Influencia de los incendios en la dinámica poblacional de dos arbustos dominantes en la sabana mesopotámica

Los incendios son disturbios frecuentes en muchos ecosistemas terrestres como pastizales, sabanas, arbustales y bosques. Las perturbaciones del régimen natural de incendios pueden tener profunda influencia sobre la estructura y la dinámica de las poblaciones y comunidades y provocar invasiones o extinciones locales de especies. Estudios realizados en las sabanas mesopotámicas indican que los incendios serían parte del régimen natural de disturbios de esos ecosistemas. Desde la creación del Parque Nacional El Palmar se produjeron cambios en la fisonomía de la vegetación notables, entre los cuales el aumento en la abundancia de Baccharis dracunculifolia y Eupatorium buniifolium fue uno de los más notables. En esta tesis evalué las influencias de los incendios en interacción con otros factores como variaciones en el suelo, en la conectividad entre poblaciones y en las interacciones entre individuos sobre la distribución y demografía estas dos especies de arbustos. Realicé censos en 80 sitios de muestreo distribuidos en el parque con los que caractericé la distribución, abundancia y estructura poblacional de las dos especies en relación con la fisonomía de la vegetación, la textura del suelo y la fecha del último incendio. Estimé el reclutamiento y la mortalidad de las 80 poblaciones locales y construí modelos matriciales de la dinámica poblacional de un gran número de ellas. Con estos datos describí los controles de las tasas y realicé experimentos de simulación con los que evalué los efectos de la frecuencia de incendios y del aislamiento de las poblaciones locales sobre las tendencias demográficas a mediano plazo de cada especie. En una porción del paisaje, estudié la disposición espacial de los individuos de estas especies antes y después de un incendio. Mediante análisis de patrones de puntos puse a prueba hipótesis sobre la presencia de interacciones entre individuos mediadas por el fuego. Baccharis dracunculifolia es una especie ampliamente distribuida en el parque, tanto en sitios arenosos como arcillosos. La estructura de las poblaciones está controlada principalmente por el tiempo desde el último incendio y por la fisonomía de la vegetación. Todos los individuos mueren luego de un incendio y el reclutamiento se produce principalmente luego de los incendios; estas dos características definen la estrategia semillantes de respuesta a los incendios. Mis experimentos de simulación sugieren que es necesaria que ocurran incendios cada 5-8 años así como una migración importante de semillas entre poblaciones para mantener un sitio ocupado en el mediano y largo plazo. Esto sugiere que la dinámica poblacional en el paisaje del parque sigue un modelo de fuente sumidero, con poblaciones con alta densidad de adultos que aportan semillas a poblaciones vecinas. Eupatorium buniifolium tiene una distribución más acotada en el paisaje del Parque y está restringida a los sitios relativamente arcillosos. Con respecto a su estrategia de respuesta a los incendios, esta especie se comporta como rebrotante facultativa, con una gran proporción de individuos que sobrevive los incendios y un pulso de reclutamiento posterior al mismo. En los experimentos de simulación, la permanencia de las poblaciones Eupatorium en el largo plazo estuvo asegurada por un rango amplio de frecuencia de incendios de entre 3 y 25 años. Además, cuando el tiempo entre incendios era menor a 25 años, la migración de propágulos no tuvo efecto sobre la dinámica de las poblaciones locales. Los análisis de patrones de puntos permitieron demostrar la existencia de interacciones mediadas por el fuego, donde la cercanía de individuos de Baccharis aumenta la mortalidad a causa del fuego de los individuos de Eupatorium. El espacio liberado por la muerte de los individuos de Eupatorium es parcialmente ocupado por plántulas de Baccharis.

Efectos de la herbivoría doméstica sobre el enriquecimiento leñoso de las sabanas abiertas del centro sur de la Provincia de Corrientes

Los ecosistemas de sabanas se caracterizan por la co - dominancia de un estrato herbáceo continuo y otro leñoso discontinuo. En la región Centro - sur de la Provincia de Corrientes, la creciente lignificación de las sabanas se ha convertido en el principal obstáculo para el desarrollo de la actividad ganadera. En este trabajo examiné algunos factores que podrían controlar el establecimiento de plantas leñosas, especialmente evalué : 1- El efecto de la competencia de la vegetación herbácea sobre el reclutamiento de Acacia caven en diferentes parches de vegetación (pastos cortos y matas de pastos altos). 2- El papel de la vegetación residente sobre la susceptibilidad o resistencia a la herbivoría doméstica de Acacia caven. Una planta de A. caven y cuatro semillas, fueron asignadas a cada tipo de parche y tratamiento (control: sin corte de la vegetación, corte cada 40 y 20 días, y remoción total de la biomasa aérea y subterránea), el experimento se llevó a cabo durante dos estaciones de crecimiento (2007-2008,2008-2009). En ausencia de pastoreo, la remoción total de la vegetación herbácea aumentó la emergencia y supervivencia de Acacia caven mientras que el pastoreo doméstico tuvo el efecto contrario. A escala de micrositio, existió una tendencia a resistencia por asociación cuando las leñosas se reclutaron en la vecindad de una mata de pastos altos mientras que existió una tendencia a susceptibilidad por asociación en la vecindad de los pastos cortos. Los patrones naturales de reclutamiento de leñosas mostraron la misma tendencia. Se concluye que el pastoreo doméstico manejando la carga animal de manera que no lleve al deterioro del recurso forrajero sería una herramienta apropiada para disminuir las probabilidades de reclutamiento de las plantas leñosas jóvenes. Contrariamente, el sobrepastoreo al eliminar la competencia de la vegetación favorecería al establecimiento exitoso de leñosas.

Circulación vertical del agua y su relación con la vegetación en zonas áridas y semiáridas

Los cambios de vegetación, especialmente aquellos que involucran transiciones de vegetación leñosa a herbácea afectan el ciclo hidrológico, modificando los flujos de agua y sales. En esta tesis se explora cómo la conversión de bosques semiáridos a tierras agrícolas afecta la dinámica de agua y sales en las planicies semiáridas intensamente deforestadas del centro-oeste de la región del Espinal (San Luis, Argentina). El estudio abarcó diferentes escalas espaciales (stand, paisaje y cuenca) y diferentes aproximaciones metodológicas: muestreos de la zona no saturada/saturada, modelización hidrológica, obtención de perfiles geoeléctricos, medición de caudales y análisis de imágenes e información histórica. A escala de stand, los análisis de suelo no saturado y los resultados obtenidos de los modelos hidrológicos confirmaron que los bosques semiáridos evapotranspiran prácticamente la totalidad de la precipitación anual, generando recarga nula y una elevada acumulación de sales en sus perfiles (0.15 a 9 kg/m2 hasta 6 m de profundidad), a pesar del aumento regional de las precipitaciones registrado en los últimos 50 años. En parcelas agrícolas, más de un 4 por ciento de la precipitación anual escapa del alcance y absorción de las raíces, generando recarga y lixiviación de más del 75 por ciento del stock de cloruro existente originalmente bajo vegetación natural. Estas diferencias en las tasas de recarga y acumulación de sales entre ambos tipos de vegetación se incrementaron en suelos con mayor contenido de arena (a recarga es hasta dos órdenes de magnitud superior bajo agricultura y llega hasta un 99 por ciento de lixiviación de sales). Además, la modelización hidrológica sugiere que la generación de recarga bajo agricultura durante el periodo de estudio se asoció a eventos muy intensos o años especialmente húmedos. La caracterización de la resistividad en suelos, mediante técnicas geoeléctricas a escala de paisaje, confirmaron los patrones de acumulación de agua y sales descriptos a nivel de stand para bosques y agricultura, demostrándose la utilidad de estas técnicas para el estudio de la dinámica espacial del agua y las sales, con continuidad horizontal. Finalmente, a escala de cuenca, se han registrado grandes transformaciones hidrogeomorfológicas, con fuertes disecciones en el paisaje y aparición repentina de cursos de agua, como resultado de la modificación de la condición de recarga nula y el ascenso continuado de los niveles freáticos. Estos cambios se asocian principalmente al reemplazo de los bosques nativos por cultivos anuales, acompañado por el aumento regional de las precipitaciones; mientras que la actividad sísmica se ha demostrado despreciable como agente causal de los excesos hídricos en la cuenca en estudio. Paralelamente, se ha descrito el inicio de un proceso de salinización secundaria, similar al referido como dryland salinity en paisajes agrícolas del suroeste y sur de Australia. Las estrategias de uso y/o recuperación de estas tierras incluirían la aplicación de sistemas mixtos que conserven parches de bosque natural, pasturas perennes y cultivos anuales, así como la optimización de estrategias de producción agrícola en concordancia con las condiciones climáticas imperantes en el corto plazo.

Efecto de las condiciones ambientales durante el desarrollo, maduración y almacenamiento sobre la dormición en semillas de quinoa (Chenopodium quinoa Willd) con tolerancia potencial al brotado pre - cosecha

El brotado pre-cosecha es uno de los problemas que limitan la expansión del cultivo de quínoa (Chenopodium quinoa Willd.) hacia regiones húmedas. Esta tesis evalúa el comportamiento germinativo de dos accesiones con dormición, 2-Want y Chadmo, en la región de la Pampa Húmeda Argentina, combinando ambientes de cultivo (fechas de siembra), almacenamiento e incubación. El objetivo principal fue determinar el efecto de factores ambientales, hormonales y estructurales sobre los patrones de cambio en el nivel de dormición de semillas de quínoa durante su desarrollo, maduración y almacenamiento post cosecha. Ambas accesiones presentaron dormición durante el período de desarrollo-maduración de las semillas, aunque la temperatura de incubación condicionó su expresión (mayor a menor temperatura) en 2-Want. Condiciones de mayor fotoperíodo y temperatura durante esta etapa determinaron mayores niveles de dormición. Se confirmó el papel de las cubiertas seminales en su imposición, y se informa por primera vez la presencia de dormición embrionaria en quínoa. Se propone como hipótesis que una variación en el espesor de las cubiertas en respuesta al ambiente materno regula la difusión de ABA fuera de la semilla durante la incubación, y este mecanismo participa en la modulación del nivel de dormición. La salida de dormición posterior en almacenamientos con baja humedad resultó más rápida a temperaturas altas, asociado con la pérdida de sensibilidad al ABA, que condiciona también el requerimiento de giberelinas para germinar. Un mecanismo particular retrasó la salida de dormición ante temperaturas bajas de almacenamiento más incubación; una exposición a temperaturas elevadas sería necesaria para superar ese bloqueo. Chadmo mostró un nivel de dormición superior en todas las situaciones evaluadas, esto permite inferir un alto grado de tolerancia al brotado ante diversas circunstancias en la zona pampeana, por ello se la sugiere como mejor candidata para su inclusión en programas de mejoramiento adaptativo en quínoa.

Estudio de la diferenciación y madurez sexual en la langosta de agua dulce, Cherax quadricarinatus (Decapoda, Astacidea, Parastacidae) y su aplicación en acuicultura

Cherax quadricarinatus, es una especie de langosta de agua dulce nativa de Australia y Papua Nueva Guinea que se cultiva en varios países incluyendo Argentina, por lo que las investigaciones acerca de su biología reproductiva están orientadas a conocer las condiciones óptimas de cultivo, y desarrollar técnicas para su reproducción y crecimiento. El objetivo general fue determinar el momento del desarrollo en que ocurre la diferenciación sexual y el posible rol regulador de la temperatura, caracterizar el proceso de diferenciación gonadal y madurez sexual, y los cambios morfométricos asociados. Los resultados indicaron que la diferenciación sexual secundaria ocurre a partir de los 0,23 g aproximadamente, correspondiente al estadio juvenil VI ó VII. La temperatura no ejerció un claro efecto sobre la diferenciación sexual. Las hembras, desde la diferenciación gonadal hasta su maduración, presentaron tres morfotipos ováricos. En función de la coloración ovárica, la estructura histológica y la proporción de los distintos tipos celulares se distinguieron cuatro estadios de desarrollo ovárico: I (blanco-transparente), II (crema pálido-naranja pálido), III (naranja con oocitos verdes) y IV (verde oliva). En los machos se identificaron tres estadios de desarrollo y dos tipos de appendices masculinae ó papilas fálicas. Se reconocieron diferentes patrones de intersexualidad y cuatro posibles combinaciones de aberturas genitales que permitieron definir cuatro tipos de intersexo: intersexo hembra (I), intersexo macho (II), y dos tipos de intersexo macho-hembra (III y IV). Los resultados del análisis morfométrico mostraron que los intersexos hembras representan un tipo sexual morfométricamente diferenciado de las hembras y los machos, aunque desde el punto de vista funcional son hembras. Los cambios en las relaciones morfométricas de las dimensiones de los quelípedos se vincularon con el inicio de la la madurez sexual desde el punto de vista histológico en los machos e intersexos hembra.

Seguimiento de la productividad forrajera mediante teledetección : desarrollo de una herramienta de manejo para sistemas de producción ganaderos

La productividad forrajera (PF) es una variable crítica para el manejo y la planificación de los sistemas de producción ganaderos. Sin embargo, las dificultades para cuantificarla a campo y la necesidad de manejar un marco conceptual robusto para utilizarla en la toma de decisiones hacen que habitualmente los sistemas de producción se manejen con una caracterización rudimentaria de esta variable. En esta tesis se desarrolló un sistema de seguimiento de la PF en tiempo real y a la escala de lote, basado en la lógica de la eficiencia en el uso de la radiación (EUR). Primero se diseñó y se puso en funcionamiento una versión preliminar del sistema, y luego se investigaron en mayor detalle dos aspectos críticos de su funcionamiento: la estimación de la fracción de radiación absorbida por el canopeo (fRFAA) a partir de índices de vegetación derivados de imágenes satelitales, y el comportamiento de la EUR ante variaciones del estrés ambiental, el manejo de la defoliación, y la escala temporal de observación. La metodología para implementar la versión preliminar del sistema de seguimiento forrajero se basó en estimar la fRFAA y la EUR. La primera fue estimada como una función no lineal del índice de vegetación normalizado del sensor MODIS. La estimación de la EUR se basó en calibraciones empíricas entre la PF estimada a campo y la radiación absorbida para dos recursos forrajeros: pasturas de loma y bajos de agropiro. Los resultados mostraron que la radiación absorbida predijo datos independientes de PF con precisión aceptable. El sistema fue implementado informáticamente en un software específico denominado Segf. En relación al primer aspecto de mejora del sistema, la estimación de la fRFAA, se estudió la absorción de radiación a campo con una barra de interceptación en cultivos de trigo (utilizados como modelo experimental) y se la correlacionó con distintos índices de vegetación calculados a partir del sensor espectral MODIS. Se encontró que los índices de vegetación explicaron entre 90 y 94 por ciento de las variaciones de fRFAA. El índice de vegetación mejorado presentó una relación más lineal que el clásico índice de vegetación normalizado, posiblemente debido a la ausencia de saturación del primero ante aumentos del área foliar. En relación al segundo aspecto de mejora del sistema, la variabilidad de la EUR, se realizó un experimento de un año sobre una pastura consociada de festuca y alfalfa sometida a distintos tratamientos. La EUR fue más estable que la fRFAA ante cambios de la disponibilidad de recursos y de intensidad de defoliación. Sin embargo, la EUR tendió a disminuir ante estrés hídrico (déficit y exceso), y a aumentar ante defoliación severa y sombreado. Además, la variabilidad de la EUR a lo largo del rebrote de la pastura y entre tratamientos dependió de la escala temporal de observación o cálculo: fue más variable al considerar períodos de 12 días que al considerar todo el período de rebrote o la estación (45 y 90 días respectivamente). Como resultado de la tesis, los productores agropecuarios y sus asesores cuentan con un sistema capaz de estimar mes a mes la PF de sus lotes para una serie temporal de aproximadamente diez años. Actualmente 1.478.000 ha ganaderas están bajo seguimiento mediante un sistema basado en esta tesis. Esto implica un cambio cualitativo de disponibilidad de información y representa una oportunidad para tomar mejores decisiones de manejo, a la vez que concientiza sobre el uso racional del forraje para maximizar su crecimiento. Adicionalmente, la base de datos de PF generada, extraordinariamente amplia en su cobertura espacial y temporal, será de utilidad para trabajos de investigación sobre los patrones espacio-temporales de PF.

Incidencia del manejo agronómico convencional y orgánico sobre la biodiversidad en sistemas productivos de aguacate (Persea americana Mill.) en el estado de Michoacán, México

La pérdida de la biodiversidad que genera la disminución de interacciones bióticas y procesos ecosistémicos es uno de los principales problemas ecológicos en la actualidad. Esta situación se ha relacionado a la simplificación de los sistemas naturales y a la intensificación de los sistemas productivos agrícolas, prácticas que incluso pueden ir en detrimento del rendimiento de los campos de cultivo. Sin embargo, las huertas podrían ser reservorios de biodiversidad y recursos alimenticios que provean hábitats de alta calidad para muchos organismos. En este trabajo, se relaciona el tipo de manejo agronómico (convencional y orgánico) en huertas aguacateras con la riqueza y la composición de las comunidades de visitantes florales, acarreadores de polen y plantas herbáceas con el fin de estudiar la diversidad asociada a dichos sistemas y la incidencia del manejo agronómico sobre estas comunidades. El trabajo se compone de 3 capítulos. El primer capítulo plantea la relación entre el manejo agronómico y la diversidad de visitantes florales y plantas herbáceas a partir de la generación de Unidades Básicas de Clasificación (UBC). En el segundo capítulo, se aborda la ecología reproductiva del aguacatero, en donde se estimó la oferta floral, la diversidad de la comunidad de visitantes florales y acarreadores de polen, su eficiencia de estos en el acarreo de polen y su contribución a la producción de frutos bajo el manejo agronómico orgánico y convencional. En el tercer capítulo, se construyeron y analizaron seis redes de interacción de polen acarreado-acarreador en dos momentos del cultivo: i) durante la floración del aguacatero y ii) en ausencia de floración del aguacatero. El estudio se llevó a cabo durante dos años consecutivos en el pico de floración 2010/2011 y 2011/2012 en 6 huertas orgánicas y 4 convencionales (...) Los resultados de este trabajo mostraron como el manejo agronómico puede influir en la estructura de la comunidad de visitantes, acarreadores de polen y herbáceas. Considerando que el cultivo del aguacatero presenta la floración en una época específica del año, es importante que existan de forma continua otros recursos florales para los acarreadores como son las herbáceas. Los recursos provenientes de estas plantas pueden mantener durante el año la funcionalidad de la comunidad de visitantes y acarredores, proporcionando el servicio ecosistémico de la polinización de plantas silvestres y de las cultivadas. A su vez, la tesis contribuye al fortalecimiento del conocimiento de patrones que proponen que la disponibilidad de recursos florales en las huertas derivados de manejos agronómicos más integrales y menos intensivos que favorecen el incremento de la riqueza de visitantes de flores y acarreadores de polen nativos

Bases moleculares de la interacción virus-planta : relación entre genes de defensa, ARNs pequeños y sintomatología

Los virus fitopatógenos producen alteraciones en el metabolismo y la fisiología de sus huéspedes provocadas principalmente por alteraciones en la expresión génica durante las infecciones. Numerosos cambios están asociados a respuestas de estrés y defensa y sus efectos secundarios son probablemente causantes de los síntomas. El uso de plantas transgénicas que expresan proteínas virales constituye un sistema útil para estudiar la complejidad de la interacción planta-virus. Con el fin de determinar patrones de expresión génica alterados, se emplearon líneas que expresan proteínas del TMV sin función supresora del silenciamiento: la proteína de cápside mutada (CPT42W), la proteína de movimiento (MP) y una línea co-expresante (MPxCPT42W) que mostró alteraciones morfológicas (semejantes a síntomas) y de acumulación de miARNs. Se realizó un microarreglo para detectar cambios transcripcionales asociados a la coexpresión de CPT42W y MP, utilizando como control una línea isogénica con ambos transgenes silenciados y fenotipo normal (mpxcpT42W*). Se estudiaron procesos biológicos cuyos genes mostraron alteraciones por la co-expresión de CPT42W y MP, focalizando en vías relacionadas a estrés oxidativo, inmunidad innata y vías degradación de ARN. Se demostró que CPT42W y MP modularon la defensa innata de un modo complejo: MP parecería actuar como inductor de defensa, alterando los niveles de ERO y SA mientras que CP jugaría un rol antagónico, inhibiendo la expresión de PR-1 y RDR1. Por otro lado, estudios funcionales en vías de degradación de ARN, demostraron que genes componentes del ARN exosoma, inducidos por la expresión de MP y CPT42W, estarían implicados en la alteración de miARNs y constituirían mecanismos alternativos subyacentes a la generación de síntomas en infecciones virales. Este trabajo constituye un importante aporte al entendimiento de los mecanismos de defensa antiviral y de producción de síntomas, proporcionando herramientas para diseñar nuevas estrategias biotecnológicas de control de virosis en cultivos de interés agronómico.

Caracterización funcional de la estepa magallánica y su transición a matorral de Mata Negra (Patagonia austral) a partir de imágenes de resolución espacial intermedia

La PPNA es indicadora de la biomasa disponible y se relaciona con la capacidad de carga de los sistemas pastoriles extensivos. Es posible estimarla a partir de índices de vegetación obtenidos de sensores remotos. El objetivo de esta tesis fue caracterizar funcional y estructuralmente una estepa graminosa (Estepa Magallánica Seca-EMS) y una arbustiva ((Matorral de Mata Negra-MMN) de la Patagonia Austral. En 18 sitios se midió cobertura vegetal (2004 y 2010) y biomasa por estratos (2004 y 2005). Se obtuvieron 8 índices de vegetación a partir de imágenes MODIS (resolución 16 días, 250m, 2003-2010). Se caracterizaron las comunidades vegetales (PCA). Se extrajeron los índices en áreas de 3x3 pixeles y correlacionaron con la biomasa y cobertura medidas a campo. Ambas áreas están dominadas por especies perennes con una cobertura de 66 por ciento En MMN la mitad de este valor corresponde a arbustos. La biomasa aérea total fue de aproximadamente 1000 Kg MS/ha en EMS y el triple en MMN, en ambos casos un 33 por ciento corresponde a material verde. Los índices presentan patrones temporales similares entre áreas, con un máximo a fines de octubre, aunque NDVI y RVI mostraron un segundo pico en abril. El MMN posee mayor biomasa pero los índices fueron 20 por ciento menores que EMS. El NDVI caracterizó mejor la vegetación de la EMS, con correlaciones de 0,69, 0,43 y 0,48 con la fracción verde de biomasa total, intercoironal y coironal, respectivamente. Reflejó además el crecimiento otoñal característico de ambientes con régimen isohigro, limitados por temperatura y humedad. Por el contrario, en el MMN, los índices espectrales y los indicadores de biomasa no correlacionaron. Los valores de regresión obtenidos indican que la evaluación de biomasa disponible a partir de sensores remotos es solo posible en uno de los ecosistemas y muestran que para estimar la receptividad, seria necesaria una calibración local de los índices, dado que la estructura de la vegetación modifica los valores espectrales.

Análisis integrado del consumo de bienes ecológicos y económicos en ecosistemas agrícolas pampeanos : el uso de la emergía como indicador sistémico de sustentabilidad

Los ecosistemas agrícolas de la Región Pampeana Argentina (RPA) atravesaron en las últimas décadas cambios asociados a procesos de expansión geográfica e intensificación productiva. En este trabajo se estudió el funcionamiento de ecosistemas agrícolas pampeanos mediante la síntesis emergética (de emergía). Este acercamiento analítico evalúa conjuntamente el consumo de bienes y servicios ecológicos y económicos, en una moneda común (emergía) que es la cantidad de energía solar necesaria para obtener todos y cada uno de los recursos intervinientes en el proceso de producción (naturales y comprados en el sistema económico). Este marco de análisis novedoso para el estudio de los ecosistemas agrícolas fue aplicado en la evaluación del desempeño de la rotación maiz-trigo/soja en tres ecosistemas agrícolas, Pergamino (BA), Marcos Juárez (CBA) y Montecristo (CBA), ubicados en la RPA en el período 2006-2010. Posteriormente, a partir de una base de información más extensa en el sitio Marcos Juárez, se amplió el rango temporal del estudió al intervalo 1984-2010, y a escala de cultivo individual en lugar de rotación agrícola, con el objeto de detectar tendencias históricas en los indicadores emergéticos. Los resultados del análisis a nivel de rotación mostraron que los ecosistemas evaluados fueron capaces de duplicar la emergía capturada de los recursos locales a partir del agregado de emergía externa comprada (EYR entre 2 y 2.19). También se determinó que el funcionamiento de dichos ecosistemas estuvo basado en una proporción levemente superior sobre insumos externos que sobre recursos provenientes locales propios del ecosistema (EIR entre 1.01 y 1.16). Sin embargo, los ecosistemas estudiados demostraron tener una habilidad para capturar recursos provenientes de la naturaleza proporcionalmente mayor a la presión ejercida sobre el ambiente a través del proceso productivo (ESI entre 1.99 y 2.45). Los valores obtenidos ubican a los ecosistemas agrícolas de la RPA, entre los de mayor eficiencia y renovabilidad en el contexto mundial de la producción agrícola extensiva. La mayor extensión de este análisis en un contexto histórico permitió identificar tres fases de cambio en los indicadores emergéticos en cuanto a la eficiencia del uso de la emergía y su renovabilidad: una fase de mejora (1984-1995), seguida por una fase de disminución (1996-2001), y una fase final de disminución; pero a tasas menores (2002-2010). Los cambios más importantes asociados al consumo de emergía estuvieron explicadas por la adopción de nuevas tecnologías productivas como la introducción de la siembra directa o el uso de semillas transgénicas. Si bien, la moderación en la caída de los índices en la ultima fase identificada (2002-2010) es un síntoma alentador en términos del grado de explotación ambiental de los ecosistemas estudiados, será necesario que futuros aumentos en el consumo de emergía comprada (e.g. insumos o servicios) estén asociados a retornos más que proporcionales en la captura de la emergía local de fuente renovable. La excepción al patrón de tres fases descripto anteriormente, fue la eficiencia de conversión de la emergía a grano (i.e. la inversa de la transformidad), que exhibió un aumentó consistentemente en el período 1984-2010. Este aumento de la eficiencia (medida en emergía requerida para obtener una unidad de energía cosechada) fue observada a pesar del aumento del flujo de insumos comprados, en el mismo período, lo que esta indicando que a través del tiempo, fue posible cosechar valores crecientes de energía por cada unidad de emergía invertida. La aplicación del análisis de los flujos de emergía resultó util para detectar cambios en los sistemas estudiados. Sin embargo, los resultados obtenidos indicarían que la fortaleza del metodo reside en el monitoreo de cambios a escalas temporales y espaciales mayores a las estudiadas en este trabajo. De este modo, sería posible aumentar la eficiencia de detección de diferencias en el uso de emergía si se analizaran patrones regionales de uso de la tierra, donde los sistemas de producción maximicen los contrastes, tanto en en el consumo de bienes ecológicos (oferta ambiental) como económicos (sistemas de producción contrastantes)

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.

Modelos explicativos y predictivos de la productividad, disponibilidad y calidad de forraje basados en sensores remotos

La productividad primaria neta aérea (PPNA) y la biomasa y la calidad forrajeras son clave en los sistemas pastoriles. Dada su variación espacial y temporal, contar con descripciones de dicha variación y con herramientas de monitorización facilita y perfecciona su manejo. Los sensores remotos permiten estimar frecuente y detalladamente la PPNA pero no la biomasa y la calidad. El objetivo de esta tesis es mejorar el conocimiento sobre la PPNA y las posibilidades de monitorización de los recursos forrajeros en general y los de la Pampa Deprimida en particular. Primero, se presentan patrones de variación de la PPNA de los principales recursos forrajeros y modelos de prospección de la PPNA primaveral para distintas unidades de vegetación. Segundo, se presentan modelos de estimación de la biomasa y calidad forrajera basados en sensores remotos y generados mediante ensayos en condiciones controladas y a campo. La variación espacial de la PPNA fue explicada por la precipitación a escala regional, los suelos a escala subregional y los suelos y el pastoreo a escala local. Entre recursos, las pasturas de loma tuvieron mayor PPNA que los pastizales de bajo; dicha diferencia aumentó con la precipitación media. Entre escalas, la variación espacial fue mayor a escala regional y la temporal fue mayor a escala local. La PPNA primaveral se relacionó con variables ambientales de meses previos diferentes según los pastizales estuvieran dominados por especies invernales o estivales, y según las pasturas fueran de suelos profundos o someros. Las estimaciones de la biomasa y calidad forrajera fueron satisfactorias en general, aunque imprecisas bajo ciertas condiciones experimentales como sequía, fertilización, y presencia de biomasa senescente, que requirieron modelos específicos. La estimación de la biomasa total a campo mediante un modelo basado en estimaciones independientes de la biomasa fotosintética y la no fotosintética resultó precisa a lo largo de un año. Los resultados aportan información acerca de los controles ambientales de la PPNA en pastizales subhúmedos y representan un avance en la estimación de la biomasa y calidad forrajera mediante sensores remotos

Caracterización y evaluación del germoplasma nativo de quínoa (Chenopodium quinoa Willd.) del Noroeste Argentino en base a atributos morfológicos y agronómicos

La información generada en la caracterización y evaluación de las colecciones de germoplasma permite conocer el tipo de material genético que se conserva en el banco. Esta tesis aborda la caracterización morfológica, la evaluación fenológica y los patrones de interacción genotipo × ambiente (G × A) para rendimiento en grano, sus determinantes fisiológicos y componentes numéricos de un conjunto de poblaciones del germoplasma nativo de quínoa (Chenopodium quinoa Willd.) del Noroeste Argentino, combinando localidades y años en tres ecorregiones de cultivo. Los resultados mostraron que el germoplasma es altamente diverso a nivel fenotípico, reflejando variación en el ambiente de origen. Se observó amplia variación en el tiempo a floración entre poblaciones y ambientes evaluados y el patrón de respuesta fue coherente con una adaptación fotoperiódica cuantitativa a días cortos. Los efectos del fotoperíodo fueron más importantes en las poblaciones cultivadas a menor altitud, mientras que la temperatura lo fue para las poblaciones cultivadas a mayor altitud. Por otro lado, de acuerdo al tamaño y naturaleza de las interacciones G x A, se necesita de estrategias de mejoramiento y evaluación estructuradas para acomodar sus efectos, ya sea evitándolas o explotándolas. El análisis de agrupamiento sobre la matriz estandarizada de rendimiento reveló cuatro grupos genotípicos con diferentes patrones de respuesta a través de dos grupos ambientales (altiplano vs. valles interandinos), siendo esta clasificación congruente con la basada en atributos morfo-fenológicos. Los determinantes fisiológicos y componentes numéricos influyeron sobre las respuestas genotípicas para rendimiento en los dos mega-ambientes. Los resultados indican que el desempeño promedio de las poblaciones para tiempo a floración tuvo una influencia determinante sobre la biomasa aérea y el número de granos, y ambos a su vez sobre el rendimiento. Por lo tanto, esta tesis destaca el rol de la fenología en la adaptación genotípica de quínoa a las diferentes condiciones agroecológicas del NOA

Cambios en el índice de vegetación de diferencia normalizada (IVN) asociados a la proporción de leñosas y herbáceas en pastizales de la provincia de Entre Ríos

En la provincia de Entre Ríos la ganadería es una de las actividades económicas principales y la vegetación natural aporta más de la mitad del forraje consumido por el ganado. Para llevar a cabo un manejo eficiente de los recursos forrajeros es necesario conocer la productividad forrajera. Sin embargo, dada su gran variación espacial y temporal, los productores ganaderos rara vez cuentan con dicha información. Actualmente, es posible estimar la Productividad Primaria Neta Aérea (PPNA) de la vegetación a partir del IVN provisto por sensores satelitales. Sin embargo, en sitios con presencia de vegetación no forrajera, conocer la productividad no es suficiente, sino que es necesario separar la PPNA de los componentes forrajeros y no forrajeros. En algunos casos, diferencias fenológicas entre ambos componentes permiten separar el IVN asociado a cada componente de la vegetación. Sin embargo, esto aún no se ha evaluado en la Provincia de Entre Ríos. El objetivo del presente trabajo consiste en caracterizar cómo los cambios espaciales en la proporción de leñosas (no forrajeras) y herbáceas (forrajeras) pueden afectar el funcionamiento de la vegetación, mediante el uso del IVN del sensor satelital MODIS en dos áreas de vegetación natural de la provincia de Entre Ríos. En cada lugar se escogieron píxeles con distinta cobertura de leñosas y se evaluó si las diferencias en la cobertura se asociaban a cambios en el IVN promedio, su variación temporal y si existía relación con la precipitación anual. Se encontró una correlación positiva entre la cobertura de leñosas y el IVN en ambas zonas. En cambio, las variaciones inter e intra-anual y la respuesta marginal del IVN a la precipitación presentaron una correlación baja. La evaluación de los patrones de variación del IVN permitió determinar que para la zona de estudio los modelos de separación del IVN leñoso y herbáceo deberían basarse en el IVN promedio y no en su estacionalidad o en su respuesta a la precipitación.

Carbono en suelos pampeanos : efectos de la vegetación y el uso

Numerosos trabajos alrededor del Mundo han demostrado cambios en los contenidos de carbono orgánico por el uso y algunos han reportado cambios en los niveles de carbono de carbonatos. También se ha reportado que la vegetación afecta la distribución vertical del carbono orgánico en el suelo. Sin embargo, el tipo de vegetación está asociado al clima y tipo de suelo y los efectos independientes de estas variables sobre la estratificación del carbono no han sido determinados. El objetivo de esta tesis fue establecer los patrones de variación del carbono orgánico y de carbonato secuestrado en superficie y en profundidad en suelos de la Región Pampeana en función de las condiciones ambientales, de vegetación y de manejo y establecer modelos empíricos predictivos de la capacidad de secuestro de carbono de los agrosistemas. Se muestrearon 82 establecimientos de la Región Pampeana, seleccionando en cada uno 5 situaciones: arboledas, parques, pasturas, suelos agrícolas y bajos. Se muestreó por estratos de 25 cm hasta 1 m de profundidad y se determinó la densidad aparente, pH, conductividad eléctrica, carbono orgánico y de carbonatos. Se ajustaron funciones para describir la acumulación de carbono en el perfil. Los contenidos de carbono orgánico promedio hasta 1 metro fueron: arboledas 131 t ha-1, parques 101 t ha-1, pasturas 90 t ha-1, suelos agrícolas 86 t ha-1 y bajos 70 t ha-1. Las arboledas aumentaron significativamente el contenido de carbono hasta 1 metro respecto de los parques, tomados como tratamiento control, mientras que el uso agrícola redujo el carbono orgánico en el estrato 0-50 cm, y estos efectos fueron encontrados en todos los tipos de suelo No se encontró efecto significativo del uso del suelo sobre el carbono de carbonatos. El modelo potencial fue el que mejor describió la estratificación del carbono orgánico en profundidad y se pudo ajustar en casi todos los sitios adecuadamente (R2 menor a 0,92). El parámetro B de este modelo, que describe la tasa de acumulación del carbono con la profundidad, no difirió entre tratamientos. La vegetación y el uso del suelo no afectaron la distribución vertical del carbono en la Región Pampeana. El parámetro B promedio fue 0,56 y puede ser usado para hacer estimaciones del contenido de carbono en profundidad disponiendo de datos de contenido superficial. Empleando redes neuronales artificiales se generó un modelo predictivo de los niveles de carbono orgánico de los suelos que explica 66 por ciento de la variación.