Análisis y modelización del reclutamiento de Pinus nigra en zonas afectadas por grandes incendios

Abstract

El fuego constituye un elemento clave en la configuración del paisaje mediterráneo. Sin embargo, desde hace unos treinta años, se vienen registrando importantes incrementos en la frecuencia, intensidad y dimensiones máximas alcanzadas por los incendios en este ámbito bioclimático, por lo que la regeneración postincendio actual de muchas de sus masas boscosas resulta dificultosa. Para algunas especies llega a suponer, incluso, una reducción importante de su área de distribución. Este es el caso del Pinus nigra en Cataluña, cuya distribución se ha visto reducida recientemente en un 30% por los dos mayores incendios registrados hasta la fecha en esta comunidad (1994 y 1998). Pinus nigra es una especie germinadora, que dispersa durante el invierno y cuyas semillas perduran poco tiempo, por lo que su reclutamiento depende cada año de nueva producción. Sin embargo, en incendios muy grandes, todo el plantío joven es devastado y la supervivencia de árboles es generalmente muy baja.<br/>En esta tesis hemos tratado de recabar el máximo de información empírica posible sobre cada etapa del reclutamiento de los bosques de Pinus nigra afectados por estos dos incendios y, posteriormente, hemos elaborado con toda esa información un modelo mecanicista que nos permita simular la regeneración más probable a un plazo de tiempo dado.<br/>En el primer capítulo evaluamos la supervivencia y la capacidad para producir piñas de los árboles afectados en mayor o menor medida por el fuego durante los tres primeros años posteriores a él. La supervivencia resultó ser mayor en los árboles más grandes y en los menos afectados por fuego de copa. La producción de piñas fue mayor y más frecuente en los árboles grandes y en las "islas verdes" de árboles supervivientes, especialmente las pequeñas. Por ello, destacamos el interés de preservar los árboles mayores supervivientes y las "islas verdes" como probables focos de dispersión que mejoren las posibilidades de regeneración de la especie.<br/>En el segundo capítulo exploramos los patrones de variación espacio-temporal de la depredación post-dispersión del banco de semillas del suelo. Los resultados muestran que al inicio del periodo de dispersión, los roedores son los principales depredadores mientras que a partir de la primavera lo son las hormigas, resultando ambos grupos muy eficaces. Teniendo en cuenta la corta viabilidad de los piñones diseminados, esta elevada depredación hace que la probabilidad de que alguna semilla siga disponible para germinar en otoño sea prácticamente nula.<br/>El tercer capítulo estudia el establecimiento de las plántulas, mediante un experimento bajo condiciones controladas de luz y agua, y otro bajo diferentes condiciones naturales de campo. Los resultados sugieren que el establecimiento de plántulas tras el incendio es muy escaso en condiciones de campo y bajo un rango amplio de grados de cobertura. A pesar de ello, Pinus nigra se comporta como una especie más tolerante a la sombra que otros pinos, pero, dado que ésta es una condición muy poco frecuente en las áreas recientemente quemadas, su regeneración se ve muy condicionada por los incendios.<br/>En el capítulo cuarto, desarrollamos un modelo de simulación que integra toda la información recabada acerca de la biología de la regeneración de esta especie, procendente en parte de los capítulos anteriores. El estudio muestra que es posible calibrar un modelo mecanístico que simule el reclutamiento de una especie arbórea a partir de información empírica obtenida para los distintos procesos, incluso cuando las bases de datos disponibles carezcan de series temporales o espaciales amplias. Las posibilidades de este modelo como herramienta de trabajo son muy valiosas a la hora de tomar decisiones sobre la gestión de las áreas quemadas.

Fire constitutes a key factor in the configuration of Mediterranean landscapes. Nevertheless, from nearly thirty years ago, an important increment in the frequency, intensity and size of fires has been registered in this bioclimatic environment. For this reason, the postfire regeneration of many burned areas may be difficult, representing, for some species, an important reduction of their distribution areas. This is the case of Pinus nigra in Catalonia (NE Spain), whose distribution area has been reduced in 30% due to the two largest wildfires (1994 and 1998) occurred historically in this region. Pinus nigra is a seeder species, which disperses its seeds in winter, but they remain viable for a short period of time. Thus, the recruitment of this species depends on the year-to-year seed production. However, in very large fires, all seedlings and saplings are burned and tree survival is usually very low.<br/>In this Ph. D. Thesis, we have compiled the maximum empirical information concerning the different stages of the recruitment process of Pinus nigra in burned areas. Afterwards, we have elaborated a mechanistic model with all this information to simulate the potential regeneration at the mid-term.<br/>In the first chapter, we have evaluated tree survival and cone production of burned and unburned trees, during the tree years after fire. Tree survival was higher in the largest and less affected trees. Cone production was higher and more frequent in the large trees, and also in the "green islands" of vegetation, particularly in the small ones. For this reason, we enhance the interest to keep the largest trees and the "green islands" as possible seed dispersal sources, for improving the regeneration of this species. <br/>In the second chapter, we explore the spatial and temporal patterns of post dispersal seed predation. The results show that in winter, at the beginning of dispersal period, rodents are the main seed predators, while in spring ants become dominant as seed predators. The two groups are very efficient. Taking in account that seed viability is very short on the ground, this high predation rate makes that the probability of P. nigra seeds to germinate in autumn is almost nil.<br/>The third chapter studies the establishment of seedlings, by means of an experiment of controlled conditions of light and water, and another field experiment in natural conditions. The results suggest that seedling establishment after fire is very scarce in natural conditions and in a extensive range of cover degrees. In spite of it, Pinus nigra behaves as a more shade-tolerant species than other pines. However, as this situation is rare in recently burned areas, its regeneration is very conditioned by fires.<br/>In the fourth chapter, we develop a simulation model integrating all the information obtained about the regeneration stages of this species, in part obtained in the previous chapters. The study shows that it is possible calibrate a mechanistic model to simulate the recruitment of a tree species, using empirical information obtained for the different processes, even though when the databases available do not always have extensive temporal or spatial series. The possibilities of this model as an interesting tool may be very interesting for the management of burned areas.