Efectos de la interacción del cambio climático y los patógenos exóticos sobre las comunidades bióticas y los procesos ecosistémicos de bosques mediterráneos

Resumen

Los bosques mediterráneos son conocidos por albergar una elevada biodiversidad además de tener una gran importancia ecológica, económica y social. Desafortunadamente, están siendo afectados severamente por distintos motores de cambio global como son el cambio climático o las especies invasoras. Entre las especies invasoras que afectan a estos bosques, los patógenos de raíz cada vez tienen más importancia, produciendo importantes cambios en su funcionamiento. Históricamente, el impacto de los distintos motores de cambio global se ha estudiado de manera aislada. Sin embargo, éstos generalmente actúan de manera simultánea pudiendo producir unos efectos distintos a los que podrían generar cada uno de ellos de manera aislada. Uno de los patógenos exóticos que causan más daños a los bosques mediterráneos es Phytophthora cinnamomi Rands. Este patógeno se ha extendido en las últimas décadas por la región Mediterránea, y junto con las sequías recurrentes, cada vez más frecuentes en la región, está afectando dramáticamente a los bosques y dehesas atacando principalmente a los árboles del género Quercus. P. cinnamomi es muy dependiente de la humedad del suelo para su propagación e infección, por lo que el descenso de las precipitaciones inducido por el cambio climático podría alterar el impacto de este organismo sobre los ecosistemas forestales. El impacto combinado de P. cinnamomi y el descenso de las precipitaciones sobre el arbolado se podría presuponer que será aditiva (la fuerza de ambos factores se suma para debilitar al árbol) o sinérgica (los daños sobre los árboles se multiplican al entrar en juego ambos factores), aunque no se puede descartar un efecto negativo de la reducción de precipitaciones sobre los patógenos debido a su dependencia de la humedad. Con el desarrollo de esta tesis hemos tratado de conocer los efectos combinados del descenso de las precipitaciones y la infección de P. cinnamomi sobre una serie de variables clave en los bosques relacionadas con la demografía y regeneración de la comunidad de especies arbóreas (capítulos 1 y 2), y los organismos edáficos y la dinámica del ciclo de nutrientes (capítulos 3 y 4). Para ello utilizamos distintas metodologías experimentales tanto en invernadero (capítulo1) como en el campo, utilizando estructuras de exclusión de lluvia (capítulos 2,3 y 4). En el primer capítulo desarrollamos un experimento de invernadero con plántulas de alcornoque en el que cruzamos 4 niveles de humedad del suelo y 4 niveles de densidad de P. cinnamomi asociados a escenarios reales de cambio climático e invasión del patógeno. De esta manera se exploró el efecto interactivo del cambio climático y P. cinnamomi sobre el crecimiento y la fisiología de las plántulas, analizando el efecto combinado de distintos niveles de sequía y de infección del patógeno. Los resultados mostraron cierta sensibilidad del patógeno a la sequía, reduciéndose la capacidad infectiva de éste ante las reducciones previstas en la humedad del suelo, haciendo necesaria una infección muy severa por parte del patógeno para causar síntomas graves bajo escenarios de reducción moderada de la humedad. En el capítulo 2, se exploró como afecta la acción combinada del patógeno y el cambio climático a la regeneración del bosque, proceso fundamental para su conservación. Para ello llevamos a cabo un experimento de siembra bajo la estructura de exclusión de lluvia en el Parque Natural de Los Alcornocales (Cádiz). Periódicamente se añadió un tratamiento de fungicida específico para oomicetos a la mitad de las semillas (bellotas y semillas de acebuche) para determinar cómo afectan estos organismos a la regeneración del bosque en un escenario de reducción de precipitaciones. En línea con lo demostrado en el capítulo anterior, se comprobó que en determinados casos la reducción de la precipitación mejoró la emergencia y supervivencia de igual o mayor modo que la aplicación del fungicida. De esta manera podemos confirmar un efecto indirecto positivo de la reducción de la precipitación sobre la regeneración, mediado por la relación antagónica con el patógeno. En el capítulo 3, se realizó un experimento de descomposición de hojarasca bajo la estructura de exclusión de lluvia poniendo el foco principalmente en la mesofauna descomponedora (ácaros y colémbolos) y cómo estos organismos modulan los efectos del cambio climático. Los resultados mostraron una importante función de estos organismos en la descomposición de la hojarasca, siendo capaces de compensar los efectos negativos que provocó la disminución de la humedad asociado al descenso en las precipitaciones. En este caso se volvió a poner de manifiesto la importancia de los efectos indirectos del cambio climático, pero esta vez a través de su influencia en la fauna edáfica. En el capítulo 4 examinamos los efectos de la sequía en las redes tróficas edáficas usando la comunidad de nematodos como modelo. En este trabajo, se tomaron muestras en la estructura de exclusión de lluvia del P.N de Los Alcornocales, así como de otra localizada en sur de Francia (Puechabon), que lleva 15 años con el mismo tratamiento experimental utilizado en nuestras parcelas de estudio. De esta manera, además de evaluar la respuesta a corto plazo a la reducción de las precipitaciones que pudieron tener estos organismos, pudimos evaluar si esos cambios fueron consistentes a largo plazo en otros bosques. En este caso, encontramos que la sequía es capaz de producir efectos muy rápidos en la comunidad de nematodos (vistos a los dos años de aplicar el tratamiento), los cuales se mantendrán en el tiempo afectando a la estructura de las redes tróficas del suelo y su papel en el funcionamiento del mismo. La presente tesis aporta una explicación mecanicista sobre cómo el descenso de las precipitaciones asociado al cambio climático puede influir en los procesos ecológicos que ocurren en los bosques mediterráneos, tanto directa como indirectamente. Estos estudios nos muestran cómo se producen efectos indirectos de la reducción de la precipitación sobre la regeneración y salud de las plántulas a través de su interacción con el P. cinnamomi. También observamos cómo el cambio climático puede actuar sobre la fauna del suelo, afectando con ello de manera indirecta el funcionamiento del ecosistema. Por tanto, esta tesis pone de manifiesto la importancia del estudio de los efectos indirectos del cambio climático que, si bien pueden ser más difíciles de cuantificar que los directos, tienen tanta o más importancia en el funcionamiento de los ecosistemas.