Resumen de Effect of climate change on plant reproduction in mediterranean shrubland ecosystems
Maria Montserrat del Cacho Verdú
La producción de flores, frutos y semillas y la posterior transición de semilla a plántula son algunos de los estadios más importantes en la dinámica de poblaciones y comunidades porque representan el potencial de regeneración de las comunidades y conectan la vegetación actual con las generaciones futuras. Existen numerosas evidencias de la influencia de las condiciones climáticas sobre los procesos ecológicos en general y, concretamente, sobre los procesos de reproducción y reclutamiento de las especies. Perturbaciones como sequías extremas tienen el potencial de producir cambios transitorios en la composición de adultos si la mortalidad afecta de manera distinta a las especies, pero cambios permanentes en la composición de la comunidad solamente se producirán si los patrones de reclutamiento también se ven modificados.
Este trabajo de tesis se centra en el estudio de los efectos del cambio climático (sequía y calentamiento) sobre la producción de estructuras reproductivas (flores, frutos y semillas), la dispersión de las semillas (lluvia de semillas), su almacenamiento en el suelo (banco de semillas) y la germinación y supervivencia de las plántulas (reclutamiento de plántulas).
Los estudios se han llevado a cabo en dos ecosistemas de matorral Mediterráneo: el Parque Nacional de Doñana y el Parque Natural del Garraf. En el Parque Nacional de Doñana se estudian las consecuencias de un episodio extremo de sequía (que resultó en un gradiente de mortalidad de los individuos adultos) sobre el banco de semillas i los patrones de emergencia de plántulas. En el Parque Natural del Garraf se emplazan parcelas de manipulación climática que simulan condiciones de reducción de la precipitación y aumento de la temperatura nocturna. En estas parcelas se han estudiado la producción de estructuras reproductivas, la lluvia de semillas, el banco de semillas y el reclutamiento de plántulas.
La mortalidad inducida por el episodio extremo de sequía en el Parque Nacional de Doñana implicó un incremento de la emergencia de plántulas de especies leñosas. Este aumento en la germinación produjo una reducción en el banco de semillas del siguiente año y una posterior reducción en la germinación. No se detectaron cambios en el banco de semillas o sobre la emergencia de plántulas de las especies herbáceas, indicando una mayor resiliencia de este tipo de especies. Este estudio destaca la resiliencia de los matorrales Mediterráneos en situaciones extremas de la variabilidad climática característica de estos ecosistemas. Un incremento en la frecuencia de episodios extremos de sequía (situación probable en el contexto de cambio climático) tiene el potencial de inducir cambios en la vegetación, especialmente en las comunidades leñosas ya que presentan una menor resiliencia.
Las manipulaciones climáticas experimentales en el Parque Natural del Garraf implicaron importantes cambios en la producción de estructuras reproductivas, la lluvia de semillas, el banco de semillas del suelo y los patrones de reclutamiento de plántulas de las especies de la comunidad. La producción de flores de las especies que florecen en primavera-verano (Dorycnium pentaphyllum y Helianthemum syriacum) se redujo en condiciones de sequía, mientras que Erica multiflora (que florece en otoño-invierno) aumentó la producción de flores en condiciones de calentamiento. Reducciones en la producción de flores implicarían cambios en las interacciones de las plantas con sus polinizadores, lo que dificultaría la producción de frutos y semillas. Además, las respuestas diferentes de las especies, en función de su fenología floral, pueden determinar cambios importantes en la distribución de las especies y en la composición de las comunidades futuras. También se encontraron fuertes correlaciones entre los estadios de la reproducción (producción de flores, frutos/flor, semillas/fruto, tamaño de las semillas, viabilidad de las semillas), sugiriendo que cambios en cualquier etapa de la reproducción pueden implicar cambios en las siguientes fases. Algunas de estas correlaciones se vieron modificadas en condiciones de sequía y calentamiento.
La lluvia de semillas de Erica multiflora aumentó en condiciones de calentamiento y en los años más lluviosos, mientras que la lluvia de semillas de Globularia alypum aumentó en condiciones de sequía, en años más secos y con temperaturas mínimas más altas.
La emergencia de plántulas de E. multiflora y G. alypum se vio favorecida en años más lluviosos y cálidos, y se redujo en condiciones de sequía. La emergencia de las dos especies fue superior en los claros que debajo de la cubierta vegetal. Además, la supervivencia de estas plántulas fue mayor cuanto mayor era la distancia con otros individuos competidores El banco de semillas del suelo también se vio modificado por los tratamientos de manipulación climática, aunque los cambios fueron diferentes en función de la cubierta vegetal y la longevidad de las especies. El banco de semillas del conjunto de las especies se redujo en los claros de las parcelas de sequía y de calentamiento, aunque no se detectaron cambios bajo la cubierta vegetal. Las especies de vida más corta (terófitos y hemicriptófitos) presentaron menor acumulación en el banco de semillas en condiciones de sequía y calentamiento. Las especies con ciclo de vida intermedio (caméfitos) presentaron una reducción de su banco de semillas en condiciones de sequía. El banco de semillas de las especies más longevas (nanofanerófitos) no experimentó modificaciones bajo condiciones de sequía o calentamiento. Como las proyecciones de cambio climático muestran una tendencia al incremento de los claros en los ecosistemas de matorral Mediterráneo, una disminución del banco de semillas de las especies en estas áreas puede dar lugar a un feed-back positivo en el que se acentúe la pérdida de vegetación bajo condiciones de cambio climático.
