Sensibilidad de especies pascícolas mediterráneas anuales al incremento de ozono troposférico: parámetros de respuesta y definición de niveles críticos
- Autores: Javier Sanz González
- Directores de la Tesis: Rocío Alonso del Amo (dir. tes.), Victoria Bermejo Bermejo (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2017
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Ignacio Anselmo González Fernández (presid.), Begoña Peco (secret.), Esperanza Calvo Roselló (voc.), Beatriz R. Vázquez de Aldana (voc.), Benjamín Sánchez Gimeno (voc.)
- Materias:
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- Resumen
La composición química de la atmósfera y en particular la concentración de ozono (O3) troposférico y sus precursores, han experimentado cambios significativos desde el comienzo de la Revolución Industrial a mitad del siglo XVIII. El O3 se forma a partir de reacciones fotoquímicas entre sus precursores, principalmente óxidos de nitrógeno (NOx), compuestos orgánicos volátiles (COVs) y monóxido de carbono (CO), producidos por actividades antropogénicas y procesos naturales. El O3 troposférico es un gas de efecto invernadero, contribuyendo al calentamiento global y al cambio climático, pero además es un gas altamente oxidante. Actualmente se le considera como el contaminante atmosférico más fitotóxico por el gran número de especies vegetales sensibles a su elevada capacidad oxidativa y por su amplia incidencia geográfica. Sus efectos abarcan desde la pérdida de producción y calidad de cultivos, la reducción del crecimiento de los bosques y la vegetación herbácea, alteraciones en la estructura y diversidad de los ecosistemas naturales.
El aumento del depósito atmosférico de nitrógeno (N) en los ecosistemas es otro de los problemas ambientales que también afecta a escala global. El incremento del uso de combustibles fósiles en el transporte y en los procesos industriales ha sido la principal causa de la emisión a la atmósfera de compuestos oxidados de N (NOx); mientras que la evolución a sistemas agrarios cada vez más intensivos, han sido los responsables de la liberación de compuestos nitrogenados reducidos (NH3). Ambos tipos de compuestos están provocando una alteración del ciclo del N y un incremento de formas nitrogenadas biológicamente disponibles para las plantas.
La gravedad de los efectos tóxicos de los contaminantes atmosféricos y del O3 en particular, llevó a la necesidad de establecer un programa a escala internacional para desarrollar políticas y estrategias de gestión medioambiental para el control de la contaminación atmosférica: el Convenio de Naciones Unidas sobre Contaminación Atmosférica Transfronteriza a Gran Distancia (Convention on Long-Range Transboundary Air Pollution, CLRTAP/UNECE). Este programa adoptó la metodología de niveles/cargas críticas para establecer la sensibilidad de los receptores a los contaminantes y establecer estrategias de reducción de la contaminación que eviten la superación de estos valores límites. Los niveles críticos (NC) de O3 (CLe, critical levels en sus siglas en inglés) para la protección de la vegetación, se definen como la exposición acumulada de O3 (CLec) o el flujo estomático absorbido de O3 (CLef) por encima del cual se producen efectos adversos sobre la vegetación sensible de acuerdo al conocimiento actual (CLRTAP, 2010). Los NC son revisados periódicamente para incorporar los conocimientos científicos adquiridos para los distintos tipos de vegetación europea en base a los proyectos de investigación que se desarrollan de forma continua (CLRTAP, 2010). Estos NC definidos en el Convenio se emplean para realizar análisis de riesgo por O 3 a escala europea y evaluar las políticas ambientales de calidad de aire. Además, son la base de los valores objetivo establecidos en la directiva Europea de Calidad del Aire (2008/50/CE) para la protección de la vegetación.
La presencia de niveles de O3 elevados junto con el enriquecimiento de N son dos de los principales componentes de cambio global cuya combinación puede comprometer seriamente el funcionamiento actual de los ecosistemas. En la actualidad, en extensas zonas rurales de la península Ibérica donde la dehesa forma parte de su paisaje, es frecuente la presencia de niveles de O3 potencialmente tóxicos para la vegetación, y de un depósito atmosférico de N en un rango de 10-38 kg ha-1 año.
La dehesa es un ecosistema que se distribuye geográficamente en el centro y sur-oeste de la península Ibérica, con unas características edafoclimáticas y de gestión peculiares, que son responsables de un conjunto teselar de comunidades pascícolas de especies anuales (pastos terofíticos) y pascícolas mixtas de anuales y perennes (pastos xero-mesofíticos). Estos pastos sirven de alimento a la fauna silvestre y a la ganadería extensiva que tradicionalmente sustenta la dehesa. Presentan una gran variabilidad anual y estacional en cuanto a producción y calidad nutritiva, relacionada con las características del clima mediterráneo. Las familias más representativas de estos pastos tanto por su riqueza florística como por su importancia pascícola y ecológica son las gramíneas y leguminosas.
Con el objetivo de evaluar el impacto del incremento de los niveles de O3 troposférico en las comunidades herbáceas de la dehesa, analizar la modulación de la respuesta por la disponibilidad de N y proponer niveles críticos para este tipo de vegetación, siguiendo la metodología del CLRTAP, se han realizado diversos experimentos con especies terófitas de las familias Leguminosae (11 especies) y Gramineae (11 especies). Los experimentos se han desarrollado en una instalación de cámaras de techo descubierto (OTCs, Open top chambers). Se han considerado tres tratamientos de O3: aire filtrado, cuya concentración no sobrepasa las 15 ppb (CFA); aire no filtrado, que reproduce las concentraciones ambientales del contaminante (NFA); y aire no filtrado al que se le añaden 40 ppb de O3 por encima del ambiente (NFA+). Todos los experimentos han seguido un diseño similar: las plantas crecieron en macetas sobre un sustrato artificial, se mantuvieron a capacidad de campo y el tiempo promedio de exposición al contaminante fue de 45 días. En varios experimentos las plantas han sido expuestas a distintos tratamientos de N con el propósito de analizar la modulación que ejerce la disponibilidad de N en la respuesta al O 3.
Estos experimentos han puesto de manifiesto la mayor sensibilidad de las leguminosas respecto a las gramíneas en base a parámetros de: producción de biomasa, capacidad reproductiva y calidad nutritiva. También es importante destacar cambios en el ciclo fenológico, acelerando la floración y acortando el ciclo vital de las plantas. Se ha observado una gran complejidad de la interacción entre el O3 y el N, dependiente del parámetro considerado y de los distintos niveles de O3 y N. Los resultados han indicado la sensibilidad potencial de estos pastizales a los factores considerados O3 y N, que podrían provocar cambios en la capacidad competitiva de las especies alterando su estructura y composición o interfiriendo en los procesos naturales del ecosistema. La pérdida de calidad nutritiva, puede tener implicaciones importantes para la alimentación ganadera y de la fauna salvaje.
El análisis conjunto de toda la información obtenida ha permitido la construcción de las funciones de exposición y dosis-respuesta al O3, a partir de las cuales se han propuesto NCs para la protección de este tipo de vegetación siguiendo la metodología del CLRTAP/UNECE (CLRTAP, 2010). Las funciones que cuantifican los efectos del O3, indican que la intensidad de la respuesta al O3 está más relacionado con los flujos de absorción estomática al interior de la planta a través de los estomas que con la concentración del contaminante en la atmósfera. Los parámetros considerados para la definición de NCs, se han seleccionado en base a la incidencia en los servicios ecosistémicos principales de los pastos, y en criterios estadísticos relacionados con la robustez de las funciones. Por ello, se han seleccionado tres variables para establecer los NCs: biomasa total aérea, consumable food value (CFV), y producción de flores y semillas. Se ha considerado un efecto del 10% respecto al tratamiento CFA para definir los NCs, en concordancia con los establecidos para otras comunidades de vegetación semi-natural perenne (CLRTAP, 2010). La robustez del análisis estadístico, permite proponer como definitivos CLec y CLef para biomasa y capacidad reproductiva; mientras que se consideran valores provisionales los correspondientes a calidad nutritiva.
La tesis se encuadra dentro de una línea de trabajo extensa dedicada al análisis de la sensibilidad de los pastizales mediterráneos al cambio global, que pretende determinar cuáles son las especies/comunidades más sensibles, como de generalizables son las respuestas encontradas, que parámetros deben ser considerados para la caracterización de esta sensibilidad y cuáles deben ser empleados para la definición de los valores límite de los contaminantes para asegurar la protección de las comunidades vegetales (niveles y cargas críticas de O3 y N).
