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Evidencias pasadas y proyecciones futuras de cambios climáticos y ecológicos en bosques de la Cuenca Mediterránea y la cordillera del Himalaya

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2023
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2023-02-13
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Modificaciones en las condiciones climáticas han sido observadas a nivel global con incrementos en temperaturas y modificaciones en patrones y distribución de las precipitaciones. Esta situación ha dado lugar a procesos de limitación de crecimiento, decaimiento y mortalidad en ecosistemas forestales en multitud de ecosistemas. Estos procesos no afectan de la misma manera en todas las regiones. La cuenca mediterránea debido a su situación de clima estacional con periodos de sequía habituales y que esperan que vean incrementada tanto su intensidad como su frecuencia es una región especialmente sensible y vulnerable al cambio climático. Dicha situación es particularmente severa también en la región del Himalaya que está sufriendo cambios climáticos más acelerados que el resto de las regiones a nivel mundial, esto unido a la gran diversidad que esta región alberga y su particular clima modulado por los monzones hace que sea una región especialmente sensible y vulnerable frente al cambio climático. Es por ello que entender el funcionamiento y las respuestas que los ecosistemas forestales es imprescindible para poder predecir el comportamiento y llevar a cabo medidas efectivas de manejo forestal que permitan reducir la vulnerabilidad de los mismos e incrementar su capacidad de respuesta frente a eventos climáticos extremos. Es destacable el papel que las coníferas tienen en los ecosistemas forestales de montaña y de entre todas las coníferas, cabe destacar el papel único del A. pinsapo, especie relicta localizada en el Sur de España (Sierra de las Nieves, Sierra Grazalema y Sierra Bermeja)con una distribución espacial fragmentada, con procesos de decaimiento y mortalidad y que presenta aislamiento poblacional. Con el objetivo de comprender como el crecimiento de esta especie esta modulada por condiciones climáticas, hemos realizado a lo largo de esta Tesis Doctoral diferentes estudios multidisciplinares. En estos estudios se han realizado análisis para comprobar como los valores de crecimiento (Ring Width, Ring Width index, Early Wood, Late Wood), valores intrínsecos de edad de cada individuo junto con la elevación de estos puede modular la sensibilidad climática del A. pinsapo. Además de todo ello se estudiaron variables climáticas locales (precipitación y temperatura) y patrones atmosféricos regionales y globales (Westerly Index y North Atlantic Oscillation), además se estudia la diversidad genética de diferentes sitios de estudio (nSSR;nuclears simple sequence repeats, cpSSR; chloroplast simple sequence repeats) y la modulación que estas ejercen sobre el crecimiento de los individuos. De manera más amplia, se han realizado Modelos Lineales Mixtos (MLM) en la región del Himalaya con el objetivo de poder llevar a cabo reconstrucciones y predicciones de crecimiento para multitud de especies bajo diferentes escenarios de cambio climático (modelos RCP 26-45-60-80 obtenidos de CIMP5) en la región del Himalaya. Esto nos permite evaluar y detectar especies son especialmente vulnerables y verán reducciones significativas en sus tasas de crecimiento anual con el objetivo de poder realizar técnicas de manejo forestal que permitan reducir la vulnerabilidad de estas. Es destacable que durante el desarrollo de todas las investigaciones se han estudiado un total de 23 especies repartidas en la cuenca mediterránea y la región del Himalaya abarcando así una gran variedad de respuesta frente al clima y frente al cambio climático junto con un amplio rango espacial. Existen diversos estudios sobre el decaimiento y la mortalidad en ecosistemas de coníferas desde un punto de vista climático. Así mismo hay trabajos que estudian el impacto que diferentes técnicas de manejo forestal, como el clareo mediante cortas experimentales, tienen sobre la estructura y dinámica del ecosistema. Sin embargo, estos estudios suelen estudiar el efecto a corto plazo de estas técnicas. Es por ello que en esta tesis estudiamos el impacto que las técnicas de manejo forestal como el clareo mediante cortas experimentales y el efecto que estas tienen a la hora de reducir la vulnerabilidad de los individuos de A. pinsapo asociado a la reducción de la competencia y mejor utilización de los recursos. Sin embargo, nuestra tesis propone un enfoque innovador en este aspecto, realizando un estudio a largo plazo de los beneficios que estas técnicas tienen asociadas y como estos varían con el tiempo. Es destacable como se estudian variables tales como Resistencia, Resiliencia, Recuperación y Resiliencia Relativa pre y post tratamiento de clareo mediante cortas experimentales, con el objetivo de identificar cambios duraderos y significativos. De manera general, nuestros resultados muestran comportamientos dispares entre las diferentes especies estudiadas en la región del Himalaya con algunas de ellas viendo incrementada de manera muy importante sus valores de crecimiento, mientras que otras muestran mortalidad de individuos. Así mismo, podemos observar como el A. pinsapo es una especie muy sensible a la sequía que se espera que presente procesos de limitación del crecimiento muy importantes durante los próximos años si no se llevan a cabo medidas de manejo forestal. Sin embargo, estas medidas de manejo forestal muestran como son eficaces a corto plazo, pero sus efectos disminuyen a largo plazo.
Modifications in climatic conditions have been observed globally with increases in temperatures and modifications in rainfall patterns and distribution. This situation has given rise to processes of growth limitation, decline and mortality in forest ecosystems in a multitude of ecosystems. These processes do not affect all regions in the same way. The Mediterranean basin, due to its seasonal climate with regular periods of drought, which are expected to increase both in intensity and frequency, is a region that is particularly sensitive and vulnerable to climate change. This situation is also particularly severe in the Himalaya region, which is undergoing more accelerated climatic changes than the rest of the regions worldwide. This, together with the great diversity of this region and its particular climate modulated by the monsoons, makes it a particularly sensitive and vulnerable region in the face of climate change. It is therefore essential to understand the functioning and responses of forest ecosystems in order to predict their behavior and carry out effective forest management measures to reduce their vulnerability and increase their capacity to respond to extreme climate events. The role that conifers play in mountain forest ecosystems is remarkable, and among all conifers, it is worth mentioning the unique role of A. pinsapo, a relict species located in the Sierra de las Nieves Natural Park with a fragmented spatial distribution, with processes of decay and mortality and population isolation. In order to understand how the growth of this species is modulated by climatic conditions, we have carried out different multidisciplinary studies throughout this Doctoral Thesis. In these studies, analyses have been carried out to verify how the growth values (Ring Width, Ring Width index, Early Wood, Late Wood), intrinsic age values of each individual together with the elevation of these values can modulate the climatic sensitivity of A. pinsapo. In addition, local climatic variables (precipitation and temperature) and regional and global atmospheric patterns (Westerly Index and North Atlantic Oscillation) were studied, as well as the genetic diversity of different study sites (nSSR;nuclear simple sequence repeats, cpSSR; chloroplast simple sequence repeats) and the modulation that these exert on the growth of individuals. More broadly, Linear Mixed Models (LMM) have been performed in the Himalaya region in order to carry out reconstructions and growth predictions for a multitude of species under different climate change scenarios (RCP 26-45-60-80 models obtained from CIMP5) in the Himalaya region. This allows us to evaluate and detect species that are especially vulnerable and will see significant reductions in their annual growth rates in order to be able to carry out forest management techniques to reduce their vulnerability. It is noteworthy that during the development of all the research a total of 23 species have been studied in the Mediterranean basin and the Himalaya region, thus covering a wide variety of response to climate and climate change along with a wide spatial range. There are several studies on the decline and mortality in conifer ecosystems from a climatic point of view. There are also studies on the impact that different forest management techniques, such as thinning, have on ecosystem structure and dynamics. However, these studies tend to study the short-term effect of these techniques. That is why in this thesis we study the impact of forest management techniques such as thinning and the effect they have in reducing the vulnerability of A. pinsapo individuals associated with reduced competition and better utilization of resources. However, our thesis proposes an innovative approach in this aspect, carrying out a long-term study of the benefits associated with these techniques and how they vary over time. It is noteworthy how variables such as Resistance, Resilience, Recovery and Relative Resilience are studied pre and post thinning treatment, with the aim of identifying lasting and significant changes. In general, our results show disparate behaviors among the different species studied in the Himalaya region with some of them seeing a very important increase in their growth values, while others show mortality of individuals. Likewise, we can observe how A. pinsapo is a very drought-sensitive species that is expected to present very important growth limitation processes during the next years if forest management measures are not carried out. However, these forest manageent measures show how they are effective in the short term, but their effects diminish in the long term.
Doctoral program
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Description
Programa de Doctorado en Medio Ambiente y Sociedad
Línea de Investigación: Biodiversidad y Biología de la Conservación
Clave Programa: DAM
Código Línea: 125
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