Functioning of Mediterranean ecosystems in response to forest fires and post-fire management activities
- Autores: Aymen Moghli
- Directores de la Tesis: M. Jaime Baeza Berná (dir. tes.), Víctor Manuel Santana Pastor (codir. tes.)
- Lectura: En la Universitat d'Alacant / Universidad de Alicante ( España ) en 2022
- Idioma: inglés
- Número de páginas: 204
- Títulos paralelos:
- El funcionamiento de los ecosistemas mediterráneos en respuesta a los incendios forestales y a las actividades de gestión post-incendio
- Tribunal Calificador de la Tesis: Manuel Esteban Lucas Borja (presid.), Alejandro Valdecantos Dema (secret.), María Felipe Lucía (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Conservación y Restauración de Ecosistemas por la Universidad de Alicante
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: RUA
- Resumen
- español
Los incendios forestales son una de las perturbaciones más importantes que configuran la estructura y el funcionamiento de muchos ecosistemas propensos al fuego (por ejemplo, los ecosistemas mediterráneos) y está afectando cada vez más a ecosistemas poco expuestos al fuego (por ejemplo, los bosques tropicales y los bosques caducifolios templados) (Mayor et al., 2016; Pellegrini et al., 2018). En la Cuenca Mediterránea, los incendios forestales se han producido durante milenios y son un motor inherente de los procesos ecológicos (Scott et al., 2014). Sin embargo, en las últimas décadas, cambios del uso del suelo (abandono de los cultivos) y el cambio climático (aumento de la aridez) han cambiado los regímenes de incendios hacia eventos de fuego más frecuentes y de mayor amplitud (Duane et al., 2021; Pausas & Fernández-Muñoz, 2012) lo que podría comprometer la resiliencia y el funcionamiento de los ecosistemas (Blondel & Aronson, 1995). Los ecosistemas mediterráneos se consideran resilientes al fuego, sin embargo, los cambios en el régimen de incendios pueden alterar esta capacidad de respuesta aumentando los posibles fallos de regeneración de la vegetación. Alta recurrencia de incendios con intervalos cortos de tiempos puede reducir la capacidad de regeneración y puede llevar a la extinción local de especies, ya sea eliminando las estructuras de persistencia o reduciendo la capacidad de las especies para reponer sus bancos de semillas (Santana et al., 2014). Esto se refleja en una simplificación de la estructura de la vegetación (Enright et al., 2015), con cambios de bosque a matorral (Karavani et al., 2018). Estos cambios pueden afectar, en diferentes maneras, a funciones y servicios del ecosistema como la diversidad vegetal y animal, la producción de forraje, el secuestro de carbono y la disponibilidad de nutrientes. Ante los efectos que se esperan debido a la alta recurrencia de incendios y el corto tiempo transcurrido después del último incendio sobre los atributos del ecosistema, necesitamos conocer no sólo las respuestas en la estructura y la composición de vegetación, sino también en las múltiples funciones y servicios que proporcionan. Además, estos servicios ecosistémicos no son independientes entre sí, por lo que pueden existir sinergias (por ejemplo, entre la producción de forraje y el secuestro de carbono) o compromisos (por ejemplo, los servicios culturales y la producción de madera son difíciles de maximizar simultáneamente, Felipe-Lucia et al., 2018). El efecto de la gestión y restauración en estas sinergias y compromisos han recibido cierta atención recientemente (Felipe-Lucia et al., 2018; Raudsepp-Hearne et al., 2010) pero el efecto de las perturbaciones naturales todavía no han sido estudiadas en profundidad (Turner et al., 2013). De hecho, los pocos estudios que evalúan la relación entre los incendios forestales y los múltiples servicios ecosistémicos se centran en pocas mediciones empíricas (Pausas & Keeley, 2019) y muy pocos de ellos se centran en los bosques mediterráneos, que se encuentran entre los ecosistemas más afectados por los incendios forestales.
Los bosques de pino carrasco (Pinus halepensis) se encuentran entre los principales componentes de la vegetación de la Cuenca Mediterránea que se ve afectada por incendios forestales. P. halepensis, una especie autóctona de la Cuenca Mediterránea (Quézel, 2000), es una de las especies más abundantes en esta región favorecida, en parte, por su capacidad para colonizar campos de cultivo abandonados y su uso en el pasado en planes de reforestación masiva (Le Houerou, 2000; Maestre & Cortina, 2004). Tras el incendio, la regeneración puede variar en función de varios factores, como por ejemplo la estructura y composición del bosque, las condiciones climáticas, la profundidad y tipo de suelo y la severidad del incendio (Rodríguez-García et al. 2022). Esta regeneración puede oscilar entre un pinar hiperdenso (>75.000 individuos ha-1) o una baja densidad de pino que da lugar a un denso estrato arbustivo dominado por germinadoras obligadas (por ejemplo, Ulex parviflorus, Cistus albidus y Salvia rosmarinus). Estos ecosistemas presentan altos niveles de competencia entre especies por recursos como la luz, el agua y los nutrientes, albergan menos biodiversidad y acumulan altas proporciones de combustible muerto. Por lo tanto, estos ecosistemas densos y homogéneos pueden presentar una alta vulnerabilidad a nuevas perturbaciones (incendios, brotes de plagas), así como un menor funcionamiento. En este contexto, puede ser más pragmático cambiar los objetivos de gestión de la supresión de incendios hacia un enfoque integrado que combine la prevención de incendios y la promoción de paisajes más resilientes (Moreira et al., 2020). Sin embargo, el desarrollo de estrategias de gestión y restauración adecuadas para mitigar los cambios en el régimen de incendios mediante la mejora de las funciones de los ecosistemas y la provisión de servicios ecosistémicos a diferentes escalas siguen siendo un reto de investigación por explorar (Nocentini et al., 2022; Palahí et al., 2009)
- English
In Valencia region (SE Spain), many post-fire communities are dominated by non-resprouting (seeder) species, because of the long history of land exploitation and subsequent abandonment during the last half of 20th century. These communities accumulate fine dry biomass and, therefore, can burn again easily. In fact, Mediterranean forests are suffering from an increase in wildfire frequency since the early 1970s. Wildfires shape the composition and functioning of Mediterranean ecosystems, but we do not know how these ecosystems respond to both the higher fire recurrence and shorter recovery times expected for future climatic scenarios. In this sense, Aleppo pine forest (Pinus halepensis) is one of the most fire affected vegetation of this type in the Mediterranean Basin and to know how it respond to fire is fundamental to design management plans. After fire, regeneration of this forest can be highly variable, and it can go from extremely dense tree stands (overstocked pine) to treeless shrublands dominated by seeder species. All these regenerated stands are fire prone with limited ability to deliver multiple ecosystem services. Although several management techniques are applied to redirect these post-fire ecosystems towards less vulnerable and more functional communities, we do not know yet which amongst them could serve to foster more diverse and multifunctional landscapes. Therefore, the general objective of this thesis is to investigate the functioning of these Mediterranean ecosystems as consequence of shifts in fire regime and forest management application, using different techniques, in different post-fire regenerated ecosystems (overstocked pine forests and dense shrublands). To do so, we calculate, within Mediterranean Pinus halepensis forests affected by wildfires, the supply of multiple ecosystem services (biodiversity conservation, carbon sequestration, disturbance regulation, food production, supporting services, and multifunctionality), through up to 25 aboveground and belowground attributes. Our main findings are (1) High fire recurrence and time since last fire interacted to determine ecosystem services but did not affect their synergies and trade-offs between them. Their combined effects reduced carbon sequestration and multifunctionality. Disturbance regulation diminished drastically with the first fire, with no effect of further fires. However, their effects dampened, and even became positive, for biodiversity conservation and food production services if provided enough time to recover. (2) Thinning in overstocked pine stands enhances ecosystem attributes associated with biodiversity conservation without compromising the provision of carbon sequestration. After 10 years, two levels of thinning, (600 and 1200 trees·ha-1), similarly affected ecosystem attributes, which suggest that 1200 trees·ha-1 suffice to enhance individual ecosystem attributes. (3) Clearing within dense shrubland dominated by seeder species enhances ecosystem attributes associated with biodiversity conservation without compromising the capacity of ecosystem to sequester carbon. (4) Plantation of resprouting species combined with thinning and clearing, in overstocked pine forests and dense shrublands respectively, can enhance the provision of ecosystem services of disturbance regulation, food production and ecosystem multifunctionality. (5) Prescribed burning reduces the amount of dead fuel, increases biodiversity conservation, and improves food production. However, these effects become negative, in addition to the decline in disturbance regulation and multifunctionality, if prescribed burning is applied frequently. (6) Combining different management activities can enhance the supply of multiple ecosystem services simultaneously by reducing the trade-offs in between them and therefore, establish multifunctional Mediterranean landscapes.
- español
