Efectos del cambo climático sobre la vegetación y la

dinámica del fuego

Francisco Lloret

EL VALOR DE LOS ESPACIOS PROTEGIDOS DE MONTAÑA EN UN ESCENARIO DE CAMBIO CLIMÁTICO Granada 13-15 Mayo 2009

Tendencia climática

Raupach et al 2007, PNAS; Rahmsdor et al. 2007, Science

1970 1980 1990 2000 2010

Temperature (°C) Sea Level Rise (cm)

Tendencia climática

1990 1995 2000 2005 2010

CO

2 Em

issi

ons

(GtC

y-1)

5

6

7

8

9

10Actual emissions: CDIACActual emissions: EIA450ppm stabilisation650ppm stabilisationA1FI A1B A1T A2 B1 B2

Atmospheric CO2

- Estimaciones de cambios en la distribución de especies y comunidades

- No gradualidad de los cambios: eventos extremos

- Incendios forestales y cambio climático

CAMBIOS EN LA DISTRIBUCIÓN DE ESPECIES

Y COMUNIDADES

Impacto del cambio climático en el número de especies vegetals en 2100 (EEA, 2005)

En Israel, se espera que con un calentamiento de 1.5ºC los biomas mediterráneos se desplacen 300-500 km hacia el nortey suban 300-600 m en altitud (Israel Min. Env., 2000)

Se espera que en algunos países se hayan perdido másde 50 especies en 2100.

Cambios en la distribución de las especies

(Thuiller et al., 2005)

En Europa, los cambios más importantes en la diversidad de especies se esperan en la transición entre las regiones Mediterránea y Euro-Siberiana

Distribuciones idóneas de especies forestales de la península Ibérica

• Modelos a partir de distribuciones actuales (IFN3) y Atlas Climático Digital

• Proyección a partir de Escenarios climáticos y los modelos de distribución

• Proporcionan información de las áreas de idoneidad futura, pero hay otros factores que restringen la distribución real:

• gestión• dispersión• interacciones bióticas• otras perturbaciones

Distribuciones idóneas de especies forestales de la península Ibérica

Pinus sylvestris

actualTª: 13.6ºC

2050-2080Tª: 16.8ºC

Hadley Center escenario A2

“Take-away” message

Es posible estimar para las diferentes especies qué zonas

serán climáticamente idóneas en el futuro

Zonas de montañaCambios en la distribución altitudinal

Peñuelas et al. Glob Chan Biol

Montseny (Barcelona)

Límite superior

Límite inferior

Fagus sylvatica (haya)

Modelo estadístico del número de especies vegetales que perderían su

área de distribución climática en ausencia de corredores

La continuidad territorial posibilita el reajuste de la distribución

Dispersión y rango altitudinal

Colwell et al 2008, Science 322: 258-261

Briófitos de Canarias

Lloret & Mancebo

+1ºC equivaldría a una migración de + 200 m

Briófitos de Tenerife

Lloret & Mancebo

0

20

40

60

80

100

100 200 300 400 500 600 700 800

Lowland biotic attritionRange-shift gaps

Elevation Shift

0

50

100

150

200

250

300

350

100 200 300 400 500 600 700 800

Lowland biotic attritionRange-shift gaps

Elevation Shift

+1ºC equivaldría a una migración de + 200 m

Coge el mensage y corre...

Preservación de corredores en los gradientes altitudinales

NO GRADUALIDAD DE LOS CAMBIOS:

EVENTOS EXTREMOS

Respuestas no-lineales en el reclutamiento

Danby & Hik J. Ecol 2007

Yukon, Canada

Sequía - Cavitación

Respuestas ecofisiologicas no-lineales

(Martínez-Vilalta & Piñol)

Predicciones de cambio

2050

Eventos climaticosextremos

sequíaslluvias …

“...la temperatura media podría aumentar entre 1.4ºC y 5.8ºChasta 2100 dependiendo de los escenarios climáticos...”

Proyecciones de episodios extremosPromes Model (UCLM) “nested” in HadAM3

Sánchez et al. Glob Plan Change (2004)

Los eventos de sequía extrema pueden producirpatrones espaciales discontínuos

• Los eventos de sequía interaccionan con el sustrato geológico y producen un mosaico de seca del dosel forestal

Serralada litoral catalana(Quercus ilex, Erica arborea)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Girb

au

Pedr

itxes

Rel

linar

s

Cau

s

Mos

set

Mor

elle

s

Quercus ilex

SchistBreccia

Can

opy

surv

ival

(%

gre

en le

aves

)

*

*

*

**

*

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Girb

au

Pedr

itxes

Rel

linar

s

Cau

s

Mos

set

Mor

elle

s

Erica arborea

Canopy survival

(% green leaves)

**

**

*

*

Lloret et al. Glob Change Biol 2004

La recurrencia de las sequíasdisminuye la resistencia y

produce pulsos de mortalidad

Rebrotada 1985Débil

MuertoDébilFuerte

Rebrotada 1985Fuerte

1995

Coge el mensaje y corre....

Los ajustes de la vegetación al nuevo escenario climático no tienen por quédarse de forma gradual, sino que en

algunos casos se producirán de forma rápida, asociados a eventos extremos

(sequías,incendios)

Sequía y diversidad de especies

Anomalía Evapotranspiracion potencial

A mayor diversidad de especies, mayor resistencia, ya que hay mas probabilidades de encontrar alguna especies

resistente

Anomalía NDVI

Verano 2003

Anomalia NDVIRiqueza de especies leñosas (IFN3)

Cruzando los datos de la anomalía de NDVI (años secos como 2003 respecto a la serie normal) y de los

inventarios forestales, considerando el clima de la localidad

Lloret et al. Ecology

La hipotesis funcionaria en ecosistemas mediterraneos: el impacto es mayor en bosques mas pobres

Pero no en formaciones de distribucion centroeuropea, en las que el impacto es mayor en bosques mas ricos en especies

Conclusiones

El papel de la diversidad de especies ante el impacto climatico varia segun el contexto biogeografico y el sentido de la perturbacion:

- en ecosistemas que han evolucionado en condiciones mas similares a las nuevas limitaciones ambientales, la diversidad reduce el impacto, pero …

- en ecosistemas que se han constituido en condiciones diferentes pueden acumularse proporcionalmente mas especies sensibles a las nuevas condiciones climaticas

Coge el mensaje y corre....

La diversidad de especies garantiza una menor vulnerabilidad, ..... pero

Nos hemos de preparar para combinaciones de especies a las que no

estamos acostumbrados

Pinus sylvestris

Pre-Pirineo Lleida(2007)

Decaimiento de bosques de pino albar en su límite de

distribución

Respuesta a eventos climáticos extremos: sequías

La defoliación / mortalidad se produce por la contribución de diferentes factores

(Galiano, Martínez-Vilalta, Lloret)

muérdago

tamañoy = 0.0083x + 0.7394R2= 0.0815

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90Canopy defoliation (%)

Tota

l bas

al a

rea

(m2 )

competencia

• ¿Se puede mejorar la supervivencia si la densidad (área basal) del bosque se ajusta previamente?

área basal

mortalidad

Gestión silvícola preventiva

El reemplazamiento de comunidades se produce cuando hay un desajustes entre la mortalidad y la regeneración de las diferentes especies

Regeneración Mortalidad

Los eventos de sequía pueden favorecer matorrales mediterráneos y

ralentizar la sucesión

control

tratamientos (sequía, calentamiento)

Doñana

matorral sabinar

(Lloret, Díaz-Delgado)3

4

5

6

7

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Cubierta seca (%)

r = 0,521

Buscando mecanismos estabilizadoresProcesos a microescala: banco de

semillas

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

CONTROL SEQUERA ESCALFAMENT

Tratamientos

ĖREES OBERTES + SOTA VEGETACĖREES OBERTES SOTA VEGETACIī

La sequía continuada disminuye el banco de semillas en las zonas abiertas pero no bajo la vegetación

(del Cacho, Lloret, et al.)

Cambio climático – Incremento de la aridez

Disminución del banco de semillas de especies de vida corta

Incremento de zonas sin vegetación

Disminución del banco de semillas en claros de vegetación

METODOLOGIA RESULTATS

Retroalimentación estructura espacial - reclutamiento

INCENDIOS FORESTALES Y CAMBIO CLIMATICO

Aumento de las Temperaturas diarias (entre 0.35 y 0.27ºC paralas temperaturas anual y estival por década en el Levante español)

Aumento de la evapotranspiración y disminución de la humedad del aire estival

ETPmínima humedad relativa diaria

Temperatura media diaria Precipitación

Tendencia climática

El número de días con alto riesgo climático de

incendios ha aumentado a lo largo

del siglo XX

número de días superando un valorpreestablecido del índice I87mod (Canadá)

temperatura máxima diariahumedad relativa mínimavelocidad del viento máxima

0

20

40

60

80

100

1940 1950 1960 1970 1980 1990

Num

ber o

f day

s A

Year

10 2

10 3

10 4

10 5

10 6

0 20 40 60 80 100

Are

a bu

rnt (

ha)

Number of days

B

Catalunya

32% de la variabilidad de la superfície incendiada se explica por el número de días con alto

riesgo

NW America

Área quemada (ha)Déficit de humedad

- La estación de incendios ha aumentado 78 días- La duración media de los grandes incendios ha aumentado de 7.5 a 37.1 días

- La Temp. media de primavera-verano ha aumentado 0.9ºC- La nieve se funde 1-4 semanas antes

Westerling et al. Science 2006

Los episodios de sequía aumentan la acumulación de combustible

• Los episodios de sequía se multiplican en diferentes tipos de comunidades: matorrales, encinares, pinares

Doñana

St Llorenç (Barcelona)

Importancia de lluvias intensas después del incendio-las pérdidas de suelo después de eventos torrenciales pueden ser hasta 100 veces superiores en zonas quemadas (De Luis et al 2003)

- después del fuego, una lluvia torrencial que ocurre cada 10 años produce inundaciones que ocurrirían cada 100-200 años (Ticino, Suiza) (Conedera et al 2003)

Las lluvias intensas, episódicas tienden a aumentar

Pérdidas de suelo

Estacionalidad lluvias1960-1991

(De Luis et al. For Ecol Manag 2001)

Efecto de la recurrencia de incendios

0

1 104

2 104

3 104

4 104

5 104

1 Fuego 2 Fuegos

DensidadPinus halepensis ha -1

DensidadReproductivos

34% 19%

0

5

10

15

20

1 Fuego2 Fuegos

L,F H

Horizontes orgánicos

n = 16, p = 0.006

(t / ha)

n = 16, p = 0.0280

20

40

60

80

100

120

140

160

Arbóreo Arbustivo Herbáceo

1 Fuego2 Fuegos

Altura (cm)

***

***

*

Aumentarán los episodios largos de alto riesgo de incendio

Escenarios con

emisiones de gas moderadas-altas

emisiones de gas bajas-moderadeas

Proyecciones futuras (2071-2100)

Moriondo et al 2006 Climate Research

Augmento del riesgo en zonas de montaña que hasta ahora tenian riesgo bajo

Moriondo et al 2006 Climate Research

Escenarios con

emisiones de gas moderadas-altas

emisiones de gas bajas-moderadas

Proyecciones futuras (2071-2100)

El cambio climático está aumentando el riesgo de incendios en ecosistemas, como los de montaña,

que hasta ahora era poco afectados

Los incendios se harán más frecuentes en zonas donde hasta ahora eran raros y

con vegetación más vulnerable

0

0.1

0.2

0.3

0.4

<20 -20 to 0 0 to 20 >20

Fire-sensitive species

Thornthwaite index

Fire

No Fire

Mediterranean Moister

**

** *

*

Pro

porti

on o

f spe

cies

incendios de Cataluña central

Alpes Suiza

Scumacher & Bugman 2006, Glob Change Biol

ACTUAL

2070-2100

VegetaciónIncendios

SIN INCENDIOS

Altitud (m)Altitud (m)

Intervalo de rotación

Registros paleohistóricos indican cambios en la vegetación sensible al fuego (Alpes)

Abies alba carbón (Tinner et al. J. Ecol. 1999)

Necesitamos conocer los cambios en el

régimen de incendios en zonas de montaña y la vulnerabilidad / resiliencia de sus

especies

GESTIONAR EL CAMBIO! GESTIONAR EL CAMBIO!

El cambio climático comportará cambios en la vegetación que pueden ser locales y rápidos a partir de episodios extremos

(sequías, incendios)

Valorizar las formaciones menos estructuradas (matorrales, dehesas)

Favorecer las migraciones: corredores altitudinales

En las zonas de montaña estos cambios se manifestarán claramente debido al gradiente

altitudinal. LAS ZONAS DE MONTAÑA REPRESENTARAN REFUGIOS

Gestionar los incendios en las zonas de montaña y en ecosistemas sensibles

(evitar incendios de copa, aumentar el conocimiento de su sensibilidad)

Reforzar los mecanismos estabilizadores:- estructura de la comunidad (densidad,

distribución espacial)

- diversidad de grupos funcionales

Gracias!!