Effects of changes in leaf quality and diversity of the riparian vegetation on headwater streams ecosystem functioning
- Autores: Juan Rubio Ríos
- Directores de la Tesis: José Jesús Casas Jiménez (dir. tes.), María Jacoba Salinas Bonillo (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Almería ( España ) en 2023
- Idioma: inglés
- Número de páginas: 271
- Títulos paralelos:
- Efecto de los cambios en la calidad foliar y la diversidad de la vegetación de ribera sobre el funcionamiento de arroyos de cabecera
- Tribunal Calificador de la Tesis: Luis Alonso Ramírez Ulate (presid.), María Yolanda Cantón Castilla (secret.), Javier Cabello (voc.), Cayetano Gutiérrez Cánovas (voc.), Cristina Armas Kulik (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biotecnología y Bioprocesos Industriales Aplicados a la Agroalimentación y Medioambiente por la Universidad de Almería
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: riUAL
- Resumen
- español
En regiones boscosas, la producción primaria de los arroyos está limitada debido a la escasa disponibilidad de luz. En consecuencia, la mayoría de las redes tróficas de los arroyos parecen estar alimentadas principalmente por aportes de materia orgánica alóctona procedente de la vegetación de ribera. Bajo un escenario de cambio global, se espera que la calidad y cantidad de dichos insumos cambien con implicaciones potenciales para los ecosistemas fluviales. Sin embargo, los efectos de tales cambios en el funcionamiento de los ecosistemas fluviales son difíciles de entender debido a la existencia de complejas interacciones dentro y entre las comunidades que hacen uso de los acúmulos de hojarasca. Esta tesis pretende arrojar algo de luz sobre cómo diferentes cambios en las propiedades de los aportes de materia orgánica a los ríos de cabecera pueden alterar el funcionamiento de estos ecosistemas. Para abordar ese objetivo, desarrollé diferentes experimentos de campo y laboratorio y analicé el proceso de descomposición de hojarasca como un indicador integrador del estado del ecosistema de los arroyos. En el primer capítulo, evalúo cómo los rasgos de las hojas pueden verse afectados por el cambio climático centrándome en rasgos persistentes tras la senescencia que generalmente han sido señalados como controladores de la descomposición de la hojarasca y, por lo tanto, tienen el potencial de ejercer importantes efectos en el funcionamiento de los ecosistemas fluviales. Los resultados de este capítulo sugieren una disminución de la calidad foliar intraespecífica en especies de ribera caducifolias con el calentamiento global en un plazo relativamente corto y apuntan a implicaciones significativas para los arroyos de montaña mediterráneos que actualmente se encuentran bajo galerías de bosque caducifolio. En los capítulos 2 y 3, investigo cómo la pérdida de la diversidad funcional de la vegetación de ribera o el establecimiento de densas plantaciones de pinos en las laderas de las cuencas pueden alterar procesos fluviales clave (descomposición de hojarasca, reciclado de nutrientes, producción secundaria, biomasa fúngica) y el papel potencial de las especies vegetales clave para aliviar tales efectos. Nuestros resultados respaldan una ralentización constante del proceso de descomposición y, por lo tanto, efectos sobre el funcionamiento del ecosistema fluvial, derivados de la pérdida de biodiversidad vegetal pero no como consecuencia de las plantaciones de pinos, siempre que existan franjas de vegetación ribereña a lo largo de los arroyos. Además, los resultados de ambos capítulos subrayan la importancia de las especies clave (fijadoras de N) a diferentes escalas (dentro del río y en la cuenca) como impulsores de los efectos de la diversidad de plantas o como amortiguadores de los efectos derivados de las plantaciones en los procesos del ecosistema estudiados. En el capítulo 4, analizo cómo los detritívoros pueden hacer frente a la invasión de las áreas ribereñas de sus arroyos por parte de plantas exóticas. Los resultados de este capítulo sugieren que detritívoros grandes con una capacidad digestiva excepcional para procesar hojarasca de baja calidad de especies nativas o invasoras pueden desempeñar un papel clave al facilitar el acceso a los nutrientes de la hojarasca recalcitrante a las especies de detritívoros pequeños simpátricos a través de la coprofagia. En general, los resultados presentados en esta tesis pueden ayudar a los gestores y legisladores en el diseño de programas de conservación ecológicamente sensibles y con sólida base científica.
- English
In forested regions, stream primary production is low due to light limitation. In consequence, most streams’ food webs appear to be mainly fueled by allochthonous organic matter inputs from their riparian vegetation. Under a global change scenario, the quality and quantity of such inputs are expected to change with potential implications for stream ecosystems. However, the effects of such modifications on stream ecosystem functioning are difficult to understand due to the existence of complex trade-offs within and among communities making use of leaf litter assemblages. This thesis aims to shed some light on how different changes in the properties of organic matter inputs to headwater streams may alter their ecosystem functioning. To address that objective, I developed different field and laboratory experiments and analyzed the leaf litter decomposition process as an integrative indicator of stream ecosystem status. In the first chapter, I assess how leaf traits may be affected by climate change focusing on persistent after-life traits that have been usually reported to affect leaf litter decomposition, and thus have the potential to impair pivotal effects on the functioning of stream ecosystems. The results from this chapter suggest a decrease of intraspecific leaf quality in riparian deciduous species with global warming in a relatively short term and point to significant implications for Mediterranean mountain streams currently under deciduous gallery forests. In chapters 2 and 3, I investigate how the loss of riparian plant functional diversity or the establishment of dense pine plantations on the slopes of the basins may alter key stream processes (litter decomposition, nutrient cycling, secondary production, fungal biomass), and the likely role of key plant species to alleviate such effects. Our results support a consistent slowing down of the decomposition process, and hence effects on stream ecosystem functioning, derived from plant biodiversity loss but not from pine plantations, as long as riparian vegetation strips along streams are present. Moreover, outcomes from both chapters, underscore the importance of key (N-fixing) species at different scales (instream and catchment) as drivers of plant diversity effects or as buffer of plantation-derived effects in the studied ecosystem processes. In chapter 4, I analyse how detritivores can cope with the invasion of riparian areas of the streams by alien plants. Results from this chapter suggest that big detritivores, with outstanding digestive capacity to process low-quality leaf litter from native or invasive species, may play a key role facilitating the access to nutrients of recalcitrant leaf litter to sympatric small detritivore species via coprophagy. Overall, the results presented in this thesis may help managers and policymakers in the design of ecologically sound conservation programs.
- español
