Efecto de la estacionalidad del fuego sobre la dinámica post-incendio de dos comunidades de matorral

Zusammenfassung

Realización de diversos estudios sobre los primeros años de regeneración tras incendios, de matorrales mediterráneos sometidos a quemas experimentales en dos estaciones del año (primavera tardía y otoño temprano) con el objetivo de conocer las dinámicas de restablecimiento de las diferentes poblaciones de especies que están presentes en cada una de las comunidades vegetales estudiadas. En la realización de esta tesis doctoral se han combinado estudios dirigidos a valorar el impacto de incendios experimentales sobre las dinámicas de la vegetación de matorral tanto en estudios de campo, con experimentación semicontrolada (quemas experimentales) como de laboratorio en invernadero (a través de dos estudios del banco de semillas), para conocer bajo qué condiciones cabe esperar cambios importantes en la comunidad vegetal como consecuencia de incendios en distintas épocas del año así como la determinación de sus respuestas a factores ambientales que serán previsiblemente afectados por el cambio climático. Gracias a la aplicación del mismo diseño experimental en dos zonas de estudio distintas, se ha obtenido suficiente información para comparar las respuestas a lo largo del tiempo de dos comunidades vegetales de matorral que presentan distintas estrategias de regeneración. Los datos obtenidos en esta tesis permiten avanzar en la comprensión de los factores que controlan la respuesta de matorrales mediterráneos por las dos vías: rebrote y germinación. El objetivo general de la tesis doctoral es comprobar si la marcada estacionalidad climática de las áreas del mediterráneo puede determinar o afectar a la respuesta de las comunidades vegetales de matorral a perturbaciones como el fuego, y si esta respuesta varía en función de la estrategia de regeneración dominante dentro de la comunidad. Siguiendo este objetivo general, la tesis se centrará en el estudio comparativo de las dinámicas de regeneración durante los primeros años post incendio de dos comunidades vegetales de matorrales mediterráneos peninsulares dominadas por especies con distinta estrategia de regeneración frente al fuego (un jaral como ejemplo de comunidad dominada por especies semilladoras y un brezal como ejemplo de comunidad vegetal dominada por especies rebrotadoras). Asimismo, se describirá de modo experimental, cómo la estacionalidad del fuego podría afectar a los patrones de germinación de los bancos de semillas de suelo procedentes del jaral, por ser este el compartimento donde se concentra la capacidad de respuesta así como la regeneración, riqueza y diversidad en las comunidades vegetales semilladoras. Como objetivo complementario se estudiará cómo la combinación de un choque térmico conocido y la modificación de los patrones de lluvia puede afectar a la capacidad o ritmos de germinación de este compartimento clave en la regeneración de comunidades vegetales semilladoras. Las zonas de estudio donde se han llevado a cabo los experimentos de campo, fueron seleccionadas atendiendo a la vegetación dominante, climatología, topografía del terreno y orientación. En el sur de España se eligió un matorral dominado por especies semilladoras del genero Cistus (lugar denominado Los Puntales, localizado en la parte oeste de Sierra Morena en la provincia de Córdoba, 4º43¿W ,38º03¿¿N) y como ejemplo de matorral dominado por especies rebrotadoras se seleccionó un brezal compuesto principalmente por especies del género Erica (lugar denominado Gestosa, localizado en la Sierra de Lousa, en el centro-oeste de Portugal, 40º 15¿N, 8º 10¿W). En cada una de las zonas de experimentación se estableció un diseño experimental de bloques aleatorizados. Se implantaron cuatro bloques en ladera con un total tres parcelas cada uno. El tamaño de las parcelas varió dependiendo de las limitaciones de cada una de las zonas experimentales (en Los Puntales el tamaño de las parcelas fue de 25x25m2 y en Gestosa de 50x40 m2). Cada uno de estos bloques fue considerado como un continuo sobre los que se aplicaron de modo aleatorio los tratamientos de quema experimental en primavera tardía, otoño temprano y control. Previamente a la aplicación de los tratamientos se llevo a cabo un muestreo sistemático de la vegetación, mediante cuadrados de muestreo (1m2) distribuidos regularmente en dos transectos en cada una de las parcelas, con el fin de conocer la situación inicial del sistema así como su composición específica y estructural. Los incendios experimentales se realizaron de forma exitosa y cada uno de los tratamientos de quema se aplicó en un total de cuatro parcelas. Con el fin de obtener información representativa de cada uno de los tratamientos aplicados y poder realizar un posterior estudio descriptivo de las características de cada una de las quemas así como para aplicar comparaciones estadísticas, se establecieron una batería de 20 termopares portátiles a nivel de suelo que recogieron la información in situ de los valores de temperaturas alcanzadas y tiempos de residencia de estas en cada una de las quemas experimentales realizadas en las dos estaciones. Estos datos serán utilizados para explorar la relación existente entre las características de las quemas y la respuesta de la comunidad vegetal. Posteriormente a las quemas experimentales, y durante los primeros años de desarrollo de la vegetación mediante el seguimiento del mismo diseño de muestreo, se realizaron inventarios florísticos, se hicieron medidas de la cobertura de los distintos estratos de la vegetación a nivel de grupos y de cada una de las especies presentes, se evaluó la supervivencia y capacidad de rebrote de los individuos de especies leñosas y se determinaron los reclutamientos de las especies semilladoras más importantes. Mediante la aplicación de distintos estadísticos paramétricos (análisis de ANOVA de medidas repetidas, correlaciones, comparaciones emparejadas, etc) se analizarán los parámetros generales de regeneración a nivel de comunidad (coberturas totales, por grupos funcionales, riqueza y diversidad de especies) y a nivel de población, así como las dinámicas de regeneración de cada una de las especies y grupos funcionales presentes en cada comunidad vegetal (tasas de reclutamiento, supervivencia y desarrollo a nivel de especie). Los patrones de la dinámica de regeneración de estos matorrales, en lo que a composición y abundancia de especies se refiere, será estudiada a lo largo de los primeros años posteriores en cada una de las comunidades vegetales a través de técnicas de ordenación (CCA y NMDS) que servirán para determinar la influencia de la estación de quema y el tiempo de restablecimiento post incendio. Con la utilización de esta técnica de ordenación se construirán diagramas que muestren la configuración espacial de las parcelas que mejor se corresponda con la similitudes en lo que a composición de especies se refiere, y se podrá determinar la influencia sobre esta ordenación de los tratamientos y factores ambientales. Se prevén obtener resultados que reflejen la rápida regeneración del sistema en cuanto a lo que a valores de cobertura se refiere. Paralelamente al trabajo desarrollado en los estudios de campo, en el jaral, se realizarán dos experimentos de laboratorio en cámaras germinadoras, complementarios entre si. En ellos se determinará de forma experimental el efecto de las altas temperaturas (choque térmico natural y experimental) y la duración del período de lluvias (así como la distribución de estas lluvias a lo largo del año) sobre la capacidad de germinación de las semillas procedentes de los bancos de semillas del suelo. Para el primer experimento se realizó un muestreo de los bancos de semillas procedentes de las parcelas de experimentación justo en los momentos inmediatamente anterior y posterior a la realización de las quemas experimentales. En cada una de las parcelas se recogieron 5 muestras de forma sistemática por medio de 15 sondas de 6 cm de diámetro y 4 cm de profundidad. Las muestras fueron procesadas en el laboratorio y puestas a germinar en una cámara germinadora a partir de la cuál se simularon las condiciones de climatología estacional de la zona de estudio a través de la regulación de la temperatura, humedad y la duración del fotoperíodo de la cámara. La composición del banco de semillas fue estudiada durante un periodo de 20 semanas en las que se simuló el transcurso de las estaciones de otoño, invierno y primavera de la zona. Posteriormente se realizará un segundo experimento de banco de semillas complementario al experimento anterior. La toma de muestras en este caso se realizó en una zona adyacente, inalterada, con el objetivo de evaluar la capacidad de germinación de los bancos de semillas de matorrales maduros de Cistus sometidos a un choque térmico moderado (80ºC durante 10 minutos), y puestos a germinar bajo condiciones simuladas de otoño, invierno y primavera (en cámaras de cultivo) bajo tres patrones distintos de régimen hídrico. De este modo se obtendrá información para identificar la capacidad de respuesta del banco de semillas del suelo a la modificación de sus condicionantes ambientales. El conjunto de la información obtenida a través de los experimentos del banco de semillas del suelo, está dirigida a verificar y contrastar las distintas estrategias y capacidad de regeneración de un gran número de especies presentes la comunidad vegetal de semilladoras, así como a predecir el desarrollo futuro de este tipo de formaciones vegetales bajo las previsiones más probables de cambio climático.