Procesos ecológicos implicados en el ensamblaje de comunidades en taludes de carretera y su aplicación a la restauración ecológica
- Autores: Rocío de la Torre Ceijas
- Directores de la Tesis: María Dolores Jiménez Escobar (dir. tes.), Luis Balaguer Núñez (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Alcalá ( España ) en 2014
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Tíscar Espigares Pinilla (presid.), Cristina Fernández Aragón (secret.), Rubén Milla Gutierrez (voc.), M. Esther Pérez Corona (voc.), Jaume Tormo Blanes (voc.)
- Materias:
- Enlaces
- Resumen
- español
En la presente tesis doctoral se estudian algunos de los procesos ecológicos que dirigen el funcionamiento de especies y comunidades en taludes de carretera bajo condiciones de clima mediterráneo, y sus implicaciones en la restauración ecológica. En los dos primeros capítulos se evalúa si una medida de revegetación estándar como son las plantaciones de leñosas ornamentales cumplen funciones de tipo ecológico. En el Capítulo I se evalúa si las plantaciones pueden actuar como atractores de aves frugívoras presentes en la zona, reforzando el proceso de la dispersión de semillas. Los resultados mostraron que las plantaciones actuaron como atractores selectivos de aves frugívoras, sin embargo, en una comunidad de aves dominada por aves granívoras, la abundancia de frugívoros no pareció suficiente para mejorar la dispersión de semillas. En el Capítulo II se analiza si las mismas plantaciones pueden actuar como moduladores de filtros ambientales a través de cambios en las características locales de suelo y, en consecuencia generar diferencias en la composición de especies que crecen fuera y dentro de las plantaciones. Nuestros resultados desvelaron que las plantaciones tuvieron efectos transitorios sobre las variables edáficas, pero no afectaron a la composición de especies. Los resultados de ambos capítulos indican que los efectos de éstas medidas locales sobre el ensamblaje de comunidades de aves y de plantas, están fuertemente condicionados por el paisaje circundante y las características particulares de los terraplenes. En el Capítulo III se persigue conocer el funcionamiento ¿in situ¿ de la especie Dactilys glomerata. Con dicho propósito se examina la respuesta morfológica, ecofisiológica y reproductiva de individuos que crecían en taludes de carretera sometidos a un ambiente enriquecido en contaminantes ligados al tráfico rodado (alto CO2, y partículas metálicas). Para el estudio se seleccionaron plantas que crecieron en tramos de dos intensidades de tráfico y a tres distancias respecto a la vía. Los resultados no apoyan la hipótesis de fertilización por alto CO2, posiblemente debido a que el aumento de CO2 tuvo lugar en unas condiciones desfavorables, caracterizadas por niveles extremadamente bajos de nitrógeno y agua en el suelo. Por el contrario, en las zonas de mayor intensidad de tráfico se detecta una regulación a la baja de la fotosíntesis. Por otro lado, encontramos que Dactylis glomerata bioacumuló Pb, Cu, Zn y Sr, pese a que la concentración de metales en suelo fue baja. Además, se observó que tanto las plantas crecidas en los tramos de alta intensidad como aquellas más próximas a la vía, redujeron su número de inflorescencias y en consecuencia, su eficacia biológica. En los Capítulos IV y V se estudia la regulación de las condiciones microclimáticas mediante diferentes coberturas del terreno (vegetación, hojarasca y suelo desnudo) en taludes de carretera de ambientes mediterráneos a distintas escalas temporales. En el Capítulo IV se puso a punto una técnica para la obtención automática de coberturas a partir de fotografías digitales. Los resultados del Capítulo V indicaron que el mantenimiento de cierta cobertura de origen vegetal (hojarasca y vegetación) tiene un papel relevante en la regulación del microclima en estos ambientes, mejorando las condiciones para el establecimiento de la vegetación, como por ejemplo a través de la reducción de la oscilación térmica. Asimismo, encontramos que las interacciones entre las coberturas y las variables microclimáticas son complejas, dependientes de la escala temporal y están influenciadas por la dinámica climática regional con un marcado patrón estacional. En el ensamblaje de comunidades de taludes de carretera intervienen distintos factores, de muy diversa índole e importancia. A escala de paisaje, el ¿pool¿ regional de especies provee de propágulos a los taludes, pero está limitado por los vectores de dispersión asociados al paisaje circundante. A escala más local, cuando los propágulos alcanzan el talud, tanto las propiedades edáficas como el microclima generan nichos de reclutamiento de mejor o peor calidad para las diferentes especies. Finalmente, las especies que prosperen podrían disminuir su eficacia biológica en respuesta a algunos contaminantes generados por el tráfico rodado.
- English
The present doctoral thesis examines some ecological processes that determine both species and community functions on roadslopes under Mediterranean climate conditions, and its implications for ecological restoration.
In the first two chapters, we assess whether a standard measure of revegetation such as woody ornamental plantings provide ecological functions. Specifically, in Chapter I we evaluate if these plantings may act as attractors for frugivorous birds in the area, enhancing the process of seed dispersal. For this purpose, we surveyed bird populations to analyse bird community composition and spatial distribution patterns on embankments with and without plantings. We estimated seed dispersal by recording seed abundance, richness and viability in bird droppings. We also measured the density of woody plants with and without fleshy fruits in the surrounding matrices. As a result, we found that the local bird community was dominated by granivorous species, and did not use the roadside plantings. However, plantings acted as selective bird attractors, providing perch and food, for some individuals of locally frugivorous species. The number of frugivorous birds was rather low within the total bird community. Moreover, the structure of the surrounding landscape showed a high correlation between frugivorous bird density on embankments and woody plants with fleshy fruits in their surrounding matrices. Nevertheless, frugivorous birds did not increase seed dispersal as no seeds of the surrounding matrices species where found at the roadsides. We argue that plantings did not enhance bird dispersal and roadside connectivity because of a mismatch between local actions and the agricultural landscape.
In Chapter II we analyse whether the same plantings may act as environmental filters through changes in local soil properties, improving fertility under plantings and therefore lead to differences in species composition between inside and outside plantings. To this end, we monitored soil variables and vegetation dynamics (cover, richness, diversity and species composition) inside and outside of the plantings on embankments. We also evaluated the relative importance of the surrounding matrices in the community assembly on the roadslopes. Our results revealed that the woody ornamental plantings had some effects on soil variables during the first year but were disappearing over time. Species composition was not affected by plantings. In summary, the results of the first two chapters indicate that the effects of revegetation measures on local community assembly (both birds and plants) are strongly influenced by the surrounding landscape. In addition, the specific soil properties determine the herbaceous vegetation of the embankments.
Chapter III seeks to know the response "in situ" of a common species growing on roadslopes, Dactylis glomerata, in order to identify morpho-physiological response of plants to air enriched in CO2 and metal particles. Firstly, we analysed field A/Ci Response Curves, SLA, pigment pools, foliar nitrogen and carbohydrates in plants growing at three different distances from the road and two different traffic intensities. Secondly, we selected plants at two different distances and two different traffic intensities to assess six metals (Pb, Zn, Cu, Sr, Sn and Cd) in leaves, roots and soil. Plants submitted to high traffic intensity did not show any positive effect on their morphological or photosynthetic variables. Therefore, our results do not support the “CO2-fertilization hypothesis” under field conditions on the roadside where soils are extremely poor in nutrients and water. Leaf starch content was almost double at high traffic intensity, and maximum catalytic activity of the enzyme RuBisCo and Maximum rate of electron transport were lower, which suggests a down photosynthetic response, suggesting negative effects on plants. Additionally, Dactylis glomerata plants can bioaccumulate metals such as Pb, Cu, Zn, Sr in their tissues, decreasing their biological fitness through reduction of inflorescences.
In Chapters IV and V we research microclimate regulations by ground covers (vegetation, litter and bare ground) at different timescales on the roadsides.
In Chapter IV, a technique to estimate ground covers was optimized using digital photographs. We selected object-based image analysis, using a software program called eCognition Developer, to relate the percentage of ground covers to microclimatic data in Chapter V.
The hypothesis of Chapter V was that different ground cover percentages modulate microclimatic conditions of roadslopes under Mediterranean conditions. We monitored photosynthetically active radiation, temperature and moisture in soil and temperature and relative humidity in air, and we calculated thermal oscillation from the corresponding soil and air temperature. The microclimatic data were analysed using three approaches. First, we compared the temporal pattern of microclimatic variables in plots with different initial vegetation cover. Subsequently, we evaluated the correlations between ground covers and microclimatic variables.
Finally, we analysed which variable or variables were the most important in determining the microclimatic dynamic. Our results indicate that regional climate with strong seasonal pattern influence the interactions between the ground cover and microclimatic variables, which themselves depend on timescale. Despite this complexity, the results showed that the percentage of vegetation and litter affected variables associated to soil and air temperatures. These correlations were stronger in autumn and winter, when the vegetation cover was higher. Not only vegetation cover but also and mainly litter reduced soil thermal oscillation, indicating a dampening effect on soil temperature during seasons. Our results support that the maintenance of cover derived from plants (litter and vegetation) has an important role in regulating the microclimate in roadside environments, improving the conditions for the establishment of vegetation.
- español
