Bosques creciendo en su límite de distribución: cambio en la cubierta forestal y relaciones clima-crecimiento en el Parque Natural del Moncayo

El cambio global afecta a los bosques en numerosas formas, poniendo en compromiso su situación actual en todo el mundo. En concreto, para el mundo mediterráneo se pronostican cambios sustanciales en las temperaturas, régimen de precipitaciones y recurrencia de eventos climáticos extremos que, unidos a los cambios en el clima que ya se han producido durante el último siglo, aumentan la vulnerabilidad de los bosques y ponen en peligro su supervivencia. Esto es especialmente relevante para aquellas especies forestales adaptadas a condiciones más frescas y húmedas, que encuentran en el mundo mediterráneo su límite de distribución debido a los condicionantes climáticos de la zona. La velocidad a la cual se producen los cambios en el clima hace necesaria la intervención antrópica para hacer frente a sus consecuencias mediante la gestión forestal, ya que los mecanismos naturales de adaptación de los bosques son procesos más lentos que el actual cambio global. En esta tesis se propone un análisis espacial integrador mediante diversas técnicas orientadas a analizar tanto la distribución como el crecimiento del bosque persiguiendo como fin la aplicabilidad de sus resultados a la gestión y manejo forestal. El análisis se centra en las principales especies forestales presentes en el Parque Natural del Moncayo, como son el pino silvestre, el haya y el rebollo, que son especies muy importantes a nivel europeo debido a su valor ecológico y económico. Los resultados obtenidos en la presente tesis ponen de manifiesto que la distribución espacial de estas masas forestales no es estable en el tiempo y está sujeta a cambios sustanciales que pueden ser detectados en un periodo relativamente corto de tiempo de poco más de dos décadas. Las especies están todavía inmersas en procesos de adaptación dinámica, relacionados principalmente con la situación de partida, con las prácticas de gestión forestal, con la competencia entre especies y con la adecuación al clima prevalente.El hecho de que estas especies se encuentren en su límite de distribución no hace que las restricciones climáticas sean muy diferentes a las restricciones propias de cada especie. A grandes rasgos, estos limitantes son similares a los encontrados en otras regiones situadas a lo largo del rango de distribución, y por tanto son específicos de cada especie. Sin embargo, existen matices que restringen en mayor medida el desarrollo de estas especies en este límite de distribución. Además, determinados limitantes varían significativamente en función del gradiente altitudinal (i.e. climático), actuando en algunas zonas como potenciadores y en otras como inhibidores de crecimiento. En cambio, su situación de límite de distribución en el caso de las hayas y pinos silvestres sí que afecta enormemente a la duración del periodo de crecimiento, siendo muy diferente su efecto en estas dos especies y con sus matices dentro del gradiente ambiental de la zona de estudio. En el caso del haya las condiciones con carácter más mediterráneo influyen negativamente, restringiendo el periodo de crecimiento a poco más de dos meses, pero en el caso del pino se alarga considerablemente comparándolo con el crecimiento en la región eurosiberiana. Ambas estrategias son útiles para el desarrollo de la especie, pero al mismo tiempo podrían ser problemáticas en años determinados donde las condiciones climáticas sean desfavorables en los momentos críticos para cada especie.El potencial de los resultados obtenidos en esta tesis en el terreno de la ordenación medioambiental es considerable, pudiéndose usar para planificar medidas de gestión forestal para cada especie orientadas a disminuir la influencia que el cambio global ejerce sobre ellas.<br /

Living on the edge: contrasted wood-formation dynamics in Fagus sylvatica and Pinus sylvestris under Mediterranean conditions

Wood formation in European beech (Fagus sylvatica L.) and Scots pine (Pinus sylvestris L.) was intra-annually monitored to examine plastic responses of the xylem phenology according to altitude in one of the southernmost areas of their distribution range, i.e., in the Moncayo Natural Park, Spain. The monitoring was done from 2011 to 2013 at 1180 and 1580 m a.s.l., corresponding to the lower and upper limits of European beech forest in this region. Microcores containing phloem, cambium and xylem were collected biweekly from twenty-four trees from the beginning of March to the end of November to assess the different phases of wood formation. The samples were prepared for light microscopy to observe the following phenological phases: onset and end of cell production, onset and end of secondary wall formation in xylem cells and onset of cell maturation. The temporal dynamics of wood formation widely differed among years, altitudes and tree species. For Fagus sylvatica, the onset of cambial activity varied between the first week of May and the third week of June. Cambial activity then slowed down and stopped in summer, resulting in a length of growing season of 48–75 days. In contrast, the growing season for P. sylvestris started earlier and cambium remained active in autumn, leading to a period of activity varying from 139-170 days. The intra-annual wood-formation pattern is site and species-specific. Comparison with other studies shows a clear latitudinal trend in the duration of wood formation, positive for Fagus sylvatica and negative for P. sylvestris.Publishe

Climate-change-driven growth decline of European beech forests

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Contrasting Patterns of Tree Growth of Mediterranean Pine Species in the Iberian Peninsula

Wood formation is the primary biological process through which carbon is durably sequestered in woody plants, and is thus a major contributor to mitigate climate change. We analyzed the tree growth patterns of four conifer species across the Iberian Peninsula (IP) based on a dense dendrochronological network (179 sites) combined with a high resolution climate dataset. Generalized linear-mixed models were used to predict the potential tree growth of different pine species under different climate conditions considering different age classes. We found a strong age dependency of tree growth, significant variations across the climate gradients, and a significant interaction of both age and climate effects on the four species considered. Overall, Pinus halepensis was the species with the highest climate sensitivity and the highest growth rates in all age classes and across its distribution area. Due to its stronger plastic character and its potential adaptability, Pinus halepensis was demonstrated to be the most suitable species in terms of tree growth and potentiality to enhance carbon sequestration in the IP. Since its potential distribution largely exceeds its actual distribution, P. halepensis arises as a key species to cope with future climate conditions and to keep fixing carbon regardless of the climatic circumstances

Cuantificación de los gradientes climáticos altitudinales en la vertiente norte del macizo del Moncayo a partir de una nueva red de estaciones automáticas en altura

Ponencia presentada en: VIII Congreso de la Asociación Española de Climatología celebrado en Salamanca entre el 25 y el 28 de septiembre de 2012.[ES]Uno de los problemas de la investigación del clima en áreas de montaña es el de la escasez de observatorios. En España sólo 63 registran a más de 1.500 msnm. En este trabajo presentamos los primeros resultados obtenidos de la red automática de observatorios instalada en el año 2009 en el Macizo del Moncayo dentro del proyecto El Parque Natural del Moncayo como observatorio del cambio global (GA-LC-031/2010). Las estaciones se localizan en la ladera norte del macizo a 1.050 y 1.750 msnm. Esos datos han servido para completar la escasa información climática existente en la zona y construir un gradiente climático altitudinal para la vertiente norte del macizo, numerosas veces descrito pero no cuantificado.[EN]One of the main problems of climate research in mountain areas is the scarcity of weather stations. In Spain, only 63 recorded are more than 1,500 meters above sea level. In this work we present the first results of the automatic weather stations installed in 2009 in the Moncayo area (NE of Spain) within the project GA-LC-031/2010. The weather stations are located on the northern slope of the mountain at 1,050 and 1,750 meters above sea level. These data have provided information to complete the existing climate data in the area and calculate an altitudinal climatic gradient to the slopes of the mountain, many times described but not quantified.DGA-La Caixa, (Proyecto: GA-LC-031/2010); Gobierno de Aragón (Grupo de Investigación “Clima, Agua, Cambio Global y Sistemas Naturales, BOA 69, 11-06-2007)

Identificación de la influencia climática en el crecimiento secundario del Pinus halepensis Mill. a partir del estudio de la madera temprana y tardía

Ponencia presentada en: VIII Congreso de la Asociación Española de Climatología celebrado en Salamanca entre el 25 y el 28 de septiembre de 2012.[ES]Una de las características específicas del Pinus halepensis Mill. es la plasticidad fenológica que ofrece su crecimiento, manifestada en dos ciclos anuales de carácter equinoccial. Los estudios dendroclimáticos tradicionales identifican la relación entre el clima y el crecimiento de esta especie a partir del grosor anual del anillo, método que puede enmascarar las diferencias en la respuesta del árbol frente a las condiciones térmicas y pluviométricas en esos dos periodos. El objetivo del trabajo que aquí presentamos es el de analizar si a partir del análisis del grosor de la madera temprana (earlywood) y la madera tardía (latewood) de los anillos de crecimiento anual del P. halepensis pueden detectarse respuestas diferenciales de la especie frente al clima en cada uno de esos periodos fundamentales de su crecimiento. Para ello se dispone de 28 cronologías localizadas en la vertiente mediterránea que cubren la práctica totalidad del rango climático de distribución natural de P. halepensis en España, un rango amplio en razón de la plasticidad ecológica antes señalada.[EN]The phenological plasticity in tree growth is recognized to be one of the characteristics of Pinus halepensis Mill., which growth may be divided in two annual cycles. The traditional dendroclimatic studies usually identify the relationship between climate and growth of this species from the annual tree-ring widths which may hide different influences of different climate elements over these two periods. The objective of the present study is to determine the influence of seasonal climatic conditions on earlywood and latewood, and to find out if such seasonal information derived from annual tree rings can give us a better interpretation and identification of climate-growth relationships on the seasonal scale in P. halepensis. For this purpose we used 28 chronologies from the Mediterranean area covering almost all the climatic range of natural distribution of P. halepensis in Spain, a wide range because of the aforementioned ecological plasticity.Ministerio Ciencia y Tecnología (Proyecto CGL2008-05112-C02), DGA-La Caixa, (Proyecto: GA-LC- 031/2010); Gobierno de Aragón (Grupo de Investigación “Clima, Agua, Cambio Global y Sistemas Naturales, BOA 69, 11-06-2007)

Reconstrucción de temperaturas a escala diaria en el Parque Nacional del Moncayo (España)

Ponencia presentada en: IX Congreso de la Asociación Española de Climatología celebrado en Almería entre el 28 y el 30 de octubre de 2014.[ES]El presente trabajo muestra una metodología para reconstruir series completas de temperatura máxima y mínima diarias a partir de modelos regresivos diarios y locales utilizando los metadatos inherentes a los datos climáticos: latitud, longitud y altitud. Se han utilizado 66 observatorios del conjunto del Macizo del Moncayo procedentes de las redes de la Agencia Estatal de Meteorología, la Confederación Hidrográfica del Ebro y el Parque Natural del Moncayo, cubriendo un rango altitudinal de 2.000 metros y un periodo temporal desde 1950 hasta 2012.[EN]Present work shows a new methodology to reconstruct complete maximum and minimum temperature series from regressive daily and local models using inherent metadata of climatic data: latitude, longitude and altitude. 66 observatories in whole Moncayo massif have been used from different networks: Spanish Meteorological Agency, Ebro River Basin, and Moncayo Natural Park, covering an altitudinal range of 2,000 meters and a temporal period from 1950 to 2012

Potencial dendroclimático de Pinus Halepensis, P. Pinaster, P. Sylvestris, P. Nigra y P. Uncinata en el Sistema Ibérico turolense

Ponencia presentada en: IX Congreso de la Asociación Española de Climatología celebrado en Almería entre el 28 y el 30 de octubre de 2014.[ES]La tendencia reciente de los estudios dendroclimáticos es la utilización de un mayor número de muestras de crecimiento para mejorar la fase de estandarización y la conservación con ello de la señal de media y baja frecuencia. En este trabajo se presentan los primeros resultados para la reconstrucción del clima del Sistema Ibérico turolense a partir de una amplia base de datos multiespecie, compuesta por un total de 561 muestras procedentes del ITRDB (25.84%), de proyectos desarrollados en los años 80-90 desde el IPE-CSIC (17.29%) y de las extraídas por los firmantes de la comunicación en los años 2012 y 2013 (56.86%). Estas muestras se han agrupado en distintas cronologías y se han calibrado con información termopluviométrica procedente de la base de datos Spain02vs2. Los resultados muestran el potencial de esta colección multiespecie de datos dendrocronológicos para la reconstrucción de la precipitación de verano, pero también las limitaciones inherentes a la estandarización, una agrupación subjetiva de las muestras para construir las cronologías y la inexistencia de información climática instrumental en zonas elevadas.[EN]The recent trend of dendroclimatic studies is the use of a greater number of samples of tree growth in order to improve the standardization phase and thereby the conservation of the medium and low frequency signal. This paper presents the first results for the reconstruction of the climate of the Teruel Iberian Range from a great multi-species database, composed of a total of 561 samples from the ITRDB (25.84%) of projects developed in the years 80-90 from the IPE-CSIC (17.29%) and the extracted by the signatories of the communication in 2012 and 2013 (56.86%). These samples have been grouped in different chronologies and have been calibrated with information coming from the Spain02vs2 climate database. The results show the potential of this multispecies dendrochronological collection for the reconstruction of the summer precipitation, but also the limitations inherent to the standardization, a subjective grouping of samples to build the chronologies and the absence of instrumental climate information in height.Este trabajo ha sido realizados en el marco de los siguientes proyectos: "Caracterización del clima del Nordeste de España desde el siglo XVI. Análisis integrado mediante información multi-proxy e instrumental" (CGL2011-28255); "Eventos climáticos extremos: Caracterización, variabilidad espacio-temporal e impacto en los sistemas naturales" (ELENA: CGL2012-31668) del Plan Nacional de I+D+I del Ministerio de Economía y Competitividad. Agradecer a José Creus y a Mar Génova por poner a disposición para este trabajo las series de crecimiento generadas en el proyecto CICYT CLI96-1862

Behind the scenes: mechanisms regulating climatic patterns of dissolved organic carbon uptake in headwater streams

Large variability in dissolved organic carbon (DOC) uptake rates has been reported for headwater streams, but the causes of this variability are still not well understood. Here we assessed acetate uptake rates across 11 European streams comprising different ecoregions by using whole-reach pulse acetate additions. We evaluated the main climatic and biogeochemical drivers of acetate uptake during two seasonal periods. Our results show a minor influence of sampling periods but a strong effect of climate and dissolved organic matter (DOM) composition on acetate uptake. In particular, mean annual precipitation explained half of the variability of the acetate uptake velocities (VfAcetate) across streams. Temperate streams presented the lowest VfAcetate, together with humic-like DOM and the highest stream respiration rates. In contrast, higher VfAcetate were found in semiarid streams, with protein-like DOM, indicating a dominance of reactive, labile compounds. This, together with lower stream respiration rates and molar ratios of DOC to nitrate, suggests a strong C limitation in semiarid streams, likely due to reduced inputs from the catchment. Overall, this study highlights the interplay of climate and DOM composition and its relevance to understand the biogeochemical mechanisms controlling DOC uptake in streams.Theauthors were supported by the following funding: N. C. by a Generalitat de Catalunya-Beatriu de Pinós grant (BP2016–00215), E. E. by a predoctoral grant from the Basque Government, A. G. B. by a Generalitat de Catalunya-Beatriu de Pinós (BP-00385-2016), A. M. G. F. by a predoctoral research grant (BES-2013-065770) from the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness, P. R. L. by a Ramón Areces Foundation Postdoctoral Scholarship, and A. L. by a Kempe Foundation stipend. DOMIPEX project was funded by the First Call of Collaborative Projects among Young Researchers of the Iberian Association of Limnology (AIL; 2013–2015)