Proyectos Universitarios
Efecto de las canículas sobre el desempeño de plántulas de árboles tropicales: interacción entre la estrategia funcional de las especies y la frecuencia y duración de las sequías en un bosque tropical seco de México
Horacio Armando Paz Hernández
Instituto de Investigaciones en Ecosistemas y Sustentabilidad
Área de las Ciencias Biológicas, Químicas y de la Salud

Datos curatoriales

Nombre de la colección

Proyectos Universitarios PAPIIT (PAPIIT)

Responsables de la colección

Ing. César Núñez Hernández; L.I. Ivonne García Vázquez

Colección asociada

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Responsables de la colección asociada

@collection_responsible@

Dependencia

Dirección de Desarrollo Académico, Dirección General de Asuntos del Personal Académico (DGAPA)

Institución

Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM)

Identificador único (URN)

DGAPA:PAPIIT:IN208012

Datos del proyecto

Nombre del proyecto

Efecto de las canículas sobre el desempeño de plántulas de árboles tropicales: interacción entre la estrategia funcional de las especies y la frecuencia y duración de las sequías en un bosque tropical seco de México

Responsables

Horacio Armando Paz Hernández

Año de convocatoria

2012

Clave del proyecto

IN208012

Dependencia participante

Instituto de Investigaciones en Ecosistemas y Sustentabilidad

Palabras clave

@keywords@

Área

Área de las Ciencias Biológicas, Químicas y de la Salud

Disciplina

Ecología

Especialidad

Ecofisiología

Modalidad

a) Proyectos de investigación

Síntesis

Las canículas (sequías cortas que ocurren dentro de la época lluviosa), son fenómenos climáticos prevalentes, que tienen efectos negativos bien conocidos en la agricultura en nuestro país, pero desconocidos casi por completo en los bosques naturales o manejados, especialmente en las áreas tropicales. Efectos negativos importantes en el desempeño de las plantas son esperables, ya que la interrupción brusca en la provisión de agua cuando las plantas están en crecimiento acelerado, puede llevarlas a desbalances hídricos y de carbono y a la muerte, particularmente en la fase de plántula. El presente proyecto persigue aportar conocimiento en esa dirección, abordando los efectos de las canículas sobre el desempeño de plántulas de 15 especies arbóreas del bosque tropical seco. El efecto de las canículas puede no ser simple, debido a que son fenómenos erráticos, cuya duración y frecuencia cambian entre años. Cuál es el efecto de canículas frecuentes y cortas o bien de canículas largas, es la pregunta principal en este estudio, que será abordada manipulando escenarios experimentales de sequía (controlando el riego) en una bosque tropical seco en la costa de Jalisco. Este aspecto toma más interés debido a que los modelos de cambio climático proyectan cambios importantes en el régimen de tormentas y sequías, y dado que el deterioro de la cobertura vegetal y el suelo aumentan la intensidad de la sequía para las plantas. El interés principal radica en conocer los mecanismos de respuesta de las plantas para poder anticipar el éxito de las diferentes especies de árboles tropicales a escenarios ambientales presentes y futuros. En los bosques tropicales la vasta diversidad de especies arbóreas hace imposible conocer las respuestas de cada especie a las canículas. Partiendo de que es posible organizar a muchas especies de una comunidad en ejes morfo-funcionales que describen el contínuo de estrategias para enfrentar la sequía y los períodos de disponibilidad de agua, en este estudio ponemos a prueba la hipótesis de que las sequías cortas y frecuentes favorecen distintas estrategias funcionales de árboles, que las canículas prolongadas. Para abordar la hipótesis estudiaremos 15 especies que representan una gama amplia de estrategias; desde las tolerantes a la sequía, hasta las que la evaden. Tomamos ventaja del extenso trabajo comparativo desarrollado por el grupo del Dr. Paz en la caracterización de ejes funcionales y estrategias para los árboles del bosque tropical seco. Asimismo, perseguimos profundizar en algunos mecanismos clave y poco explorados en la respuesta de las plantas a la sequía, tales como la profundidad a la cual forrajean el agua en el suelo, y la presión de raíz que se genera cuando las primeras lluvias, esta última como un mecanismo que puede jugar un papel importante en la recuperación de la capacidad de conducción de agua del xilema, perdida a consecuencia de la sequía. Estos mecanismos serán estudiados en condiciones experimentales de campo.

Contribución

Las sequías cortas dentro de la época lluviosa (canículas), son un fenómeno que afecta fuertemente el desempeño de las plantas. Sus efectos negativos son bien conocidos en la agricultura, pero escasamente conocidos en las comunidades naturales. Varios estudios recientes realizados en invernadero (Tyree 2002, 2003, 2004; Engelbrecht 2010) incluyendo los nuestros (Páramo-Pérez 2009; Pineda y Paz en prep), han mostrado que la resistencia potencial a sequía progresiva en el suelo de los árboles tropicales varía mucho entre especies. Sin embargo, su impacto en condiciones más reales y de campo ha sido pobremente explorado. Análisis climáticos para regiones de nuestro país indican que las canículas son fenómenos frecuentes cuya frecuencia y duración dentro de la época de lluvias varía mucho entre años y parece ser errática. Sin embargo, no conocemos prácticamente nada sobre el destino de las plantas tropicales en tales escenarios. En otras palabras, no sabemos como les va a los árboles en años en los cuales muchas sequías cortas ocurren al hilo o bien cuando ocurren unas cuantas pero muy prolongadas. El presente proyecto persigue contribuir al conocimiento del efecto de múltiples escenarios de ocurrencia de canículas sobre el desempeño de plántulas, simulando sequías en condiciones de campo. Es decir se persigue avanzar el conocimiento sometiendo a las plantas a escenarios ecológicos más reales._x000D_ _x000D_ Por otro lado, en años recientes los estudios comparativos de atributos morfofuncionales involucrados en el uso de recursos, y de los mecanismos de respuesta a la sequía y uso del agua en plantas tropicales, han hecho posible, en su conjunto, la distinción de ejes fundamentales de variación funcional, a lo largo de los cuales se puede ubicar la estrategia de cada especie para enfrentar la sequía y para aprovechar el agua cuando esta disponible. Uno de estos ejes sugiere una disyuntiva funcional entre aumentar la tolerancia fisiológica a la desecación manteniendo un alto margen de seguridad hidráulica del xilema, a costa de una baja capacidad para suplir agua a la planta, y para evitar o retardar los efectos de la sequía. La posición de las especies a lo largo del continuo de estrategias puede ser ubicada por la combinación de algunos atributos clave y fáciles de medir, tales como: densidad de madera, el contenido de masa seca en hojas, el contenido de agua o carbohidratos en tallos y raíces, el área específica de raíz y hojas, y la velocidad de pérdida de área foliar ante la sequía (Pineda, Paz y Tinoco 2011). Como producto de nuestras investigaciones recientes en el bosque tropical seco en Chamela, Jalisco y también en Bolivia (Pineda-García 2007; Markesteijn et al. 2010, 2011; Pineda, Paz y Tinoco 2011; Pinzón-Pérez, tesis en curso), hemos detectado tres estrategias funcionales de plántulas que representan polos de estos ejes de variación funcional; especies de madera densa, con alta tolerancia a la sequía, especies de maderas poco densas, con baja tolerancia pero alta capacidad para escapar (a través de la rápida pérdida de hojas) o retardar (a través del uso de reservas de agua) al estrés por sequía, y especies de madera intermedia, con alta eficiencia morfológica para capturar recursos y altas tasas de crecimiento, pero baja tolerancia y capacidad para evadir la sequía. Un aspecto que falta por estudiar en la búsqueda de constelaciones de atributos organizados en ejes funcionales, se refiere a los atributos de las raíces que afectan la respuesta a la sequía. En particular, no se conoce si existe una coordinación general entre la tolerancia del xilema en el tallo y la capacidad de las raíces para forrajear a profundidad en el suelo. Hasta ahora las evidencias morfológicas sugieren una coordinación positiva en bosques tropicales secos, pero negativa en el Cerrado (Poorter y Markensteijn 2008; Pineda et al. 2011; Bucci et al. 2008). Por otro lado, atributos potencialmente relacionados con la capacidad de recuperación de vasos embolizados, especialmente después de sequías prolongadas, como lo es la presión de la raíz, han sido ignorados casi por completo (Ewers et al. 1997). El presente estudio persigue contribuir al entendimiento del papel funcional de las raíces y su coordinación con otros atributos para 15 especies de plántulas del bosque tropical seco._x000D_ _x000D_ Al igual que muchos otros grupos de investigación en el mundo, con base en las estrategias funcionales hemos procedido a inferir el éxito de las especies y las estrategias en distintos escenarios de sequía, sin embargo, poco esfuerzo hemos realizado en poner a prueba la relación entre las estrategias funcionales para enfrentar la sequía y el desempeño real de las especies en el campo. Esta importante tarea esta aún pendiente en muchas comunidades vegetales, y resulta fundamental para poder entender el valor adaptativo de lo que reconocemos como estrategias, y de la utilidad de los atributos funcionales para poder predecir el éxito de las especies en escenarios ambientales diversos. El presente estudio logrará avances importantes en este vacío crítico al evaluar el desempeño de plántulas de especies representativas de un amplio rango de estrategias funcionales, ante escenarios experimentales de canículas en condiciones de campo._x000D_ _x000D_ La contribución más novedosa que se persigue en este estudio es el poner a prueba la hipótesis central, de que diferentes regímenes de intensidad y frecuencia de canículas favorecen el éxito de especies con distintas estrategias funcionales. En particular se predice que las sequías prolongadas favorecerán aquellas especies con alta capacidad para evadir rápidamente, (vía la pérdida de área foliar) más que de tolerar y afrontar la sequía, en tanto que las sequías frecuentes y cortas favorecerán más aquellas especies con alta tolerancia fisiológica y lenta respuesta de evasión, debido a que mantienen bajo riesgo de muerte por falla hidráulica masiva o bien por agotamiento de reservas de carbono, empleadas en la recuperación del área foliar perdida. Además se predice que las especies con alta capacidad para explotar recursos y con altas tasas de crecimiento, pero con baja tolerancia y baja asignación a reservas, serán favorecidas sólo en ambientes con bajo riesgo de sequía._x000D_ El posible hallazgo de esta interacción entre regímenes de sequía y estrategias funcionales es de gran relevancia para el avance del conocimiento ecológico básico como aplicado en las regiones tropicales. Por ejemplo, puede ayudar a entender si la diferenciación de nicho temporal es un elemento para explicar la coexistencia de diferentes estrategias y especies en un mismo bosque, e incluso en un mismo microambiente, fenómeno que hemos documentado recientemente para el bosque tropical seco de Chamela (Pineda et al. 2011). Por otro lado, este estudio ayudará a proyectar el éxito de las diferentes especies arbóreas en los bosques tropicales, ante escenarios diversos de precipitación y canículas, elementos críticos para planear acciones de reforestación o restauración de los bosques. Esto se hace más relevante bajo la perspectiva de que los patrones de lluvia en muchas regiones de nuestro país parecen estar siendo afectadas por el cambio climático global, dado un aumento en la frecuencia de tormentas, y de sequías prolongadas (Magaña et al 1999). Anticipar cuales pueden ser los cambios en la dominancia de las especies en distintas regiones, y cuales especies pueden usarse con más éxito en acciones de restauración son retos importantes. Nuestro objetivo a largo plazo es desarrollar una herramienta para ubicar de manera sencilla (basada en atributos funcionales de fácil medición), tanto la estrategia funcional de cada especie como su factibilidad de éxito en escenarios distintos de reforestación y restauración. Consideramos que el eje de variación ambiental definido por la frecuencia e intensidad de las canículas es de amplia relevancia, y que su efecto puede hacer sinergia con la degradación de la cobertura vegetal y del suelo, producto del manejo inadecuado de los paisajes tropicales, ya que estos dos factores del manejo aumentan el riesgo de sequía para las plantas. Por tal razón, hacia el

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Fecha de actualización: 2017-03-13 00:00:00.0
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