Understanding the mechanisms of drought-induced mortality in trees
- Autores: Nuria García Forner
- Directores de la Tesis: Jordi Martínez Vilalta (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Autònoma de Barcelona ( España ) en 2016
- Idioma: inglés
- Tribunal Calificador de la Tesis: Maurizio Mencuccini (presid.), Víctor Resco de Dios (secret.), Alberto Vilagrosa Carmona (voc.)
- Programa de doctorado: Programa Oficial de Doctorado en Ecología Terrestre
- Materias:
- Enlaces
- Resumen
Les plantes estan exposades a diversos estressos ambientals incloent la sequera i temperatures extremes els quals poden limitar el seu creixement i supervivència. La disponibilitat d'aigua es considera el principal factor limitant per a la productivitat vegetal. Les plantes presenten una sèrie d'estratègies per fer front a la sequera i mantenir un balanç hídric adequat entre les quals s'inclouen modificacions de l'àrea foliar, control estomàtic, canvis en l'assignació de biomassa, modificacions del balanç de carboni font/embornal, i la resistència a l'embolisme del xilema. Tot i així, la mortalitat forestal induïda per sequera és un fenomen generalitzat, amb grans implicacions a nivell d'ecosistema, i s'espera que incrementi degut a l'augment dels episodis de sequera com a resultat de les condicions de canvi climàtic actuals. Entendre com la complexa xarxa de trets que presenten les plantes implicats en la resistència a la sequera determina la seva supervivència tant a nivell d'espècie com d'individu és fonamental per avaluar la vulnerabilitat de la vegetació actual als canvis del clima, i l’impacte potencial en el serveis ecosistèmics. Al 2008, McDowell et al. varen sintetitzar els mecanismes de mortalitat induïda per sequera en un marc hidràulic coherent i senzill. La seva hipòtesi incloïa dos mecanismes fisiològics, no excloents, com a principals causants de la mortalitat d'arbres induïda per sequera: la fallida hidràulica i l’exhauriment de carboni. La fallida hidràulica és el punt en que el transport d'aigua de tota la planta queda bloquejat per cavitació com a resultat de tensions crítiques al xilema. L'exhauriment de carboni és la situació en que el subministrament de carboni provinent de la fotosíntesi, d'estocs de carboni o d'autofàgia no satisfà les necessitats metabòliques mínimes. En aquest marc, la preponderància d'un o altre mecanisme depèn de la intensitat i duració de la sequera, així com de la capacitat de les plantes per regular el seu potencial hídric (?w). Les especies isohídriques serien més vulnerables a l'exhauriment de carboni degut a un tancament estomàtic més ràpid per tal de mantenir el ?w relativament constant (i evitar l'embolisme), mentre que les especies anisohídriques serien més susceptibles a la fallida hidràulica a mesura que el sòl s'asseca ja que operen amb marges de seguretat hidràulica més estrets degut als seus ?w més negatius. El marc previ es centra en el comportament estomàtic sense tenir en compte la plètora de trets que també intervenen en resposta a la sequera. A més a més, els estomes responen a altres factors a banda del ?w, i és per això que assumir que la regulació iso/anisohídrica del ?w és capaç d’explicar completament el comportament estomàtic pot ser enganyós. Per aquest motiu, els principals objectius d’aquesta tesi foren: (2) determinar si les diferències en la regulació estomàtica entre especies estan relacionades amb comportaments iso/anisohídrics i com s’associen aquests als distints mecanismes de mortalitat en condicions de sequera, escalfament o ambdós factors; (2) testar les assumpcions que relacionen comportaments anisohídrics amb majors conductàncies estomàtiques i marges de seguretat hidràulica més amplis; i (3) comprendre com i en quina mesura expliquen els trets morfològics i fisiològics, així com la seva plasticitat, el temps fins la mort en resposta a la sequera dins d’espècie. Per abordar els objectius (1) i (2) vàrem estudiar dos sistemes models amb contrastada vulnerabilitat a l’embolisme entre espècies: la formació boscosa piñon-juniper i l’alzinar Mediterrani. En ambdós casos vàrem comparar les respostes a la sequera entre espècies isohídriques (Pinus edulis i Quercus ilex) i espècies anisohídriques (Juniperus monosperma i Phillyrea latifolia), fent èmfasi en la regulació estomàtica i l’economia de l’aigua i el carboni. En aquestes especies, observem que un comportament més anisohídric no es tradueix necessàriament amb menor sensitivitat estomàtica al ?w i, per tant, amb major taxa d’embolisme. De la mateixa manera, una major regulació del ?w (comportament isohídric) no s’associa amb un tancament estomàtic més ràpid en condicions de sequera ni tampoc amb majors limitacions de carboni. Ambdós estudis desafien les idees previes i adverteixen de la confusió que pot generar l’associació directa de la iso/anisohidria amb un comportament estomàtic contrastat i els mecanismes de mortalitat. A nivell d’individu en Pinus sylvestris (3), mantenir activa l’adquisició de carboni i els estocs de carboni per sobre d’un nivell crític fou clau per perllongar la supervivència front a una sequera extrema, fins i tot a costa de majors pèrdues d’aigua. Una completa integració de l’economia del carboni i l’aigua és el repte per poder avançar en el coneixement de les respostes de les plantes a la sequera i els mecanismes de mortalitat.
