Plant ecophysiological responses to experimentally drier and warmer conditions in European shrublands

Abstract

Aquesta tesi s'ha desenvolupat en el marc d'un projecte europeu anomenat CLIMOOR; en aquest projecte s'ha utilitzat una nova aproximació metodològica per perllongar el període de sequera i augmentar la temperatura en ecosistemes arbustius. El CLIMOOR s'ha dut a terme en 4 països europeus (Regne Unit, Dinamarca, Holanda i Espanya) que es distribueixen al llarg d'un gradient natural en els factors climàtics que s'estudien (precipitació i temperatura). Els objectius concrets d'aquesta tesi van ser: 1) Descriure les característiques ecofisiològiques de dues espècies arbustives mediterrànies Erica multiflora i Globularia alypum, identificant els períodes d'estrès ambiental i les seves causes, 2) estudiar els efectes que podrien tenir en el futur condicions més seques o més càlides sobre l'ecofisiologia d'aquestes dues espècies mediterrànies, 3) comparar els efectes que aquests canvis climàtics podrien tenir sobre les espècies principals de 4 ecosistemes arbustius europeus. Durant els dos-tres anys d'estudi es van mesurar estacionalment diferents variables ecofisiològiques instantànies, com són el potencial hídric, l'intercanvi de gasos i la fluorescència de la clorofil·la a. També es van mesurar variables més integradores, com ara l'asimetria foliar, la concentració foliar de N y C, així com els seus isòtops estables, el creixement, la floració o la producció de biomassa aèria. Alguns dels resultats obtinguts són: (1) En les condicions climàtiques actuals, G. alypum és capaç d'aprofitar millor els períodes amb alta disponibilitat d'aigua de manera que mostra un millor rendiment fotosintètic i un més alt guany de carboni, la qual cosa es tradueix en un creixement anual major. (2) L'augment en la sequera va fer disminuir les tasses d'intercanvi de gasos d'E. multiflora i la producció de biomassa aèria en les dues espècies. També va retardar la majoria dels estadis fenològics de la floració d'aquestes dues espècies, reduint la producció de flors funcionals però augmentant la seva longevitat. (3) L'augment en la temperatura va incrementar l'eficiència fotoquímica potencial màxima en ambdues espècies, sobretot a la tardor i a l'hivern, la qual cosa indica que condicions més càlides en el futur podrien alleugerir les limitacions en el rendiment fotosintètic d'aquestes espècies degudes a les baixes temperatures. L'augment experimental en la temperatura també va incrementar la producció de biomassa aèria d'E. multiflora, però no de G. alypum. En canvi, va modificar la fenologia de la floració de G. alypum, però no d'E. multiflora. (4) Les tasses fotosintètiques van seguir el gradient latitudinal en la disponibilitat d'aigua. La reducció experimental de la precipitació va fer disminuir l'intercanvi de gasos en les espècies principals dels quatre països estudiats. No obstant això, les plantes al tractament de sequera van mostrar tasses fotosintètiques més elevades que les plantes control per a una mateixa quantitat de pluja acumulada durant els mesos anteriors a les mesures, es a dir, van mostrar una més gran eficiència fotosintètica en l'ús de l'aigua. (5) Les plantes al tractament de sequera van presentar eficiències fotoquímiques potencials més altes a migdia. (6) En general, la magnitud de la resposta a l'escalfament i a la sequera va ser diferent segons les condicions del lloc d'estudi (els llocs freds i humits, com són els del Nord d'Europa, van ser més sensibles a l'escalfament, mentre que l'ecosistema mediterrani estudiat, més càlid i més sec, va ser més sensible a la sequera), de l'estació de l'any (els processos estudiats van ser més sensibles a l'escalfament a l'hivern que a l'estiu) i de l'espècie. Les diferents respostes a la sequera i a l'augment en la temperatura de les dues espècies mediterrànies E. multiflora i G. alypum suggereix que en el futur podria haver un canvi en les seves abundàncies relatives. A més a més, els ajustos fenològics observats podrien alterar les seves interaccions amb altres organismes (per ex. polinitzadors). Tot això, podria conduir a un canvi en la composició d'espècies i en l'estructura d'aquests ecosistemes en resposta als canvis en la precipitació i en la temperatura que s'esperen per a les properes dècades.