Ecological responses of arthropods to volcanism

The explosive eruption of the PuyehueCordón Caulle (PCC) volcanic complex on June 4th 2011 changed substantially the physiognomy of landscapes in northwestern Patagonia (Argentina). The ash fall resulting from this powerful eruption blanketed several million hectares, and prevailing westerly winds during and after the event generated steep ashfall gradients (Gaitán et al. 2011) (Fig. 1) with important effects on spatial heterogeneity. Several research groups conducting ongoing research projects in northern Patagonia envisaged the spatial heterogeneity generated by the ash fall as a natural experiment that offered a unique opportunity to evaluate ecological effects of these unpredictable and extreme events.Fil: Ruggiero, Adriana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Patagonia Norte. Instituto de Investigación En Biodiversidad y Medioambiente; Argentina. Universidad Nacional del Comahue. Centro Regional Universitario Bariloche. Laboratorio de Ecotono; ArgentinaFil: Kitzberger, Thomas. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Patagonia Norte. Instituto de Investigación En Biodiversidad y Medioambiente; Argentina. Universidad Nacional del Comahue. Centro Regional Universitario Bariloche. Laboratorio de Ecotono; Argentin

Habitat distribution modeling reveals vegetation flammability and land use as drivers of wildfire in SW Patagonia

Despite important recent advances in modeling current and future global fire activity in relation to biophysical predictors there remain important uncertainties about finer-scale spatial heterogeneity of fire and especially about human influences which are typically assessed at coarse-spatial resolutions. The purpose of the current study is to quantify the influence of biophysical and anthropogenic variables on the spatial distribution of wildfire activity between 1984 and 2010 over an extensive southern Patagonian-Andean region from ca. 43° to 53° S extending from coastal rainforests to xeric woodland and steppe. We used satellite imagery to map all detectable fires > 5 ha from 1984 to 2010 in four study areas (each of 13,100 to 36,635 km2) and field checked 65 of these burns for accuracy of burned vegetation class and fire perimeters. Then, we used the MaxEnt modeling technique to assess the relationships of wildfire distributions to biophysical and human environmental variables in each of the four regions. The 232 fires > 5 ha mapped in the four study areas accounted for an area of 1,314 km2 indicating that at least 1.8% of the total area burned between 1984 and 2010. In general, areas with intermediate productivity levels (e.g. shrublands) have higher fire probability compared with areas of low and high productivity levels, such as steppe and wet forests, respectively. There is a marked contrast in the flammability of broad vegetation classes in determining fire activity at a regional scale, as well as a strong spatial relationship of wildfires to anthropogenic variables. The juxtaposition of fire-resistant tall forests with fire-prone shrublands and woodlands creates the potential for positive feedbacks from human-set fires to gradually increase the flammability of extensive landscapes through repeated burning. Distance to roads and settlements were also strong predictors, suggesting that fire in all regions is ignition-limited. However, these anthropogenic predictors influenced probability of fire differently among study regions depending on their main land-use practices and their past and present socioeconomic contexts.Fil: Paritsis, Juan. State University Of Colorado-boulder; Estados Unidos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Patagonia Norte. Instituto de Investigación en Biodiversidad y Medioambiente; ArgentinaFil: Holz, Andrés. State University Of Colorado-boulder; Estados UnidosFil: Veblen, Thomas T.. State University Of Colorado-boulder; Estados UnidosFil: Kitzberger, Thomas. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Patagonia Norte. Instituto de Investigación en Biodiversidad y Medioambiente; Argentin

Niche squeeze induced by climate change of the cold-tolerant subtropical montane Podocarpus parlatorei

Under changing climates, the persistence of montane subtropical taxa may be threatened as suitable habitats decrease with elevation. We developed future environmental niche models (ENNMs) for Podocarpus parlatorei, the only conifer from southern Yungas in South America, and projected it onto two greenhouse gas concentration scenarios based on 13 global climate models for the years 2050 and 2070. Modelling identified that P. parlatorei is sensitive and restricted to a relatively narrow range of both warm season temperature and precipitation. By the mid-late twenty-first century areas of high suitability for P. parlatorei will not migrate but overall suitability will become substantially reduced across its whole range and surrounding areas. Despite extensive areas in high mountain ranges where the species may encounter thermally optimal conditions to potentially allow upward local migration, these same areas will likely become strongly aridified under future conditions. On the other hand, in lowland locations where rainfall levels will not change substantially (e.g. northern range), excessive warming will likely generate abiotic and biotic restrictions (e.g. competition with lowland species) for this cold-tolerant species. Urgent measures should be developed for the local long-term preservation of the gene pool of the unique conifer that characterizes Yungas forests for reasons of biodiversity conservation and ecosystem services.Fil: Quiroga, Maria Paula. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Medioambiente. Universidad Nacional del Comahue. Centro Regional Universidad Bariloche. Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Medioambiente; Argentina. Universidad Nacional del Comahue. Centro Regional Universitario Bariloche. Laboratorio de Ecotono; ArgentinaFil: Premoli Il'grande, Andrea Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Medioambiente. Universidad Nacional del Comahue. Centro Regional Universidad Bariloche. Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Medioambiente; Argentina. Universidad Nacional del Comahue. Centro Regional Universitario Bariloche. Laboratorio de Ecotono; ArgentinaFil: Kitzberger, Thomas. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Medioambiente. Universidad Nacional del Comahue. Centro Regional Universidad Bariloche. Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Medioambiente; Argentina. Universidad Nacional del Comahue. Centro Regional Universitario Bariloche. Laboratorio de Ecotono; Argentin

PLANTAS PARÁSITAS QUE APRIETAN PERO NO AHORCAN

A diferencia de la gran mayoría de plantas de vida libre que germinan y crecen sobre el suelo, las plantas parásitas desarrollaron durante su evolución la capacidad particular de establecerse y crecer sobre otras plantas, sus hospedadores, tomando de ellas recursos como agua, nutrientes y, en algunos casos, también carbono que utilizan en su metabolismo. Estudios recientes realizados sobre plantas parásitas del género Misodendrum, sugieren que éstas han desarrollado adaptaciones muy particulares que les han permitido convivir a expensas de sus hospedadores, los Nothofagus de Patagonia

Impacto de la deposición de ceniza volcánica sobre la productividad foliar y la herbivoría por insectos en bosques deciduos del norte de la Patagonia

Volcanism has been a major force shaping the dynamics of Andean landscapes during the Holocene. Yet we still know little about the consequences of modern volcanic events on forest functioning. Ash fall may elicit multiple direct and indirect effects on key ecosystem attributes, with disturbance severity likely varying with distance to the crater. We examined the impact of ash deposition on foliage productivity and insect herbivory after the 2011 eruption of the Volcán Puyehue-Cordón Caulle system, in Nothofagus pumilio forests of northern Patagonia, Argentina. Tree leaf litterfall, a surrogate for annual foliar production, was measured before and after the event in wet and dry forest sites, which were located 22 km and 80 km east from the crater and were affected by mass deposition of coarse- and fine-grained tephra, respectively. Leaf damage by insects was monitored over a 10-year span (2004-2013) including the volcanic event. Foliar productivity in 2012 dropped by 60% in the wet forest, but did not change in the dry forest. Leaf area damaged by insects decreased abruptly in 2012, with post-eruption herbivory levels falling outside the range of annual variation recorded before the event. The impact was most severe in the dry forest wich normally supports the highest endemic herbivory. In contrast, leaf damage remained high in another dry forest located 98 km southeast from the crater and little affected by ashfall. Changes in foliar production and insect herbivory persisted for two years after the event. Our results show a widespread disruption of canopy-herbivore interactions in areas heavily affected by tephra. Remarkably, volcanic ash acted as a broad-spectrum insecticide on canopy herbivores. In the short-term, ashfall constrained the energy flow through the forest canopy and the arthropod consumer community, and thus temporarily overwhelmed previously existing differences in productivity and herbivory between wet and dry forest habitats.Impacto de la deposición de ceniza volcánica sobre la productividad foliar y la herbivoría por insectos en bosques deciduos del norte de la Patagonia: El vulcanismo ha moldeado la dinámica de los paisajes andinos durante todo el Holoceno. Sin embargo, aún se conoce poco sobre las consecuencias de eventos volcánicos modernos en el funcionamiento de los bosques nativos. La caída masiva de cenizas puede generar múltiples efectos directos e indirectos sobre procesos clave del ecosistema. Aquí evaluamos el impacto de la deposición de cenizas emitidas por la erupción del complejo Volcán Puyehue-Cordón Caulle en junio de 2011, sobre la productividad foliar y la herbivoría por insectos del dosel en bosques de Nothofagus pumilio del norte de la Patagonia Argentina. La producción de hojas fue medida antes y después de la erupción, en bosques húmedos y secos situados a 22 y 80 km del volcán y afectados por la caída de pumicita gruesa y fina, respectivamente. El área foliar dañada por insectos fue monitoreada durante 10 años (2004-2013), incluyendo al evento volcánico. La productividad foliar en 2012 cayó un 60% en el bosque húmedo pero no cambió en el bosque seco. El daño foliar se redujo abruptamente en 2012; los niveles de herbivoría post-erupción cayeron por debajo del rango de variación interanual registrado antes de la erupción. El impacto fue más severo en el bosque seco, donde los niveles endémicos de herbivoría son más elevados. En cambio, la herbivoría se mantuvo elevada en otro bosque seco localizado a 98 km del cráter y que recibió pocas cenizas. Los cambios en productividad y herbivoría persistieron por dos años después del evento. Estos resultados muestran una fuerte disrupción de las interacciones planta-herbívoro en áreas boscosas afectadas por la erupción volcánica. Las cenizas actuaron como un biocida de amplio espectro sobre los insectos defoliadores. En el corto plazo, la deposición de cenizas limitó el flujo de energía a través del dosel arbóreo y hacia los consumidores artrópodos.Fil: Chaneton, Enrique Jose. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas A la Agricultura; ArgentinaFil: Mazía, Noemí. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Departamento de Producción Vegetal; ArgentinaFil: Garibaldi, Lucas Alejandro. Universidad Nacional de Rio Negro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Chaij, Jaquelina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Departamento de Producción Vegetal; ArgentinaFil: Kitzberger, Thomas. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Patagonia Norte. Instituto de Investigación en Biodiversidad y Medioambiente; Argentin

Fire history in the <i>Araucaria araucana</i> forests of Argentina: human and climate influences

Little is known about drivers and trends of historic fire regimes in the Araucaria araucana forests of south-western Argentina. Fire history in these forests was reconstructed by the analysis of 246 fire-scarred partial cross-sections from this fire-resistant tree collected at 10 sites in Neuquén, northern Patagonia. Fire chronologies showed an increase in fire occurrence during the nineteenth century and a sharp decrease since the early twentieth century. The creation of Lanín National Park in 1937, the change in human activities, and the active suppression of wildfires led to a significant increase in mean fire intervals since 1930. In addition to these multidecadal to centennial scale drives of fire frequency, interannual variability in wildfire activity was associated with El Niño-Southern Oscillation. Years of widespread fire are related to negative departures of both Niño 3.4 and Pacific Decadal Oscillation indexes (i.e. La Niña conditions), as well as coincident phases of positive Southern Annular Mode and La Niña events. Temporal variations in the Araucaria fire history in Argentina clearly show the combined effect of human and climate influences on fire regimes. A comparison with previous fire history studies in the Araucaria forests of Chile reveals substantial differences related to differences in human activities on both sides of the Andes and the earlier implementation of protected areas in Argentina.Facultad de Ciencias Agrarias y ForestalesLaboratorio de Investigación de Sistemas Ecológicos y Ambientale

Efecto del manejo y de los cambios ambientales sobre la interacción entre plantas e insectos herbívoros del bosque patagónico

Los bosques representan casi la tercera parte de la superficie terrestre, y contienen el 77% de la biomasa viva. Los bosques de la región andinopatagónica son un extenso reservorio de vida silvestre y un sistema con potencial productivo. Se sabe poco de cómo interactúan los efectos del manejo forestal, el cambio climático sobre los procesos de regeneración del bosque y la folivoría en estos ambientes.Trabajo publicado en Acta Bioquímica Clínica Latinoamericana; no. 52, supl. 2, parte I, diciembre de 2018.Universidad Nacional de La Plat

Volcanic ash deposition modulates leaf-litter decomposition in Nothofagus dombeyi forests of NW Patagonia

Los disturbios generados por erupciones volcánicas son parte de la dinámica natural de los ecosistemas. La formación de suelo y el reciclado de nutrientes dependen de la descomposición tanto de la materia orgánica enterrada bajo las cenizas, como de la broza vegetal aportada luego del disturbio. Este trabajo examinó la descomposición de hojarasca en bosques de coihue (Nothofagus dombeyi) afectados por la deposición de cenizas emitidas en 2011 por el complejo Volcán Puyehue-Cordón Caulle en la Patagonia. El estudio incluyó dos sitios a diferentes distancias del volcán, con distinta cantidad de cenizas y precipitación anual (1600?1900 mm/año). En cada sitio se marcaron dos parcelas, una con presencia y otra con ausencia de pastoreo de vacunos (>50 años). En cada parcela se determinó la pérdida de masa de hojarasca de coihue luego de un año de incubación, en tres posiciones (n=8 bloques/parcela): sobre suelo bajo cenizas, sobre suelo sin cenizas y sobre las cenizas. La hojarasca bajo cenizas se descompuso un 74% más rápido en el sitio más húmedo que en el más seco. La descomposición fue más lenta sobre la capa de cenizas que sobre el suelo orgánico, y ese efecto fue más evidente en el sitio más cercano al volcán, que en el más alejado (19% vs. 9%). La descomposición sobre el suelo fue equivalente en los tratamientos con y sin la capa superficial de cenizas. La descomposición fue menor en parcelas con vs. sin pastoreo, pero la influencia de pastoreo no modificó las diferencias de descomposición entre posiciones sobre cenizas vs. sobre el suelo. Los resultados muestran que la comunidad de descomponedores se mantiene activa en suelos de bosques con deposición de cenizas, lo que contribuiría a mantener el suministro de nutrientes para la vegetación luego de la erupción volcánica.Disturbances produced by volcanic eruptions are part of natural ecosystem dynamics. Soil formation and nutrient cycling depend on the decomposition both of organic matter buried under the ashes and on the litter produced after the disturbance. Here we evaluated leaf litter decomposition in Nothofagus dombeyi (coihue) forests affected by massive ash deposition from the 2011 eruption of the Volcán Puyehue-Cordón Caulle complex in NW Patagonia, Argentina. The study comprised two sites at different distances from the volcano, with different amounts of ash and annual precipitation (1600-1900 mm/year). In each site, two plots were delimited, with and without long-term livestock grazing (>50 years). N. dombeyi litter mass loss after one year was estimated in three positions (n = 8 blocks/plot): on organic soil and under the ash layer, on organic soil after removal of ashes, and on top of the ash layer. Leaf litter beneath the ash layer was decomposed 74% faster in the wetter site than in the drier site. Decomposition was generally slower onto the ash layer surface than on the organic soil, and this effect was stronger in the wetter site near the volcano than in the driest and farthest site (19% vs. 9%). Litter decomposition on the soil layer was equivalent to treatments with or without the ash surface. Decomposition was slower in livestock-occupied plots than in livestock-free plots, but livestock history did not affect litter decomposition of ash topped soil vs. lower soil organic layers. Our results show that decomposer communities remain active in forest soils under ash-fall layers, thus maintaining nutrient supply to vegetation after volcanic eruptions.Fil: Piazza, María Victoria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura; ArgentinaFil: Kitzberger, Thomas. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Medioambiente. Universidad Nacional del Comahue. Centro Regional Universidad Bariloche. Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Medioambiente; ArgentinaFil: Chaneton, Enrique Jose. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura; Argentin

Structural overshoot of tree growth with climate variability and the global spectrum of drought-induced forest dieback

Ongoing climate change poses significant threats to plant function and distribution. Increased temperatures and altered precipitation regimes amplify drought frequency and intensity, elevating plant stress and mortality. Large-scale forest mortality events will have far-reaching impacts on carbon and hydrological cycling, biodiversity, and ecosystem services. However, biogeographical theory and global vegetation models poorly represent recent forest die-off patterns. Furthermore, since trees are sessile and long-lived, their responses to climate extremes are substantially dependent on historical factors. We show that periods of favourable climatic and management conditions that facilitate abundant tree growth can lead to structural overshoot of above-ground tree biomass due to a subsequent temporal mismatch between water demand and availability. When environmental favourability declines, increases in water and temperature stress that are protracted, rapid, or both, drive a gradient of tree structural responses that can modify forest self-thinning relationships. Responses ranging from premature leaf senescence and partial canopy dieback to whole-tree mortality reduce canopy leaf area during the stress period, and for a lagged recovery window thereafter. Such temporal mismatches of water requirements from availability can occur at local to regional scales throughout a species geographical range. Since climate change projections predict large future fluctuations in both wet and dry conditions, we expect forests to become increasingly structurally mismatched to water availability and thus over-built during more stressful episodes. By accounting for the historical context of biomass development, our approach can explain previously problematic aspects of large-scale forest mortality, such as why it can occur throughout the range of a species and yet still be locally highly variable, and why some events seem readily attributable to an ongoing drought while others do not. This refined understanding can facilitate better projections of structural overshoot responses, enabling improved prediction of changes to forest distribution and function from regional to global scales