The subantartic Nothofagus forests of Tierra del Fuego: distribution, structure and production

Evergreen Nothofagus betuloides and decidoues N. pumilo form the main forest types in Tierra del Fuego. These forest were sampled along two altitudinal gradients to study their structure and dynamics and assess the causes of their distribution.

The subantartic Nothofagus forests of Tierra del Fuego: distribution, structure and production

Evergreen Nothofagus betuloides and decidoues N. pumilo form the main forest types in Tierra del Fuego. These forest were sampled along two altitudinal gradients to study their structure and dynamics and assess the causes of their distribution.

Análisis retrospectivo del decaimiento en Pinus sylvestris L. (Sierra de Gúdar, Teruel) mediante el análisis de la composición isotópica (13C/12C, 18O/16O) en anillos de crecimiento.

Al 2002 es van detectar els primers símptomes de decaïment en Pinus sylvestris, a la Serra de Gúdar (Teruel). Individus afectats i sans es trobaven barrejats. El contrast tèrmic de finals de 2001 es presumeix com a factor incitador del decaïment, degut a la manca d’enduriment i pèrdua de la conductivitat hidràulica. També es va detectar un factor de predisposició dels arbres en relació a una possible inanició del carboni sota un estrés hídric perllongat. Possiblement això va afectar prèviament als arbres decaiguts, donada la seva major sensibilitat davant de l’estrès hídric demostrada en el present estudi mitjançant els isòtops estables (δ13C, δ18O).

Isótopos estables aplicados al estudio de los sistemas paleoagrícolas mediterráneos

El origen y progresivo desarrollo de la agricultura es probablemente el primer ejemplo de interacción recíproca a gran escala entre la humanidad y el medio ambiente. Por tanto, reconstruir las condiciones ambientales que caracterizaron la adopción de la agricultura es de gran interés de cara a conocer sus causas potenciales, así como para comprender los efectos a largo plazo de la economía agrícola sobre el ambiente. En este trabajo presentamos la metodología desarrollada por nuestro equipo para reconstruir las condiciones climáticas y de cultivo en la agricultura primitiva, basada en el análisis de la composición isotópica de carbono (enriquecimiento en 13C) y nitrógeno (enriquecimiento en 15N) en restos vegetales recuperados de yacimientos arqueológicos. El análisis de 13C en cariópsides de cereales carbonizadas ha permitido cuantificar la disponibilidad hídrica de los cultivos en diversos yacimientos de la Península Ibérica y el Creciente Fértil, así como estimar su rendimiento en el pasado, mientras que el análisis de 15N, nos aporta información cualitativa sobre las condiciones nutricionales. Por otro lado, el análisis de 13C en restos forestales (carbones) ha permitido cuantificar las condiciones climáticas (precipitación y déficit hídrico) en los mismos yacimientos, aportando así información sobre el marco climático en el que se desarrollaron los cultivos.

Evolución estacional de δ13C en hojas y madera de dos quercíneas mediterráneas concurrentes (Quercus ilex subps. ballota L. y Quercus faginea Lam.): dinámica de la eficiencia en uso del agua

En el ámbito mediterráneo es frecuente la concurrencia en un mismo hábitat de especies perennifolias y caducifolias como Quercus ilex y Q. faginea. En este estudio se pretende analizar la diferencia en la respuesta ecofisiológica de las dos especies frente a la variación climática estacional mediante la composición isotópica de carbono de la materia orgánica soluble de las hojas (δ13Ch) y de la α-celulosa de la madera (δ13Cm). Se observaron patrones intraanuales dependientes de la especie en la δ13Ch. Por un lado, Q. faginea utiliza reservas de almidón como fuente de carbono para producir nuevas hojas a principios de abril, dando lugar a valores altos de δ13Ch. Por otro, Q. ilex utiliza asimilados recientes de las hojas formadas el año anterior (aún funcionales). No obstante, los valores globales de δ13Ch en ambas especies son similares (-25,4±0,55 y -25,5±0,89, para Q. faginea y Q. ilex, respectivamente), lo que apunta a valores equivalentes de eficiencia intrínseca en el uso del agua. Como en las hojas, la δ13Cm de Q. faginea reflejó claramente el uso de reservas en la madera temprana. Tanto la δ13Ch como la δ13Cm de las dos especies registran ajustes como respuesta a las variaciones ambientales estacionales. No obstante, y como parámetro integrador de eficiencia hídrica, la menor amplitud de las variaciones en la δ13Cm de Q. ilex sugiere una menor sensibilidad de esta especie frente a las fluctuaciones climáticas, lo que puede otorgarle cierta ventaja competitiva bajo condiciones de incremento progresivo de aridez.

Modelling bird species richness with neural networks for forest landscape management in NE Spain

Para preservar la biodiversidad de los ecosistemas forestales de la Europa mediterránea en escenarios actuales y futuros de cambio global mediante una gestión forestal sostenible es necesario determinar cómo influye el medio ambiente y las propias características de los bosques sobre la biodiversidad que éstos albergan. Con este propósito, se analizó la influencia de diferentes factores ambientales y de estructura y composición del bosque sobre la riqueza de aves forestales a escala 1 × 1 km en Cataluña (NE de España). Se construyeron modelos univariantes y multivariantes de redes neuronales para respectivamente explorar la respuesta individual a las variables y obtener un modelo parsimonioso (ecológicamente interpretable) y preciso. La superficie de bosque (con una fracción de cabida cubierta superior a 5%), la fracción de cabida cubierta media, la temperatura anual y la precipitación estival medias fueron los mejores predictores de la riqueza de aves forestales. La red neuronal multivariante obtenida tuvo una buena capacidad de generalización salvo en las localidades con una mayor riqueza. Además, los bosques con diferentes grados de apertura del dosel arbóreo, más maduros y más diversos en cuanto a su composición de especies arbóreas se asociaron de forma positiva con una mayor riqueza de aves forestales. Finalmente, se proporcionan directrices de gestión para la planificación forestal que permitan promover la diversidad ornítica en esta región de la Europa mediterránea.

Stable isotopes in arid and semi-arid forest systems

El empleo de isótopos estables en el ámbito de la ecología forestal ha ido creciendo progresivamente en las últimas dos décadas. Cabe esperar que esta tendencia se mantenga en el futuro, ya que éstos aportan una visión integradora de cómo las plantas, hoy y en el pasado, han interaccionado con el medio así como con otros organismos. Su implementación es particularmente relevante en climas secos debido a la fuerte limitación de recursos que en ellos acontece. Tras una breve introducción sobre las bases teóricas de los isótopos estables en fisiología vegetal, esta revisión destaca, sobre diferentes escalas espaciales y temporales, los últimos avances en ecología forestal empleando esta metodología y con un énfasis especial en los sistemas áridos y semiáridos.

Autoecología de los hayedos catalanes

Este estudio está basado en el muestreo de campo y posterior análisis de 24 parcelas de hayedo seleccionadas mediante una estratificación de su área de distribución basada en la clasificación CLATERES de la Ecorregión Catalano-Aragonesa. En cada parcela se han evaluado 3 parámetros fisiográficos, 15 climáticos y 18 edáficos, a partir de los cuales se han establecido sus valores paramétricos centrales y marginales que permiten definir los hábitats fisiográfico, climático y edáfico de las masas de Fagus sylvatica L. en Cataluña. Los hayedos catalanes se presentan sobre substratos litológicos muy diversos (plutonitas, vulcanitas, metamorfitas y sedimentitas, tanto ácidas como básicas), con texturas predominantes francas, franco-arenosas o franco-limosas. Los suelos, según FAO, son mayoritariamente cambisoles. A pesar de que la capacidad de retención de agua de sus suelos es escasa, la sequía fisiológica es reducida. Los humus predominantemente pertenecen a los tipos mull forestal y mull cálcico. Además, se presentan una serie de parámetros selvícolas ( Densidad de pies y densidad de chirpiales, Area basimétrica, Altura Total dominante, Índices de Hart-Becking, Índice de Calidad de Estación y Edad de la masa) que al correlacionarlos con los ecológicos nos ha permitido comprobar que los mejores hayedos se encuentran en las localizaciones más térmicas, en las que incluso se podría producir sequía fisiológica si no fuera por que existen suficientes precipitaciones estivales.

Estudio multidisciplinario del ecosistema manglar en la comunidad tradicional de Curral Velho : Análisis de los servicios ecosistémicos producidos por los manglares a partir de la percepción de la comunidad de Curral Velho

Existe un número elevado de sectores de la sociedad que identifican los beneficios ofrecidos por el ecosistema del manglar así como la interacción entre ellos y el bienestar humano. Aún así, los servicios ecosistémicos (ESs) ofrecidos por la naturaleza son poco visibles y reconocidos legislativamente. Se puede observar que el manglar es uno de los ecosistemas más productivos del planeta. Tienen gran importancia tanto económica, social, ambiental como cultural, pero en las últimas décadas se ha hecho más notable una degradación progresiva debida, en gran parte, a la cría de camarón en cautividad, la camaronicultura. Por esta causa, se observa que la legislación y las políticas que pretenden gestionar estos ecosistemas, no actúan en consecuencia al no imponer ciertas medidas necesarias para esta vital protección, ni considera la importancia de los ecosistemas para la vida de las comunidades tradicionales que dependen de sus servicios para sobrevivir. Por ello es necesario producir un conocimiento sobre ESs a partir de la percepción por parte de la comunidad y que la comunidad se implique en la resolución de esta problemática, ya sea en la toma de decisiones o mediante ciertas actividades o acciones que puedan denunciar estas prácticas insostenibles. Frente a este contexto, este trabajo fue realizado a partir de la información obtenida en la comunidad de Curral Velho (Ceará, Brasil), con el objetivo de realizar un estudio sobre los ESs proveídos por los manglares a partir de la percepción de la comunidad para demostrar la importancia que éstos tienen para el bienestar de los habitantes de la comunidad que se benefician. Los resultados fueron alcanzados a partir de una combinación de metodologías sociales que hacen posible la participación por parte de los habitantes: free listing, encuestas de valoración, grupos focales y observación participante. En la aplicación de estos métodos fueron identificados nuevos ESs de carácter psicológico por los pescadores/as de la pesca artesanal. Por lo que se concluye que es importante tener en cuenta la opinión de las comunidades adyacentes para preservar los flujos ecosistémicos que proporciona el manglar.

Improved understanding of drought controls on seasonal variation in Mediterranean forest canopy CO2 and water fluxes through combined in situ measurements and ecosystem modelling

Water stress is a defining characteristic of Mediterranean ecosystems, and is likely to become more severe in the coming decades. Simulation models are key tools for making predictions, but our current understanding of how soil moisture controls ecosystem functioning is not sufficient to adequately constrain parameterisations. Canopy-scale flux data from four forest ecosystems with Mediterranean-type climates were used in order to analyse the physiological controls on carbon and water flues through the year. Significant non-stomatal limitations on photosynthesis were detected, along with lesser changes in the conductance-assimilation relationship. New model parameterisations were derived and implemented in two contrasting modelling approaches. The effectiveness of two models, one a dynamic global vegetation model ('ORCHIDEE'), and the other a forest growth model particularly developed for Mediterranean simulations ('GOTILWA+'), was assessed and modelled canopy responses to seasonal changes in soil moisture were analysed in comparison with in situ flux measurements. In contrast to commonly held assumptions, we find that changing the ratio of conductance to assimilation under natural, seasonally-developing, soil moisture stress is not sufficient to reproduce forest canopy CO2 and water fluxes. However, accurate predictions of both CO2 and water fluxes under all soil moisture levels encountered in the field are obtained if photosynthetic capacity is assumed to vary with soil moisture. This new parameterisation has important consequences for simulated responses of carbon and water fluxes to seasonal soil moisture stress, and should greatly improve our ability to anticipate future impacts of climate changes on the functioning of ecosystems in Mediterranean-type climates.

Balanç de carbó atmosfèric: raó entre les emissions de metà de les vaques i el segrest forestal de CO2

Treball de recerca realitzat per un alumne d'ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l'any 2009. L’objectiu d’aquest treball és determinar la capacitat de segrest de CO2 d’un bosc dels Pirineus, per tal de reduir el seu efecte hivernacle, en relació a l’impacte climàtic que tindrien les emissions de metà de les vaques. La metodologia s’ha basat en estimar la producció de fusta a partir d’inventaris forestals d’un bosc del Pallars Sobirà, i calcular-ne el segrest de CO2. Per altra banda, s’ha estimat bibliogràficament les emissions de metà d’una vaca. A partir de factors de conversió s’ha estimat la superfície de bosc que compensaria l’efecte hivernacle de les emissions de metà d’una vaca durant un any. El valor obtingut és de 0,727 hectàrees de bosc per vaca i any. Amb aquest valor s’ha estimat la superfície de bosc necessària per compensar les emissions de metà de la població de vaques de Catalunya. Aquests resultats són aproximats, donades les diferències en el creixement dels boscos de Catalunya. Aquest estudi dóna una dada comprensible que posa de manifest el concepte de balanç de carboni i els diferents elements que el formen.

Interaccions arbre-arbust al límit superior del bosc i efectes de gradients bioclimàtics en la vegetació

Durant el periode d’elaboració d’aquesta tesi hem aprofundit en el coneixement dels factors que controlen les dinàmiques espacio-temporals del límit superior del bosc. Aquest ecotò se situa entre el límit superior del bosc i els prats alpins i és susceptible a canvis ambientals, fet que provoca que fluctuï altitudinalment i latitudinalment en funció d’aquests canvis. Els motius d’aquesta dinàmica s’ha estudiat sovint des d’un punt de vista climàtic, però mai fins ara s’havia estudiat des d’un punt de vista de les interaccions entre organismes. Per aquest fet hem estat evaluant l’efecte de les interaccions planta-planta en la regulació de la dinàmica supraforestal. L’estudi l’hem emmarcat en un context alpí (als Pirineus Catalans) i en un context subàrtic (Lapònia, Suècia), fet que ens ha permès fer un estudi comparatiu en dos ecotons contrastats però homòlegs ecològicament. Hem desenvolupat una sèrie d’experiments considerant diversos factors (augment de temperatura, quantitat de nutrients, presència d’arbust, posició en l’ecotò); en les dues zones d’estudi hem fet una plantació de plançons dels arbres formadors del límit del bosc en les diverses situacions derivades de la combinació d’aquests factors, i hem fet el seguiment fenològic dels plançons durant tres periodes de creixement. Els resultats dels experiments ens han permès veure que les interaccions entre organismes tenen una gran importància en la regulació de la dinàmica supraforestal, tant als Pirineus com a Lapònia. Les interaccions planta-planta i planta-herbívors determinen el reclutament de plançons i per tant l’estructuració de les comunitats supraforestals. Per altra banda, la posició en l’ecotò evidencia la presència d’un gradient bioclimàtic; les manipulacions ambientals de temperatura i nutrients originen una resposta generalment positiva en el desenvolupament dels plançons, indicant que canvis en aquestes variables pot suposar alteracions notables de l’estructura forestal del límit del bosc. Per altra banda en aquest projecte també hem aprofundit en temes relacionats amb l'efecte dels gradients altitudinals en la distribució de plantes vasculars als Pirineus Catalans.

Interaccions arbre-arbust al límit superior del bosc i efectes de gradients bioclimàtics en la vegetació

Durant el periode d’elaboració d’aquesta tesi hem aprofundit en el coneixement dels factors que controlen les dinàmiques espacio-temporals del límit superior del bosc. Aquest ecotò se situa entre el límit superior del bosc i els prats alpins i és susceptible a canvis ambientals, fet que provoca que fluctuï altitudinalment i latitudinalment en funció d’aquests canvis. Els motius d’aquesta dinàmica s’ha estudiat sovint des d’un punt de vista climàtic, però mai fins ara s’havia estudiat des d’un punt de vista de les interaccions entre organismes. Per aquest fet hem estat evaluant l’efecte de les interaccions planta-planta en la regulació de la dinàmica supraforestal. L’estudi l’hem emmarcat en un context alpí (als Pirineus Catalans) i en un context subàrtic (Lapònia, Suècia), fet que ens ha permès fer un estudi comparatiu en dos ecotons contrastats però homòlegs ecològicament. Hem desenvolupat una sèrie d’experiments considerant diversos factors (augment de temperatura, quantitat de nutrients, presència d’arbust, posició en l’ecotò); en les dues zones d’estudi hem fet una plantació de plançons dels arbres formadors del límit del bosc en les diverses situacions derivades de la combinació d’aquests factors, i hem fet el seguiment fenològic dels plançons durant tres periodes de creixement. Els resultats dels experiments ens han permès veure que les interaccions entre organismes tenen una gran importància en la regulació de la dinàmica supraforestal, tant als Pirineus com a Lapònia. Les interaccions planta-planta i planta-herbívors determinen el reclutament de plançons i per tant l’estructuració de les comunitats supraforestals. Per altra banda, la posició en l’ecotò evidencia la presència d’un gradient bioclimàtic; les manipulacions ambientals de temperatura i nutrients originen una resposta generalment positiva en el desenvolupament dels plançons, indicant que canvis en aquestes variables pot suposar alteracions notables de l’estructura forestal del límit del bosc. Per altra banda en aquest projecte també hem aprofundit en temes relacionats amb l'efecte dels gradients altitudinals en la distribució de plantes vasculars als Pirineus Catalans.

Avaluació de l'aprofitament energètic de la biomassa forestal del Parc de Collserola

En aquest treball se sintetitzen els resultats més destacats del projecte de final de carrera de la llicenciatura de Ciències Ambientals sobre l’aprofitament de la biomassa forestal al Parc de Collserola (PCo), realitzat a la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB). L’objectiu principal és determinar la disponibilitat de biomassa forestal susceptible a ser extreta del PCo a fi d’aprofitar-la per a l’obtenció d’energia. Els principals factors analitzats són: la producció anual per cada espècie, les limitacions que marquen l’explotació i la tecnologia aplicable per a l’aprofitament en tres possibles escenaris. La proposta d’explotació sostenible dels boscos del PCo s’efectua sobre les espècies de Pinus halepensis, Quercus ilex i Quercus cerrioides, que presenten una producció major de biomassa susceptible a ser aprofitada, 5.500, 4.000 i 300 t psa1/any, respectivament. Per tant, la biomassa extraïble de forma sostenible al PCo s’estima en aproximadament 9.700 tones/any. L’estudi de l’aprofitament forestal està marcat per limitacions d’extracció, tals com les limitacions silvícoles (zones amb una cobertura arbòria igual o superior al 70% i un pendent igual o inferior al 60%) i d’accessibilitat (franges de 25 metres a banda i banda de les vies forestals). Amb la quantitat de biomassa extraïble es poden establir diferents escenaris d’aplicació energètica, mitjançant la seva combustió en calderes amb diverses potències de funcionament. Des del nivell domèstic (calderes domèstiques) fins al d’una gran planta (cogeneració), passant per l’aplicació en un barri residencial (District Heating). D’aquesta manera s’obté energia tèrmica, per calefacció, o elèctrica, aplicable a residències individuals, a barris residencials o a polígons industrials. S’ha escollit l’escenari de District Heating com el més viable, ja que és el que més avantatges presenta dintre del context del parc i un ventall de possibilitats d’aplicació més elevat. Per determinar-ne la viabilitat, s’han integrat diversos aspectes: tecnològics (eficiència, producció energètica, tipus de combustible i requeriment de biomassa), ambientals (impactes generats), socials (percepció dels usuaris) i econòmics (llocs de treball generats i viabilitat econòmica).

Simulació d'un sistema dinàmic: el creixement del pi blanc i la seva resposta davant dels incendis

Treball de recerca realitzat per un alumne d’ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l’any 2006. La capacitat d’entendre i predir sistemes naturals ha rebut un suport important gràcies als ordinadors i, amb ells, la capacitat de simular processos. En aquest cas es concreta en la creació d’un model de simulació pel creixement del pi blanc i la seva regeneració després d’un incendi. En una primera part es fa una aproximació des de l’àmbit de la biologia a aspectes com la successió forestal, els incendis forestals i la descripció del pi blanc i la seva regeneració després d’un incendi. L’última part té una vessant més tecnològica, explicant la simulació, i en concret, l’autòmat cel•lular. Aquest és el tipus que s’ha emprat per a la realització d’un programa de simulació que no s’inclou aquí.