1
2- Introducción al cambio global en el mediterráneo
Fernando Valladares
MASTER en Cambio Global UIMP – CSIC 3.01. Cambio global y ecosistemas terrestres mediterráneos
La meteorología pulverizarécords
• Olas de calor sofocante. Temperaturas gélidas. Precipitaciones catastróficas. Vientos huracanados. Los registros climáticos de este año son los másextremos desde que se miden.
• La Organización Mundial de Meteorología (OMM), advierte en un informe de récords históricos de lluvias y temperaturas por todo el mundo. En lo queva de año se han cobrado cientos de vidas y hancausado millones de desplazamientos humanos.
• Agosto 2007
15681568: Nostradamus, el fin del mundo en 3797
Frío intenso, fallos en cosechas, pandemias de peste: época propensa al catastrofismo y ávida de profecías
2
Efectos del cambio climático Efectos del cambio
climático
Efectos del clima
Cambio climático
Clima
Partículas de agua en la atmósfera (nubes) - clima
Otras partículas en la atmósfera - ¿ clima ?
En un estudio a largo plazo en Leipzig
La cobertura vegetal
disminuye en 25 años
Matesanz, Broker, Klotz Valladares (en preparacion)
3
La disminución
de la cobertura vegetal se
correlaciona con el
incremento de temperaturas
de Abril
Matesanz, Broker, Klotz Valladares (en preparacion)
En un estudio a largo plazo en Leipzig
La disminución
de la cobertura vegetal se
correlaciona con el
incremento de radiación
Matesanz, Broker, Klotz Valladares (en preparacion)
En un estudio a largo plazo en Leipzig
Global warming
pero
“global brightening”
Matesanz, Broker, Klotz Valladares (en preparacion)
En un estudio a largo plazo en Leipzig
¿ Cual es la causa del cambio en la vegetación ?
Efecto sinérgico temperatura-radiación
La radiación es clima… la polución afecta al clima
de varias formas
En un estudio a largo plazo en Leipzig
4
¿ Oscurecimiento o mas radiación ?
Escalas geológicas vs. ecológicas
De lo global a lo local
Stanhill & Cohen 2002 Wild 2005
HuellasHuellasdel del cambiocambioclimclimááticotico
Cuestion de escala
Valladares 2008
Los reptiles Los reptiles muymuy sensiblessensibles al al cambiocambio climclimááticotico
• Su actividaddepende de la temperaturaambiente
• Depositan sus huevos en nidos subterráneosentre 0 y 40 cm• Su desarrollo embrionario ocurre en los meses máscálidos• Ponen huevos con cáscaras flexibles y permeables• Los huevos intercambian mucho agua con el ambientedel nido• No hay cuidado paterno de los huevos
Algunos rasgos de los reptiles
5
Mortandad de los huevos es muy alta(hasta el 100%) por:
•Predación•Infecciones hongos y bacterias•Alteraciones por raices•Intoxicación•Inundación•Desecación
Un problema adicionalUn problema adicional• El sexo en muchos grupos de reptiles (tortugas,
cocodrilos y lagartos) no está determinado genéticamente
• Es la temperatura durante el desarrollo la que da lugar a machos o a hembras
Huevos incubados a alta temperatura no producenmachos, solo hembras en tortugas de mar
Cortesía Adolfo Marco
La temperatura de las playas de nidificación de las tortugas en el Mediterráneo tienen temperaturas de la arena de 32- 33 °C dando lugar mayoritariamente a hembras.
7
Las especies forman complejas redes de interacciones
Sanz et al. 2003
Ave m
igra
do
raLa s
incr
on
izaci
ón
es
cru
cial
Peñuelas & Filella. 2001
Salida hojase adelanta
1 a 4 semanas
Floraciónse adelanta
1semana
Caída hojase atrasa
1 a 2 semanas
Calentamientoclimático
Calentamientoclimático
Estación de crecimientose adelanta unas 3 semanas
Aparición y actividadse adelanta
1 a 2 semanas
Migración
adelantos y retrasos
Alteraciones en la sincronizaciónentre niveles tróficos
Alteraciones en la habilidadcompetitiva de las especies
Alteraciones en la sincronizaciónentre niveles tróficos
Alteraciones en la habilidadcompetitiva de las especies
Efectos impredecibles en la comunidad
Incremento del secuestro de carbono(y ciclos globales del nitrógeno y agua)
Consecuenciasecológicas
Fenologíaplantas
Fenologíaanimales
Alteraciones en la estructura y el funcionamiento de los ecosistemas (también efectos en los sistemas humanos, agrícolas, socioeconómicos y sanitarios)
Las mariposas requieren de suplanta nutricia
El clima afecta no solo al desarrollo de la mariposa, sino tambien al de suplanta nutricia. Ambos deben ir acoplados.
Los cambios en la distribucion potencial de la mariposa en un mundo mascálido depende de la planta nutricia… y de los predadores
8
Las plantas necesitan de ciertas mariposas para su
polinizaciónLos cambios en la distribucion potencial de las plantas en un mundo
mas cálido depende de las mariposas … y de los herbívoros
El oso hiberna en funcion del clima• Las poblaciones de mas al sur
hibernan menos… o no hibernan
El oso hiberna en funcion del clima
• El clima afecta no solo a las temperaturasdurante el invierno, sino, sobre todo a la disponibilidad de frutos durante el otoño
Las relaciones son asimétricas
Bascompte y cols. 2006 Science
Si una especie de planta depende mucho de una especie de animal, esta ultima depende poco de ella.
9
La asimetría en las relaciones permite mantener la
biodiversidad
Bascompte y cols. 2006 Science
La asimetría confiere estabilidad ante perturbaciones
y cambios
Intercambio biótico e invasiones biológicas
Algo tan antiguo como el ser humano Disminución de la diversidad vegetal
0
5
10
15
20
25
30
35
Núm
ero
de e
spec
ies
** *
** **
Menorc
a
Mallorc
a
Córceg
a
Cerdeñ
aCret
a
Vilà et al. J. Biogeography
Islas Baleares
Islas Hyère Córcega
Cerdeña
Creta
Lesbos
Con y sin Ailanthus
10
Riqueza de especies invasoras en España
[1,6][7,12][13,18][19,24][25,30][31,36][37,42][43,48][49,54]
Invasive Species Richness
Cortesía de Montse Vila
Con el calentamiento global aumentael riesgo de especies invasoras en
zonas templadas y frias• Bien documentado para comensales de la
especie humana
Con el calentamiento global aumenta el riesgo de especies
invasoras en zonas templadas y frias
• Afecta a las especiesvegetales y en cascada a todo el ecosistema
Cambios uso
Regeneración rápidaSelección de gramíneas
InflamabilidadMicroclima
(Modificado a partir de D’Antonio y Vitousek 1992 )
Vegetaciónleñosa
Fuego Vegetación sabanoide
Interacción fuego-invasión
11
Vitousek (1994)
¿¿ QueQue eses el el cambiocambio global?global?• Cambios a escala global que
afectan al funcionamiento de la Tierra como sistema
• Mucho mas que cambioclimático
• Socio-economico tanto como biofísico
Reid &
Miller(1989)Ejemplos:
• Fijación de nitrogeno• Temperatura• Biodiversidad• Composicion atmósfera• Población• N en zona costera• Cubierta forestal• Explotación de pesquerias
NOAA
U.S. B
ureau of the Census
Mackenzie et al (2002)
Richards (1991), W
RI (1990)
FAO
Los motores de cambio global
• La mayoríase mantienen o aumentanen la mayoría de ecosistemas
Millennium Assessment 2005. UN
Las cuatro combinaciones del Millenium Assessment
• Con el conocimiento de los cambios ambientales acontecidos y con la integración de los principales aspectos socioculturales, la “Evaluación de los Ecosistemas del Milenio” establece cuatrograndes escenarios generales, que no se plantean comopredicciones.
• Los diferentes escenarios suponen un aumento de la globalizacióno de la regionalización,
• Y una actitud de reacción, donde sólo se afrontan los problemascuando se convierten en algo evidente, o una actitud de acción, donde la gestión proactiva de los ecosistemas busca la preservación a largo plazo de los servicios de los ecosistemasantes de que los problemas sean muy graves o irremediables.
• www.maweb.org
Las cuatro combinaciones del Millenium Assessment
• Escenario 1. Manejo Reactivo de los ecosistemas: “Orquestación Global”.– Plantea una sociedad conectada globalmente por el
comercio global y la liberalización económica, quetoma una actitud reactiva para la solución de los problemas de los ecosistemas.
– También toma medidas efectivas para la reducción de la pobreza y las desigualdades y realiza inversionespúblicas en infraestructuras y en educación.
– El crecimiento económico de este escenario es el más alto de los cuatro y se estima que la poblaciónhumana en el 2050 será la más baja.
Global. Reactivo
12
Las cuatro combinaciones del Millenium Assessment
• Escenario 2. Manejo proactivo de los ecosistemas: “Tecno-jardín”. – Representa una sociedad conectada globalmente;
pero que depende de tecnologías “verdes”, y unaactitud proactiva en la resolución de los problemasambientales.
– Depende de ecosistemas altamente gestionados paraproporcionar los servicios de los que depende.
– El crecimiento económico es relativamente alto y tendente a acelerarse, mientras que la población en el 2050 estará en el término medio
Global. Proactivo
Las cuatro combinaciones del Millenium Assessment
• Escenario 3. Manejo Reactivo de los ecosistemas “Orden desde la fuerza”.– Representa un mundo regionalizado y fragmentado,
preocupado por la seguridad y la protección, queenfatiza los mercados regionales, presta pocaatención a los bienes públicos y toma una actitudreactiva frente a los problemas ambientales.
– El crecimiento económico es el más bajo de los cuatro escenarios (especialmente bajo en los paísesen desarrollo) y tiende a disminuir mientras que el crecimiento de población será el más alto.
Regional. Reactivo
Las cuatro combinaciones del Millenium Assessment
• Escenario 4. Manejo Proactivo de los ecosistemas “Mosaico adaptativo”. – Las regiones, a la escala de cuencas hidrográficas,
son el núcleo de la actividad política y económica. – Las instituciones locales se fortalecen y las
estrategias locales de manejo de los ecosistemas son comunes. Las sociedades desarrollan un manejoaltamente proactivo de los ecosistemas.
– El crecimiento económico es inicialmente lento perocrece con el tiempo, y la población en el año 2050 escasi tan alta como en el escenario “Orden desde la fuerza”.
Regional. Proactivo
Cuatro mundos posiblesLos escenarios del IPCC-cambio
climático
Los mas usados por modelos de circulacion general (AOGCM) y los modeloes regionales de clima (RCM) son A2 y B2
• Crecimiento rápido (A1): alto consumo, inversion en tecnología, poca protección de la naturaleza (subidatemperaturas para segunda mitad siglo XXI 4.4 C)
• Crecimiento moderado (A2): orientación regional del crecimiento para compensar desigualdades, moderadapreocupación ambiental (subida temperaturas 2.8 C)
• Desarrollo sostenible global (B1): busqueda solucionessociales y medioambientales sostenibles, planteamientosglobales, ligero aumento poblacional que tendería a disminuir, cooperacion, protección de la naturalezaprioritaria (subida temperaturas 3.1 C)
• Desarrollo sostenible local (B2): las menores emisiones, pensamiento local, economia sostenible, poblacionestable, bienestar social y protección de la naturalezaserían prioritarias (subida temperaturas 2.1 C)
13
CascadaCascada de de incertidumbreincertidumbre en el en el ananáálisislisis de de los los impactosimpactos del del cambiocambio climclimááticotico
Escenarios Respuesta del Sensibilidad del Escenarios regionales Rango de de emisión ciclo del C clima global de cambio climático impactos posibles
La diferencia con Nostradamus
INCERTIDUMBRES DEL CAMBIO GLOBALINCERTIDUMBRES DEL CAMBIO GLOBAL
Estimas climaticas globales para el siglo XXI (escenario A2)
Reduccion de lluvias (> 10%)
Incremento de temperatura (> 3 ºC)
Alteraciones en el ciclo del agua
14
Alteraciones en el ciclo del agua Alteraciones en el ciclo del agua
Cambios en la intensidad y Cambios en la intensidad y tipo de las perturbaciones: tipo de las perturbaciones:
cambios en fisonomcambios en fisonomíía, a, funcionamiento y funcionamiento y
biodiversidadbiodiversidad
SE Creta, verano 1968: la herbivoría regula las comunidades vegetales de Pistacia lentiscus
1988: abandono. Se extiende Pinus brutia y aparece Atriplex halimus
1998: el fuego regula las comunidades vegetales
Migraciones altitudinales de ecosistemas
15
El Pinsapo, un abeto andaluz relíctico, indicador del cambio climático
Biogeografía de abetos circum-Mediterraneos
Abies pinsapo
2: A. maroccana; 3: A. tazaotana; 4: A. numídica; 5: A. cilicica; 6: A. normanniana; 7: A. bormuelleriana; 8: A equi-trojani; 9: A. cephalonica; 10 A. boriis-regis; 11 A. nebrodensis.
Mean
Gro
wth
redu
ctio
n (%
) -50
0
50
100
150
(y )
Time (years)1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995
Freq
uenc
y of
tree
sG
C >
100
(%)
0
10
20
30
40
Mean
Time (years)1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
Tree
-ring
wid
th (m
m)
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
19901990
19951995
20002000
Disminución de crecimiento particularmente en años secos
1995 Drought
Cortesía J.A. Carreira
Una serie de factores internos (densidad de la masa) y externos (clima) favorecen patógenos
GAP OPENINGS. MIXED QUERCUS, PINUS, PINSAPO
STANDS?
PROTECTIONMEASURES.
SUCESSFULL,SIMULTÁ-
NEOUS REGENERA-
TION AT THE LANDSCAPE
LEVEL
1950 1980 19901995
DROUGHTCANOPY
CLOSURE, SELF-THINNING DOES
NOT OCCURS
PINSAPOCOVERAGEEXPANSION
MORTALITY BY PATHOGENS
2000
PREPARATIONSTRESS
INDUCTION STRESS
STAND STAGNATION
2004: EXPERIMENTAL
THINNING TREATMENTS
Cortesía J.A. Carreira
16
Los patrones del pasado
Aridificacion del clima acoplada a perturbaciones de origen humano: Quercus siempre verdes reemplazan a los caducifolios
Carrión et al. 2003 The Holocene, 13: 839-849.
DeciduousQuercus
EvergreenQuercus
Fireevidences
Fauna extinta del Sahara. Causa probable la aridificación del clima
La huella humanaCambio climático, extinciones de flora y
fauna
…huella humana ?
Extinciones históricas (s. XVIII-XIX) clima + caza
La huella humanaCambio climático, extinciones de flora y
fauna
Extinciones futuras: cambios de uso + clima
Sean climáticas, directas o indirectas, existen evidencias sobre el efecto humano en la actual extinción masiva
-En mayo de 2002, las Naciones Unidas informa que el ritmo actual de extinción es 100-1000 veces superior al ritmo de fondo
-La mitad de las especies podrían extinguirse en 100 años (25% de los mamíferos en sólo 30 años)
17
El ser humano,El ser humano,una especie mas
RefugiadosRefugiados climclimááticosticos
•El calentamiento global obligará a migrar a 150 millones de personas de aquí a final de siglo, según un informe de la ONU
•Ya hoy el 60% de los movimientos migratorios está causado poreste fenómeno y por desastres naturales, y no por motivos políticos, de violencia o de extrema pobreza.
•La Organización de Naciones Unidas aún no reconoce el estatusde refugiado climático
Interrelaciones entre actividades humanas y Interrelaciones entre actividades humanas y biodiversidadbiodiversidad
El abandono del campo y de los usos tradicionales: ¿hacia donde evolucionan los
nuevos ecosistemas?
18
Valladares (2004)
El bosque mediterrEl bosque mediterrááneo en un escenario de neo en un escenario de cambiocambio 3- Escenarios de
cambio climático y cambio de uso del suelo
Fernando Valladares
MASTER en Cambio Global UIMP – CSIC 3.01. Cambio global y ecosistemas terrestres mediterráneos
National Geographic maps Oct 2007National Geographic maps Oct 2007 National Geographic maps Oct 2007National Geographic maps Oct 2007
19
Estimas climaticas globales para el siglo XXI (escenario A2)
Reduccion de lluvias (> 10%)
Incremento de temperatura (> 3 ºC)
Otros cambios: inicio y fin de la sequía 2060 (A2)
• En sur de Francia y España Central la sequía empieza 3 semanas antes y termina dos semanasantes (desplazamientohacia primavera).• En el Norte del Adriático y Maghreb se retrasa 2-4 semanas(desplazamiento haciaotoño)
Implicaciones económicas• Planificacion de cultivos• Productividad agrícola
Una perturbación asociada al cambio climático
Incremento en las semanas de riesgo de incendio 2060 (A2)
FWI > 15 (fire weather index) tiene en cuenta temperatura, humedad y viento
20
Ocupación del territorio
La huella ecológica• La Huella Ecológica de una
población determinada es el área biológicamente productiva necesaria para producir los recursos que consume y absorber los desechos que genera dicha población
• LA HUELLA ECOLÓGICA DE LA HUMANIDAD EXCEDE LA CAPACIDAD REGENERATIVA DE LA TIERRA
En la región mediterránea en general, y en España en particular
• El Instituto Geográfico Nacional ha coordinado el proyecto CORINE LandCover elaborado en conjunto con todas las Comunidades Autónomas que ha producido y recopilado información sobre ocupacion del territorio en el periodo 1987-2000 y 2000-2005
4 cambios en la ocupación del suelo1. Los cambios más profundos son aquellos
relacionados con la artificialización del suelo, por su carácter de irreversibilidad, tanto en el interior como en la franja litoral.
21
Porcentaje de suelo artificial y formación anual de suelo artificial
• Nuestro país tiene en su tramo mediterráneo, el 34% de su primer kilómetro ocupado por superficies artificiales.
• España es uno de los países que más viviendas construye, con 18,1 nuevas viviendas por mil habitantes/año, frente al ratio europeo de 5,7.
• Se observa una demanda doméstica ascendente centrada en las segundas residencias.
Viviendas secundarias (2001)
Torrevieja 62%
Marbella 26%
Viviendas vacias (2001)
Valencia 65%
Palma 26%
22
• La superficie de suelo artificial en España se incrementó un 29,5% en el periodo 1987/2000 lo que supone un ritmo de crecimiento de 2 ha/ hora. Es decir cada hora se artificializa en España una superficie equivalente a dos campos de futbol.
• Entre las causas principales se encuentra la transformación del modelo urbanístico de ocupación vertical a horizontal.
• Esta tendencia se manifiesta principalmente en regiones del interior como Madrid, y en regiones del litoral, primero en el Mediterráneo y que ahora empiezan a desplazarse al litoral Atlántico y Cantábrico
• Benidorm 1956-2004
España es uno de los países europeos, junto a Irlanda y Portugal, donde más ha crecido la
superficie artificial. • El tipo de crecimiento económico, la
consolidación y profundización del nuevo modelo de ciudad dispersa y la fuerte inversión en infraestructuras durante el periodo 1987-2000 son las causas principales.
• También destaca en la comparación con Europa el fuerte incremento de zonas regadas permanentemente.
2.- Un aumento de los regadíos a partir de zonas de secano, y en muchos casos de zonas con escasez de recursos hídricos.
4 cambios en la ocupación del suelo
23
Regadios en Mar Menor y Acuífero Castilla La Mancha
1984 2005
1975 2005
• Campo de Dalias (Almería) 1956-2004
• Agricultura de regadío bajo plástico
3.- Importantes transformaciones internas en los sistemas forestales, tanto a causa de los incendios como por nuevas reforestaciones.
4 cambios en la ocupación del suelo
Incendios devastadoresEspaña y Portugal
verano 2003
Imagen satélite: en rojo, zonas quemadas visible el 19 Enero de 2004http://www.visibleearth.nasa.gov/
24
1956-2004 Reforestación tierras agrícolas marginales
• Larriba (La Rioja)• Pino silvestre
4.- Se observa una disminución de las zonas húmedas naturales y un incremento de las artificiales.
4 cambios en la ocupación del suelo
Laguna La Mata (Alicante)Arrozales en marismas del Guadalquivir
1956 2004
1956 2004
Sequía: un balance de lo que llueve y lo que se consume
25
Ecosistemas emergentes
• Definición: ecosistemasderivados directa o indirectamente de lasactividades humanasque reunen unacombinación nueva de especies y que tienenun funcionamientopotencialmente nuevo
• Son cada vez masimportantes en extensión y abundancia
Doble vulnerabilidad a catástrofes
• Cambio climático• Ocupación irracional del territorio
• En sus últimos años Margalef acuñó el término de “inversión del paisaje” para referirse al proceso que presenció durante su vida, y por el que se pasa de un paisaje rural, salpicado de algunos núcleos urbanos aislados, a una megaurbe, donde son las escasas zonas rurales o naturalizadas las que van quedando aisladas.
26
Inversión del paisaje en Madrid• 1956-2004, Villanueva de la Cañada
Urbanismo difuso. Tierras agrícolas a zonas residenciales. Agua riego a agua para el golf
• 1957-2003 Algete (Madrid)
Urbanismo mediterráneo• Ciudades compactas y diversas, frente al
urbanismo difuso
Tomado de Salvador Rueda
El abandono del campo lleva a una reforestación natural
Esparta 1909 –1982. Las dehesas se cierran, los pastos de montaña se sustituyen por robles
27
Leña (1961-2002) y población agrícola (1897-2002)
El observatorio de la sostenibilidaden España concluye que
• El crecimiento económico de España se produce a costa, entre otras causas, de la destrucción del territorio, observándose un fuerte acoplamiento entre el aumento del PIB y la destrucción de una parte del territorio
PIB, superficie artificial y emisiones (no incremento de población)
• Si se mantienen las tendencias pueden derivarse riesgos para el futuro, que determinarán un escenario – insostenible desde el punto de vista ambiental – ineficiente desde el punto de vista productivo – insolidario desde el punto de vista social
28
“Salvo proyectos muy puntuales donde puede ser necesaria la construcción de un hotel,en general no es económicamente rentable seguir creciendo en la línea en la que lo estamos haciendo. (...)
Los hoteles pierden rentabilidad, ésa es la realidad”.
José Julián Prieto. Presidente de la Asociación de Hoteleros de la Costa del Sol.
Ordenación del territorio• Todas estas consideraciones llevan a
plantear nuevos rumbos en la ordenación del valioso patrimonio territorial, utilizando adecuados sistemas de planificación y participación social.
• Distintos movimientos (Nueva Cultura del Territorio, estrategias costeras de distintas comunidades Autónomas, o algunos movimientos ciudadanos y de planificación) avanzan en esta dirección de valoración adecuada del territorio.
• En España todavía existe un espacio privilegiado, y hay tiempo y alternativas para evitar su destrucción irreversible.
Dimensión política
• Nuestros políticos deben tomar las decisiones: no es posible la auto-organización del territorio, menos con altas densidades de población.
• Pero los políticos deben oír claramente las prioridades de la sociedad: como queremos ocupar y ordenar nuestro territorio
29
Soluciones ? Corregir las dos tendencias
• Desorganización del territorio
• Artificialización del territorio
Algunas propuestas1. “des-invertir” el paisaje, 2. Maximizar la conectividad entre espacios naturales,3. No ocupar suelos fértiles con viviendas 4. Controlar el desarrollo urbanístico, 5. Reducir la segunda vivienda6. Retornar a situaciones “humanas” en la estructura de
las grandes ciudades con distancias “a pie” y transporte publico
7. Seleccionar enclaves naturales con dos funciones (conservación de capital natural, alerta temprana de cambio global)
8. Dirigir el impacto a zonas de reducido valor natural9. En el Mediterráneo mejorar la cultura del agua
La propuesta final
Un cambio social que conlleve 1. Una toma de conciencia de las profundas
alteraciones del habitat que causan nuestras actividades
2. Un modo de vida congruente con una limitación de recursos (e.g. territorio, agua)
3. Una selección de una clase política comprometida con empresas a largo plazo
30
7-8 Ecofisiología y evolución vegetal.Balance de carbono y de agua del bosque mediterráneo
Fernando Valladares
MASTER en Cambio Global UIMP – CSIC 3.01. Cambio global y ecosistemas terrestres mediterráneos
Efectos del clima en una especie forestal de interés comercial: el pino piñonero
Las grandes piñas suponen un esfuerzo notable para el árbol. Requiere de 3 años
(inducción, floración, maduración)
r 0,90
0
100
200
300
400
200 400 600 800
Precipitación anual (sep.-ago., mm)
Peso
med
io d
e pi
ña (g
)
Vecería en pino piñoneroSerie de 11 años 1994/95-2005/06
Variación del tamaño medio
(Sven Mutke, inédito)
Modelo de cosecha media anual
Montes de Utilidad Pública de Valladolid (16.000 ha P. pinea )
[Archivo del Servicio Territorial de Medio Ambiente: 1960-2000]
peor año < 20 kg/ha
mejor año > 900 kg/ha
Vecería en pino piñonero
Mutke, Gordo, Gil, 2005: Agriculturaland Forest Meteorology 132: 263-272
10
100
1000
1960 1970 1980 1990 2000
P(kg/ha)
Predicción
31
Residuos25%
Pi-1
7%
Tjji-39%
P5i-3
26%
Pocti-4
8%
ln(Pi-3)13%
P5i-4
12%
Modelo de cosecha media anual
Valladolid (16.000 ha) 1960-2000
R2 75%, incluyendo
13% Autocorrelación negativa con la carga de piña año de inducción
+12% P5 Lluvia ene-mayo año inducción
+8% Poct Lluvia octubre año inducción
+26% P5 Lluvia ene-mayo año floración
+9% Tjj Temp. junio/julio año floración
+7% Pa Lluvia sept-ago. año maduración
Mutke, Gordo, Gil, 2005: Agriculturaland Forest Meteorology 132: 263-272
Vecería en pino piñonero
P [mm]
T jj [º C]
log2(P) [kg ha-1]0
150
300
450
600
750
1960 1980 20000
5
10
15
20
25
Tendencias lineales?climáticas 1960-2000
Precipitación anual -15% (-75 mm)
Precipitación primaveral -30% (-71 mm)
Temperatura junio/julio +1,7º C
metidos en el modelo predicen la observada
Tendencia de la cosecha de piña
-35% (-60 kg ha-1)
años 60 >180 kg/ha ⇒ años 90 120 kg/ha
Vecería en pino piñonero
Alteraciones complejas en la productividad y en los ciclos
biogeoquímicos Producción primaria neta anual de la biomasa aérea (PP); temperatura (T) y humedad relativa del suelo media de la estación de crecimiento en cuatro matorrales europeos ordenados de menor a mayor índice de aridez. Comparativa entre los años 2002 (barras blancas, normal) y 2003 (barras negras, ola de calor).
Elaborado a partir de Peñuelas et al. 2007.
Otros cambios: amplitud y variación
32
Cambios en el ritmo y secuencia de eventos climaticos extremos
El calentamiento avanza la fenología (4-5 abril 2007)Una helada tardía retrasa la fenología (21 abril 2007) en NorteamericaEl resultado es un gran daño por congelación de árboles que estaban creciendo (Gu et al 2008)
Cambios en el ritmo y secuencia de eventos climaticos extremos
El resultado es un gran daño por congelación de árboles y plantas herbáceas que estaban creciendo (Gu et al 2008)
Agrupaciones funcionales de especiesEstrategia hídrica
Valladares et al. 2004
• Es bien sabido que las especies difieren en su tolerancia a la sequía y diversos rasgosse han asociado con esta toleranciadiferencial
• Tambien se sabe que los individuos de unadeterminada especie sometidos a sequíamodifican su morfologia y su fisiología
• Sin embargo, dado que las presionesevolutivas y ecológicas difieren, los rasgosinter- e intraespecíficos asociados con la tolerancia a la sequía pueden no coincidir.
33
1. To identify functional traits that are associated with drought tolerance of seedlings across 11 tree species
2. To quantify morphological and physiological responses of seedlings of these species to a realistic water stress
3. To explore the agreement between inter and intraspecific traits and responses associated to drought
Objetivos de un estudio
Valladares & Sanchez-Gomez Plant Biol. 2006
La hipótesis
• Functional interspecific differences associated with drought tolerance match intraspecific responses to drought with regards to physiological parameters but not with regards to morphological parameters, where phylogeny exerts a more important influence
Valladares & Sanchez-Gomez Plant Biol. 2006
El estudio• To achieve these goals we have
determined survival over the summer, as an estimator of species-specific drought tolerance, together with a number of functional variables in two factorial experiments with tree seedlings.
• Seedlings were grown in two conditions, well-watered and water-stressed, to estimate intraspecificresponses
Valladares & Sanchez-Gomez Plant Biol. 2006
• Experiment I: four species from the temperate-Mediterranean transition zone
• Quercus pyrenaica• Quercus robur• Pinus sylvestris• Pinus pinaster
• Control (watered every other day to reach 69.5 ± 1.7 % vol. water content, allowed to dry out to 30.2 ± 3.1 % )
• Mild water stress (watered every other day to reach 56.5 ± 5.2 vol. water content allowed to dry out to 18.5 ±4.0 % )
Valladares & Sanchez-Gomez Plant Biol. 2006
34
• Experiment II: eight Mediterranean species
• Quercus ilex• Quercus faginea• Quercus coccifera• Quercus robur• Arbutus unedo• Viburnum tinus• Pistacia lentiscus• Pistacia terebinthus
• Control (watered every three days to reach 50.5 ± 1.7 % vol. water content, allowed to dry out to 17.5 ± 1.1 % )
• Severe water stress (watered once a week to reach 46.3 ± 5.2 vol. water content and allowed to dry out to 7.4 ±1.0 % )
Valladares & Sanchez-Gomez Plant Biol. 2006
Resultados (grupos funcionales)
Three main groups:
A. Drought tolerant sps, with high shoot-root and LAR. Wide range of slenderness and sensitivity to high light stress. Two pines, Viburnum and Arbutus
B. Drought intolerant sps, with high growth rates (leading to large plants over the summer) and SLA. Deciduous and semideciduous oaks
C. Intermediate sps, with low slenderness and photochemical efficiency under high light (FvFm). Evergreen oaks and two Pistacia sps
Valladares & Sanchez-Gomez Plant Biol. 2006
Resultados (grupos funcionales) Conclusiones
1. Plants experiencing drought exhibited reducedgrowth, and low SLA, chlorophyll content, photosynthetic rate and water use efficiency
2. Analogously, drought tolerance was associated with a low growth rate, chlorophyll content, photosynthetic rate and water use efficiency
Valladares & Sanchez-Gomez Plant Biol. 2006
Cuando la sequía es intensa, el carbono ganado por fotosíntesis es muy bajo en comparación con el agua que se pierde por transpiración
35
Conclusiones
3. Main hypothesis was basically confirmed: while physiological traits of the more drought tolerant species matched physiological responses to water stress, some morphological features such as LAR and shoot-root ratio did not match.
4. There was a distinctive phylogenetic signal in the data, with oaks, pines and other genera being clearly different in their drought tolerance and in their response to drought
5. Our results indicate that drought tolerance is not achieved by a single combination of trait values and that these combinations differ at different levels of analysis, e. g. in inter vs. intra specific comparisons.
DisponibilidadDisponibilidad de de luzluzDisponibilidadDisponibilidad de de aguaaguaAclimataciAclimatacióónn solsol--sombrasombra
Luz y agua interaccionanLuz y agua interaccionany lo hacen desde la hoja hasta el ecosistemay lo hacen desde la hoja hasta el ecosistema
Los problemas entendiendo los efectos aumentan exponencialmente para 2 (o más) factores en interacción
SOL SOMBRA
Interacción clima-cambio de uso: El abandono del campo lleva a una
reforestación natural
Esparta 1909 –1982. Las dehesas se cierran, los pastos de montaña se sustituyen por robles
Estimas climáticas globales para el siglo XXI
Reduccion de lluvias (> 10%)
Incremento de temperatura (> 3 ºC)
36
En conjunto, el cambio global En conjunto, el cambio global traertraeráá a la Europa mediterra la Europa mediterrááneanea
- Mas sombra
a) Abandono de zonas ruralesb) Disminución de la transmisividadc) Aumento de la nubosidad
- Altas temperaturas y disminución de lluvias
Sombra Sombra secaseca
Muchas especies vegetales se establecen a la Muchas especies vegetales se establecen a la sombra. La regeneracisombra. La regeneracióón n natural del bosque natural del bosque
se da en la sombra, pero que ocurre si se da en la sombra, pero que ocurre si éésta es sta es demasiado oscura y seca?demasiado oscura y seca?
La sombra es “buena” Balance competencia-facilitación
Padilla & Pugnaire 2006
37
9-10 Interacciones entre factores.Clima-degradación-fragmentacion. Complejidad
Fernando Valladares
MASTER en Cambio Global UIMP – CSIC 3.01. Cambio global y ecosistemas terrestres mediterráneos
La gestiLa gestióón del bosque es n del bosque es la gestila gestióón de la luz y del n de la luz y del aguaagua
Los reptiles Los reptiles muymuy sensiblessensibles al al cambiocambio climclimááticotico
• Su actividaddepende de la temperaturaambiente Impactos interactivos de los
motores de cambio global en un arbusto de zonas de yesos
Matesanz, Valladares & Escudero (Ecology 2009)
38
Diseño experimental
Sureste de la Comunidad de Madrid; 40º 05’ N, 03º05’E
Región de fuerte tradición agrícola en suelos de yesos
Helianthemum squamatum
Frankeniathymifolia
Helianthemum hirtum
Lepidium subulatum
Launaea resedifolia
Centaurea hyssopifolia
Costra biológica
Centaurea hyssopifolia
2 levels of fragmentation
2 levels of habitat quality
2 levels of water availability (simulation of climate change)
Study site
Dry
High habitat quality
Poor habitat quality
Small fragmentLarge fragment
High habitat quality
Poor habitat quality
Mesic Dry Mesic Dry Mesic Dry Mesic
20plants
20plants
20plants
20plants
20plants
20plants
20plants
20plants3x
Experiment layout Fragmentation
► Use of aerial photographs to identifyfragments of contrasting sizes
► Selection of 3 large (20 Ha) and 3 small fragments (0.6 Ha)
39
Habitat quality
Soil fertility
Patch attributes
Dullinger et al. 2007 IPPC 2007
Precipitation change
Water availability manipulation
► Predictions of reduced precipitation in the Mediterranean
And specifically in spring and summer
May and June
Long-term May median
40 mm Precipitation18 mm
Added water24 mm
2005
Precipitation20 mm
Added water20 mm
2006
Long-term June median
31 mm Precipitation14 mm
Added water20 mm
2005
Precipitation17 mm
Added water12 mm
2006
May
June
PRECIPITATION 2005
ExtremelyWet
Very wet
Wet
Normal
Dry
Very dry
Extremely dry
Agencia Estatal de Meteorología.
► One of the driest years over the last 60 years
Importance of extreme events
40
Variables de respuesta
٠ Variables fisiológicas
Máxima eficiencia fotoquímica, Conductancia estomática
SPAD (cantidad de clorofilas), (δ13 C). Fotografía infrarrojos.
Balance de energía
٠ Fitness de la planta
Número total de capítulos por planta
Número de semillas totales, viables, abortadas y parasitadas
Peso de las semillas
Podemos indentificar diferencias de temperatura en plantas de distintos tratamientos
► Lower survival in plants from small fragments and in the plants from poor
habitat quality sites
► Lower growth in plants from poor habitat quality sites in 2005
Survival and growth
Closed capitulum Flowering capitulum Mature capitulum Open capitulum ► Significant advance of the phenophases in
the plots of poor habitat quality and in
the dry treatment
Phenology
Oostermeijer et al. 1994, Franks et al. 2007 Peñuelas 2002, Badeck et al. 2004, Parmesan 2006
► Lower reproductive success (flower number, viable seeds, seed
set, seed mass) in plants from small fragments in both years
Female reproductive success
Agren 1996, Lienert & Fischer 2003, Brys et al. 2006, Leimu et al. 2006
Genetic effects
Environmental effects
41
► Complex responses of C. hyssopifoliato different global change drivers
► Lower survival and lower reproductive success of plants from small fragments suggest a genetic effect of fragmentation: inbreeding depression?
► Advance of phenological phases agrees with other studies and with that predicted for the Mediterranean Basin.
► Not many interactions among drivers, but responses to drivers differed among traits: importance of multifactor studies
► Differences between rare and common gypsum congeners
► Impacts of simultaneous global change drivers on a gypsophile
3. Transgenerational impacts of simultaneous global change drivers
► Interspecific differences of the effects of global change
42
Maternal phenotype
Offspring phenotype
Direct genetic transmission
Genotype
Environment
Non-genetic maternal effects
Genetic maternal effects
Roach & Wulff 1987, Lacey 1998
Study site
Dry
High habitat quality
Poor habitat quality
Small fragmentLarge fragment
High habitat quality
Poor habitat quality
Mesic Dry Mesic Dry Mesic Dry Mesic
5Maternal plants
5Maternal plants
5Maternal plants
5Maternal plants
5Maternal plants
5Maternal plants
5Maternal plants
5Maternal plants
Maternal environments
Roach & Wulff 1987, Lacey 1998
Experiment layout
► Lower germination percentage of the plants that were in the dry
treatment in the field
► Slower germination rate of the plants from small fragments
Escudero et al. 1999, 2000, Kolb et al. 2005Acosta & Kohashi 1989, Nielsen & Nelson 1998, Luzuriaga et al. 2006a,
Germination percentage and rate
0 10 20 30 40 50 60 70
Days
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
Cum
ulat
ive
Pro
porti
on S
urvi
ving
Large fragment Small fragment
► Higher and faster mortality of the plants from small fragments
Duncan et al. 2004, Aguilar et al. 2006, Lopes and Buzzato 2007
Seedling survival
43
► Higher photosynthetic rate in the plants from large fragments in well-
watered conditions
► Most of the seedlings survived until SWC was below 3%
Valladares & Sánchez 2006, Valladares et al. 2005, Liu et al. 2005
Physiological performance 1. La especie de estudio es sensible a la presencia de los 3 motores de cambio global
2. Existen numerosas interacciones entre los motores de cambio
3. El cambio climático agravará los efectos de motores de cambio como la
fragmentación y la degradación
Matesanz, Valladares & Escudero (en revision.)
Germination
Phenology
Survival
Offspring seedlingsCommon garden
Maternal plants Field conditions
Fragmentation Habitat quality
Reproduction
Physiology
Growth
Water availability
Water availability
Habitat quality
Fragmentation
Global change effects. Summary
Fragmentation: genetic effects
Multifactor experiments