Efectes de les pertorbacions en la dinàmica dels boscos de pi roig a la península Ibèrica

Abstract

La conca Mediterrània és un territori especialment idoni per estudiar els impactes que tenen les pertorbacions relacionades amb els usos del territori i el canvi climàtic sobre la demografia dels seus boscos. En aquesta regió la disponibilitat d'aigua és un factor limitant en els boscos, on les sequeres són freqüents i es preveu que siguin més recurrents en el futur. La conca Mediterrània representa el límit meridional de distribució d'importants espècies arbòries de l'Hemisferi Nord, i aquestes poblacions són, probablement, particularment vulnerables a l'augment de l'aridesa. En aquest sentit, durant les últimes dècades un augment generalitzat en la defoliació dels boscos i episodis localitzats de mortalitats molt elevades s'han associat a períodes de sequera. D'altra banda, l'expansió i densificació dels boscos després de l'abandonament agrícola i de la gestió forestal tradicional han estat particularment intenses en aquesta regió durant l'últim segle. Aquests canvis poden resultar en un augment de la competència entre els individus pels recursos, amb una tendència pels processos de autotala, exacerbant la vulnerabilitat dels boscos durant episodis de sequera. A més, a la conca Mediterrània el foc determina la dinàmica i els patrons estructurals i paisatgístics de la vegetació, i l'aridesa determina la vulnerabilitat dels boscos al foc. El pi roig (Pinus sylvestris L.) és una de les espècies d'arbre més àmpliament distribuïdes de l'Hemisferi Nord. El límit sud-oest de l'àrea de distribució del pi roig es situa a la península Ibèrica, on es troben poblacions importants als Pirineus i algunes poblacions disperses en localitats més meridionals i seques. Durant el segle XX els boscos de pi roig s'han densificat i la seva àrea de distribució s'ha expandit notablement a causa dels canvis d'usos del sòl i de la gestió forestal. D'altra banda, hi ha indicis que durant les últimes dècades en aquesta regió les poblacions de pi roig estan patint episodis de mortalitat associats a sequera. A més, els focs de copa han afectat alguns dels seus boscos durant els últims anys. Amb aquesta tesi es pretén aprofundir en l’estudi dels patrons demogràfics de creixement, mortalitat, establiment i reproducció dels boscos de pi roig (Pinus sylvestris L.) al seu límit meridional (i sec) en resposta a les pertorbacions (incendis, sequeres, canvis en els usos del sòl), com aquests varien amb els gradients ambientals al llarg de diferents escales espacials i si aquests processos poden originar canvis en la vegetació. Els principals resultats de la tesi són: (1) Els boscos de pi roig a la península Ibèrica són climàticament vulnerables al foc, i aquesta vulnerabilitat podria augmentar substancialment com a conseqüència del canvi climàtic. Aquest fet, sumat a la maca de mecanismes efectius de regeneració de l’espècie, pot dur a canvis ràpids en la vegetació en zones actualment dominades pel pi roig. (2) Els processos de competència i autotala esdevenen els principals factors que expliquen els patrons demogràfics i, per tant, l’abandonament de les activitats agràries i forestals durant el segle XX són la principal pertorbació que explica els processos emergits. Tanmateix, les sequeres i les limitacions abiòtiques estan desencadenant processos de declivi, aparentment en boscos amb una estructura més desenvolupada, i.e. major abundància d’arbres grans. Malgrat que els efectes de la sequera són clars a escala local, i és previsible que es facin més perceptibles en el futur, no es detecta actualment un procés generalitzat de declivi a escala regional. (3) La regeneració del pi roig és en general baixa i, en particular, aquesta és encara menor en zones afectades per episodis de declivi, la qual cosa suggereix que es poden produir canvis en la vegetació a mig termini. Hi ha indicis que aquests canvis poden resultar de l’abandonament agrícola i dels canvis recents en els usos forestals. (4) El declivi a nivell de rodal i la defoliació a nivell d’individu afecten l’esforç reproductiu del pi roig, la qual cosa podria explicar, en part, el seu baix reclutament en zones afectades per episodis de declivi.

The Mediterranean basin is an ideal area to study the impacts of disturbances related to land-use changes and climate change on the demography of forests. In this region, water availability is a limiting factor in forests, where droughts are common and are expected to be more frequent in the future. The Mediterranean basin represents the southern limit of distribution of important tree species in the Northern Hemisphere, and these populations are probably particularly vulnerable to increased aridity. During the last decades a widespread increase in defoliation of forests and localized episodes of high mortality have been associated to drought periods. Moreover, the expansion and densification of forests after agricultural abandonment and traditional forest management have been particularly strong in this region during the last century. These changes may result in increased competition for resources among individuals, with a tendency for self-thinning processes, exacerbating the vulnerability of forests during drought periods. In addition, in the Mediterranean basin, fire determines the dynamics and structural patterns of vegetation, and dryness determines the vulnerability of forests to fire. Scots pine (Pinus sylvestris L.) is one of the most widely distributed tree species in the Northern Hemisphere. The southwestern distribution limit of Scots pine is the Iberian Peninsula, with important populations located in the Pyrenees and some scattered populations in southern and dry locations. There have been important land use changes in the Iberian Peninsula during the last century, including the abandonment of agropastoral activities in mountain areas, the abandonment of forest exploitation, and a large-scale afforestation starting in the 1940s that intensified during the 1950s and has continued albeit at lower rates until recent decades. As a result, stand density has increased in many forests and the range of Scots Pine has expanded noticeably. Moreover, in recent decades Scots pine forest decline has been related to extreme drought episodes in several populations in the Iberian Peninsula, and crown fires have affected some populations. This thesis aims to study the demographic patterns of growth, mortality, reproduction and establishment of Scots pine (Pinus sylvestris L.) at the southern limit (dry) of its distribution in response to disturbances (fires, droughts, changes in land use). The main results of this thesis are: (1) Scots pine forests in the Iberian Peninsula are climatically vulnerable to fire, and this vulnerability could increase substantially as a result of climate change. This fact, added to the lack of effective mechanisms of regeneration, can lead to rapid changes in vegetation in areas currently dominated by Scots pine. (2) Competition and self-thinning are the main factors explaining demographic patterns. Therefore, the abandonment of agriculture and management during the last century are the main disturbances explaining the emerged processes. However, droughts and abiotic constraints are triggering Scots pine decline, apparently in forests with greater abundance of large trees. (3) Scots pine regeneration is lower in declining forests, suggesting that vegetation shifts could occur in the future. These changes could be result of recent land-use changes. (4) Drought stress affects the reproductive effort of individuals, which could contribute to the low recruitment in declining forests.