Gestión forestal de Pinus Nigra Arn. ssp.salzmannii bajo el contexto de cambio climáticobases ecológicas y genéticas

Resumen

El aumento de las concentraciones de gases relacionados con el efecto invernadero, asociado a cambios en el clima y contaminación atmosférica afectará a los ecosistemas forestales de forma que todavía se desconoce. Los árboles, con ciclos de vida muy superiores a los de las plantas anuales, se verán afectados por los rápidos cambios que se están generando en el régimen de temperaturas y precipitaciones, ya que son incapaces de responder con mecanismos de migración o selección genética en cortos periodos de tiempo. De este modo, los bosques son sensibles al cambio climático, debido a que la larga vida y el lento crecimiento de los árboles no les permiten una rápida adaptación a los cambios medioambientales. Por tanto, las investigaciones realizadas en relación a la temática de la gestión forestal y cambio climático son importantes en la actualidad debido a la relevancia que tienen dentro de la sociedad. Muchos son los interrogantes que se presentan en un mundo cambiante y dentro del ámbito forestal, a los que debemos tratar de dar una respuesta. La disminución de las precipitaciones y el incremento de la temperatura registrados en las últimas décadas, junto con el aumento de la probabilidad de ocurrencia de eventos extremos de sequía, hacen muy probable una mayor vulnerabilidad de las poblaciones forestales mediterráneas. En la presente tesis doctoral, se ha estudiado como especie principal el pino laricio (Pinus nigra Arn. ssp salzmannii) debido a su importancia forestal, social y económica en Castilla-La Mancha. Como zona de estudio principal, se seleccionaron diferentes poblaciones a lo largo de la Serranía de Cuenca en función de un gradiente altitudinal (1000-1700 m), estudiando también las especies coexistentes en ambos límites de distribución (P. pinaster y P. sylvestris) en el área de estudio, para tratar de analizar el desplazamiento ecológico de dichas especies. En conjunto, se analizan el crecimiento, la variabilidad genética y la regeneración natural, así como el modo en que dichos aspectos se ven afectados por la gestión y el cambio climático, actualmente y en situaciones futuras, debido a su importancia para la correcta gestión sostenible de dichas masas forestales. CONTENIDO DE LA INVESTIGACIÓN El conocimiento del efecto que el cambio climático genera concretamente sobre los bosques de pino laricio y las posibles respuestas que éste desarrolla ante dicha situación, pueden modificar las pautas de gestión actual y ayudarnos a comprender otras situaciones que actualmente se están generando en los ecosistemas forestales. Por ello, los principales objetivos planteados tratan de conocer la variabilidad genética y varios factores, como el crecimiento y la regeneración, que determinan la capacidad de respuesta y adaptación al medio ambiente de las poblaciones forestales, centrando el estudio en diferentes masas de Pinus nigra de la Península Ibérica y el norte de Marruecos, dada su especial adaptación a la sequía y a suelos con condiciones singulares. Por consiguiente, con el presente trabajo se pretende conocer el grado de vulnerabilidad y adaptación al cambio climático de estos ecosistemas forestales a partir del estudio de la variabilidad genética de diferentes poblaciones de P. nigra y del conocimiento de los procesos ecológicos que están involucrados en su crecimiento y regeneración natural. Esta vulnerabilidad se concreta en mayor incidencia de incendios, plagas, enfermedades, retraso en la regeneración natural, y riesgo de derribos por vientos y nevadas. En definitiva, perturbaciones que pueden hacer desaparecer las masas arboladas en amplias extensiones. Por una parte, cuanto mayor es la variabilidad genética, existen más posibilidades de adaptación a condiciones cambiantes de clima. El mantenimiento de la diversidad genética, ante la extensiva fragmentación del hábitat, es también otra preocupación ante el cambio climático (López Serrano et al., 2011). Sin embargo, muchos bosques pueden aislarse de los efectos adversos de la fragmentación del hábitat, debido a que la longevidad de determinados árboles puede retardar la extinción de la población y permitir que individuos y poblaciones sobrevivan hasta que se recupere el hábitat, y también existen evidencias de que las especies de árboles polinizadas por animales o el viento reciben niveles de flujo de polen que son suficientes para contrarrestar el efecto de pérdida de diversidad genética (Hamrick, 2004). Por otro lado, el cambio climático en particular y el cambio global en general, además del problema que supone la impredecibilidad asociada a los mismos (Terradas, 2001), tienden a acentuar los riesgos de inestabilidad y las dificultades de regeneración. El estudio de los factores relacionados con el crecimiento y la regeneración natural en zonas más xéricas, localizaciones cercanas al límite de distribución de la especie, puede darnos una idea de la vulnerabilidad de los ecosistemas forestales a la disminución de precipitaciones y aumento de la temperatura. Partiendo de todos los postulados mencionados, esta tesis se enfocará de manera general en el análisis del crecimiento, la variabilidad genética y la regeneración natural en diferentes poblaciones de pino laricio, y el modo en que dichos aspectos se ven afectados por la gestión y el cambio climático, actualmente y en situaciones futuras, de manera que en todos los planes de gestión se deberían tener en cuenta estos parámetros para su correcta gestión sostenible. De este modo, el objetivo general será desgranado en diferentes objetivos que serán abordados, según su temática, en forma de capítulos. En el Capítulo 1, se han analizado los patrones de crecimiento (relaciones crecimiento-clima) y la sensibilidad a la sequía a lo largo del gradiente establecido, junto con las propiedades del suelo y la estructura de la masa forestal. A menor altitud, las poblaciones de P. nigra mostraron correlaciones entre temperatura y crecimiento siempre negativas, mientras que las poblaciones de P. pinaster presentaron mayor crecimiento medio. Los resultados también sugieren un importante efecto de las propiedades del suelo y la estructura forestal sobre las respuestas al crecimiento del árbol. Las masas de pino laricio más envejecidas manifiestan el menor crecimiento medio, mientras que las formaciones más jóvenes, situadas en el centro del rango altitudinal, mostraron tendencias positivas de crecimiento. El Capítulo 2 supone profundizar en los análisis dendrocronológicos, de modo que se ajustaron modelos lineales mixtos de clima-crecimiento. A partir de estos modelos se realizó una predicción del crecimiento de los individuos en el futuro, usando como variables independientes diferentes modelos de cambio climático y escenarios de emisiones del IPCC. Los datos climáticos locales registrados durante el siglo XX, así como los modelos de clima futuro considerados (2011-2070), coinciden en mostrar una tendencia de calentamiento y un aumento de los episodios de sequía extrema. En las poblaciones de P. nigra situadas a menor altitud, los modelos predicen una drástica reducción del crecimiento y su virtual desaparición. Sin embargo, las poblaciones más envejecidas y situadas en su límite superior altitudinal mostraron predicciones similares al crecimiento actual. El centro del rango altitudinal muestra las tendencias más positivas de crecimiento. Para el trabajo presentado en el Capítulo 3, se amplió la zona de estudio a otras masas de P. nigra del Sur de España (Sierra de Cazorla y Sierra Mágina) y el Norte de Marruecos (Cordillera del Atlas), con el fin de comparar los patrones de variación genética de dichas poblaciones naturales en su ámbito de distribución. Se utilizaron marcadores ISSR (Inter-Secuencias Simples Repetitivas) para caracterizar la variabilidad genética. El análisis de varianza molecular (AMOVA) y los análisis de diversidad genética de Nei revelaron una mayor variación genética dentro de la misma población que entre diferentes poblaciones. La baja diversidad genética observada en algunas poblaciones de Cuenca y Cazorla probablemente sea una consecuencia de una gestión forestal inadecuada. Los resultados indican que el método ISSR es suficientemente informativo y potente para evaluar la variabilidad genética entre las poblaciones de P. nigra. En el Capítulo 4, se analizan algunos de los muchos factores que intervienen en el proceso de regeneración natural. Para ello, se realizó un experimento de siembra de semilla, en zonas con diferentes condiciones climáticas, densidades (área basimétrica) y disponibilidad de luz y agua. Además, se incluyó una siembra recíproca en el diseño experimental para estudiar la adaptación local de las plántulas. Tanto la emergencia como la supervivencia y el crecimiento inicial mostraron diferencias significativas entre ambas elevaciones (menor y mayor elevación) y las distintas especies (Pinus nigra, P. pinaster y P. sylvestris). La densidad de la masa mostró una clara influencia en el porcentaje de plántulas emergidas, pero existiendo diferencias entre altitudes y especies. Por otra parte, las condiciones más secas y calurosas de la zona baja indujeron una drástica disminución en la tasa de supervivencia. El tratamiento de riego, en combinación con las diferentes áreas basimétricas seleccionadas, pone de manifiesto un efecto positivo sobre la supervivencia de las plántulas. Nuestros resultados confirman el conflicto existente entre la supervivencia y el crecimiento, debido al compromiso entre agua y luz. CONCLUSIÓN Los resultados permiten concluir que los efectos del cambio climático sobre las poblaciones de P. nigra serán probablemente heterogéneos, existiendo poblaciones con alto riesgo de declive, poblaciones que aumentarían su crecimiento potencial en el futuro y poblaciones que podrían persistir de forma similar a la actualidad. Estos estudios pretenden ayudar a los gestores forestales a establecer nuevas pautas de gestión que traten de adaptarse al cambio climático y su efecto sobre los ecosistemas, y que aseguren la regeneración forestal y, por consiguiente, su persistencia en el tiempo. De este modo, la gestión forestal debe adaptarse a los ritmos de crecimiento de los árboles y a las tasas de regeneración necesarias, fomentando la mayor diversidad genética posible y un aumento de biodiversidad o mezcla de especies, para disminuir la vulnerabilidad que el cambio climático puede ocasionar a estas masas arboladas.