo de Alto Rendimiento Académico con docencia en lengua inglesa. Esto permite al alumnado implementar el objetivo general de compresión de lengua extranjera inglés en lo relativo al ámbito científico.

Seguimiento de la implantación del Grado en Biología. Estrategias para la coordinación docente

Durante el curso académico 2013-2014 ha tenido lugar la implantación del último curso del Grado en Biología. Esto permite hacer un análisis completo de la implantación del título así como un estudio sobre el diseño y desarrollo del Trabajo de fin de Grado y la adaptación del Programa de Prácticas externas. Estrategias de trabajo a través de las comisiones de semestre, comisión de garantía de calidad del Centro, reuniones con el alumnado, grupos de acción tutorial, etc. han permitido detectar anomalías y reforzar aspectos positivos para el correcto funcionamiento del título. Cabe resaltar la alta participación del alumnado en la asignatura optativa de prácticas externas, así como un número elevado de alumnos/as matriculados en las optativas de cuarto curso vinculadas al Itinerario 2: Biotecnología y Biosanitaria. En cuanto a los Trabajos de Fin de Grado en curso, destaca el elevado número de trabajos experimentales, seguidos de los bibliográficos y en menor medida, los vinculados a empresas/instituciones.

Community attributes determine facilitation potential in a semi-arid steppe

Studies on positive plant–plant relations have traditionally focused on pair-wise interactions. Conversely, the interaction with other co-occurring species has scarcely been addressed, despite the fact that the entire community may affect plant performance. We used woody vegetation patches as models to evaluate community facilitation in semi-arid steppes. We characterized biotic and physical attributes of 53 woody patches (patch size, litter accumulation, canopy density, vegetation cover, species number and identity, and phylogenetic distance), and soil fertility (organic C and total N), and evaluated their relative importance for the performance of seedlings of Pistacia lentiscus, a keystone woody species in western Mediterranean steppes. Seedlings were planted underneath the patches, and on their northern and southern edges. Woody patches positively affected seedling survival but not seedling growth. Soil fertility was higher underneath the patches than elsewhere. Physical and biotic attributes of woody patches affected seedling survival, but these effects depended on microsite conditions. The composition of the community of small shrubs and perennial grasses growing underneath the patches controlled seedling performance. An increase in Stipa tenacissima and a decrease in Brachypodium retusum increased the probability of survival. The cover of these species and other small shrubs, litter depth and community phylogenetic distance, were also related to seedling survival. Seedlings planted on the northern edge of the patches were mostly affected by attributes of the biotic community. These traits were of lesser importance in seedlings planted underneath and in the southern edge of patches, suggesting that constraints to seedling establishment differed within the patches. Our study highlights the importance of taking into consideration community attributes over pair-wise interactions when evaluating the outcome of ecological interactions in multi-specific communities, as they have profound implications in the composition, function and management of semi-arid steppes.

Calidad del agua potable en Huesca

El agua es uno de los recursos naturales fundamentales; es, seguramente el recurso que condiciona de manera prioritaria el desarrollo socioeconómico de los pueblos y la mejora del bienestar de la población. El agua presta un extraordinario servicio a la comunidad para mejorar su calidad de vida, pero, sobre todo, para satisfacer sus necesidades básicas, tales como la alimentación y la salud. Sin agua no son posibles las actividades agropecuarias y, especialmente, las agrícolas, que son el mayor componente de la alimentación de la humanidad. La salud de la población ha mejorado cuando ésta ha podido vivir en un ambiente sano y con unas prácticas higiénicas, gracias al empleo suficiente de agua potable. El saneamiento de las aguas y la posibilidad de hacer un uso continuo de ellas, ha contribuido además, al crecimiento demográfico. El agua es tanto un derecho como una responsabilidad. Tiene un valor económico, social y ambiental, cualquier actuación pública y privada está obligada a tener en cuenta esta triple dimensión. Sin olvidar el valor decorativo y simbólico: en el jardín islámico, el agua tiene un valor sensual, en el jardín oriental acentúa su valor religioso y en la religión cristiana es símbolo de purificación, todo ello expresado a través de fuentes, cascadas, riachuelos… No es un bien ilimitado, ni su disponibilidad en cuantía y calidad adecuada es gratuita. Hay que tener en cuenta tanto los costes reales como el beneficio económico que genera su utilización, respetando al mismo tiempo la exigencia de un caudal mínimo para mantener los ecosistemas.

Evolución histórica de las estrategias alimentarias y sus condicionantes

Afirmaba el profesor Laín Entralgo, que el empeño de conocer el pasado lleva necesariamente consigo, implícita o explícitamente, la cuestión de su para qué. La mirada histórica nos debería servir para acercarnos a algunos de los principales problemas que preocupan actualmente en materia de nutrición y dietética, comprobaremos como muchos de los retos actuales cuentan con importantes antecedentes. El Real Decreto que regula los contenidos del grado de Nutrición Humana y Dietética contempla, entre las competencias y objetivos que se deben alcanzar, diversas referencias a la mirada histórica: conocer la evolución histórica, antropológica y sociológica de la alimentación, la nutrición y la dietética en el contexto de la salud y la enfermedad; explicar, con la ayuda del método histórico, la diversidad de factores que han incidido en los diferentes sistemas de producción y consumo de alimentos; e introducir al alumno en la diversidad de factores biológicos, científicos, culturales, económicos, políticos, sociales, etc., que han determinado y condicionado históricamente el binomio alimentación/nutrición. Dentro de la asignatura de Alimentación y Cultura, el bloque temático 1, dedicado a analizar la evolución histórica de las estrategias alimentarias y sus condicionantes, pretende desarrollar los siguientes objetivos: 1) analizar el proceso histórico de humanización de la conducta alimentaria; 2) estudiar la evolución de las principales estrategias alimentarias desarrolladas por las colectividades humanas, y en particular como se resolvió el problema del suministro de alimentos en épocas de crecimiento poblacional; 3) y analizar el proceso de configuración histórica de la dieta como instrumento del culto al cuerpo y los antecedentes históricos de los trastornos del comportamiento alimentario. Para poder alcanzar todos estos objetivos, la historia de la alimentación adquiere la condición de disciplina ecléctica e integradora, al incorporar presupuestos conceptuales y metodológicos de un amplio conjunto de disciplinas relacionadas con la variedad de factores que inciden en el binomio alimentación/nutrición: desde la historia económica (en la medida en que los alimentos adquieren la condición de productos de consumo y son objeto del comercio) a la historia de la salud y la enfermedad (en atención al papel que juega la nutrición como causa de enfermedad y elemento protector de la salud), pasando por la historia social (no olvidemos, por ejemplo, el papel de la alimentación como indicador de la diferenciación social), cultural (la comida nutre identidades y define grupos y colectividades), política (no se puede obviar el elemento de poder que cabe otorgar a la distribución y administración de los recursos alimenticios), medioambiental (desde la condición que adquiere la comida, como un elemento más en la cadena de la existencia que encierran los ecosistemas) o de la ciencia y de la técnica (tal como ocurre con la tecnología de los alimentos). Semejante interés multidisciplinar por la alimentación y la nutrición estaría justificado por el hecho de que, en cierto modo, están en todas partes. Los aspectos biológicos, económicos, políticos, medioambientales, sanitarios, sociales, etc., del binomio alimentación/nutrición pueden estudiarse, y de hecho se estudian, como diferentes capítulos de las correspondientes disciplinas.

Plant regeneration functional groups modulate the response to fire of soil enzyme activities in a Mediterranean shrubland

Soil enzymes are critical to soil nutrient cycling function but knowledge on the factors that control their response to major disturbances such as wildfires remains very limited. We evaluated the effect of fire-related plant functional traits (resprouting and seeding) on the resistance and resilience to fire of two soil enzyme activities involved in phosphorus and carbon cycling (acid phosphatase and β-glucosidase) in a Mediterranean shrublands in SE Spain. Using experimental fires, we compared four types of shrubland microsites: SS (vegetation patches dominated by seeder species), RR (patches dominated by resprouter species), SR (patches co-dominated by seeder and resprouter species), and IP (shrub interpatches). We assessed pre- and post-fire activities of the target soil enzymes, available P, soil organic C, and plant cover dynamics over three years after the fire. Post-fire regeneration functional groups (resprouter, seeder) modulated both pre- and post-fire activity of acid phosphatase and β-glucosidase, with higher activity in RR and SR patches than in SS patches and IP. However, we found no major differences in enzyme resistance and resilience between microsite types, except for a trend towards less resilience in SS patches. Fire similarly reduced the activity of both enzymes. However, acid phosphatase and β-glucosidase showed contrasting post-fire dynamics. While β-glucosidase proved to be rather resilient to fire, fully recovering three years after fire, acid phosphatase showed no signs of recovery in that period. Overall, the results indicate a positive influence of resprouter species on soil enzyme activity that is very resistant to fire. Long-lasting decrease in acid phosphatase activity probably resulted from the combined effect of P availability and post-fire drought. Our results provide insights on how plant functional traits modulate soil biochemical and microbiological response to fire in Mediterranean fire-prone shrublands.

Drought and grazing combined: Contrasting shifts in plant interactions at species pair and community level

The combined effects of drought stress and grazing pressure on shaping plant–plant interactions are still poorly understood, while this combination is common in arid ecosystems. In this study we assessed the relative effect of grazing pressure and slope aspect (drought stress) on vegetation cover and soil functioning in semi-arid Mediterranean grassland–shrublands in southeastern Spain. Moreover, we linked these two stress factors to plant co-occurrence patterns at species-pair and community levels, by performing C-score analyses. Vegetation cover and soil functioning decreased with higher grazing pressure and more south-facing (drier) slopes. At the community level, plants at south-facing slopes were negatively associated at no grazing but positively associated at low grazing pressure and randomly associated at high grazing pressure. At north-facing slopes, grazing did not result in a shift in the direction of the association. In contrast, analysis of pairwise species co-occurrence patterns showed that the dominant species Stipa tenacissima and Anthyllis cytisoides shifted from excluding each other to co-occurring with increasing grazing pressure at north-facing slopes. Our findings highlight that for improved understanding of plant interactions along stress gradients, interactions between species pairs and interactions at the community level should be assessed, as these may reveal contrasting results.

Evaluating the Effectiveness of Post Fire Emergency Rehabilitation Treatments on Soil Degradation and Erosion Control in Semi-Arid Mediterranean Areas of the Spanish South East

In this study, we seeded a native plant species and applied a mulch of chopped wood originating from the same burned area to avoid the establishment of invasive species. We evaluated four treatments: (1) seeding, (2) mulch, (3) seeding and mulch, and (4) control. Our objective was to increase plant recovery and to minimize the soil erosion and degradation. The study was conducted in Alicante, Spain in Torremanzanas forest of the semi-arid Mediterranean bioclimatic area after the wildfire of November, 2002. During three years of monitoring, we find that combined treatment: seeding and mulch increased the post fire plant recovery 20% approximately more than the rest of treatments and the control plots. We also found that seven months after treating mulch and seeding and mulch treatments presented a gain of soil: +5.18 to + 5.24 mm while the seeding treatment and control plots presented soil loss rates of: −0.48 to −0.49 mm. In addition, mulch treatment significantly decreased soil compaction to the half, and increased the infiltration capacity to 40 ml.mn−1 more than in plots without mulch, as well as increased the soil respiration to the double compared with no mulch plots. Work in progress confirms the positive effect of chopped wood as mulching treatment with or without seeding on the soil protection against soil erosion, and the amelioration of bio-physical properties after wildfires in the Mediterranean semi-arid burned areas.

Detection and mapping of burnt areas from time series of MODIS-derived NDVI data in a Mediterranean region

Moderate resolution remote sensing data, as provided by MODIS, can be used to detect and map active or past wildfires from daily records of suitable combinations of reflectance bands. The objective of the present work was to develop and test simple algorithms and variations for automatic or semiautomatic detection of burnt areas from time series data of MODIS biweekly vegetation indices for a Mediterranean region. MODIS-derived NDVI 250m time series data for the Valencia region, East Spain, were subjected to a two-step process for the detection of candidate burnt areas, and the results compared with available fire event records from the Valencia Regional Government. For each pixel and date in the data series, a model was fitted to both the previous and posterior time series data. Combining drops between two consecutive points and 1-year average drops, we used discrepancies or jumps between the pre and post models to identify seed pixels, and then delimitated fire scars for each potential wildfire using an extension algorithm from the seed pixels. The resulting maps of the detected burnt areas showed a very good agreement with the perimeters registered in the database of fire records used as reference. Overall accuracies and indices of agreement were very high, and omission and commission errors were similar or lower than in previous studies that used automatic or semiautomatic fire scar detection based on remote sensing. This supports the effectiveness of the method for detecting and mapping burnt areas in the Mediterranean region.