Efectos del decaimiento del encinar Mediterráneo inducido por sequía y del papel modulador del manejo histórico sobre los ciclos biogeoquímicos y las comunidades microbianas del suelo

Resumen

El incremento de la frecuencia e intensidad de las sequías durante las últimas décadas ha provocado que especies arbóreas tan resilientes a condiciones climáticas extremas como la encina (Quercus ilex subs. ballota) se hayan visto afectadas por fenómenos de decaimiento. Este decaimiento del encinar (denominado “La Seca” en España) se caracteriza por producir una pérdida de vigor en las especies arbóreas, pudiendo provocar desde el marchitamiento y defoliación de las hojas, hasta la muerte del árbol. Asimismo, el decaimiento del encinar puede alterar las dinámicas de carbono (C) y nutrientes del suelo, ya que, mientras el árbol sufre el proceso de defoliación, incrementará la cantidad de materia orgánica en el suelo, pero una vez el árbol muera, este aporte se verá reducido drásticamente. En este contexto, es importante comprender como el manejo histórico al que se ha sometido la encina puede modular el efecto del decaimiento sobre el sustrato arbóreo y sobre el funcionamiento y biodiversidad del ecosistema suelo. En esta tesis doctoral, se ha llevado a cabo el estudio de los efectos del decaimiento de la encina en los ciclos biogeoquímicos del suelo y en las comunidades microbianas del mismo en tres manejos diferentes (bosques, bosques abiertos y dehesas) a lo largo de la Península Ibérica. Para esto, realizamos el análisis de los nutrientes del suelo, de la respiración aeróbica microbiana (respiración heterotrófica, RH), de la mineralización del nitrógeno (N) y de la diversidad taxonómica (metabarcoding del ADN) de los microorganismos del suelo (hongos y bacterias) bajo la influencia de encinas con 3 tipos diferentes de salubridad (encinas sanas, defoliadas y muertas). Los resultados obtenidos mostraron que el ciclado de C y nutrientes del suelo se ven afectados por el decaimiento independientemente del manejo histórico al que la encina está sometida, exacerbando en muchos casos el efecto directo del clima. En este sentido, el decaimiento del encinar provoca una cascada de relaciones causa-efecto que promueve cambios en la abundancia de algunos grupos funcionales microbianos (ej. Incremento de las bacterias nitrificadores y disminución de los hongos ectomicorrícicos) produciendo la acumulación de nutrientes móviles (ej. nitrato y fósforo disponible) en el suelo. Por otro lado, el manejo histórico del encinar modula la diversidad y estructura en el núcleo de las comunidades microbianas del suelo, definido como las Unidades Taxonómicas Operacionales (OTUs) con al menos 400 lecturas para las bacterias y 200 lecturas para los hongos y detectadas en al menos tres localizaciones diferentes para cada manejo histórico. Por consiguiente, el manejo del encinar modula la sensibilidad del núcleo de las comunidades microbianas a las variables ambientales (clima y pH) o al estado nutricional del suelo: el núcleo de la comunidad de los sistemas más manejados (dehesas) era más sensible a la variabilidad climática mientras las comunidades encontradas bajo doseles más densos (bosques) fueron más sensibles la variabilidad en la disponibilidad de nutrientes. Nuestros resultados también muestran como el abandono del manejo de las dehesas y la recuperación gradual del sustrato arbóreo observado en los bosques abiertos resultó en una recuperación en paralelo del núcleo de la comunidad microbiana, mostrando una microbiota más similar a la encontrada en los ecosistemas naturales de bosque. Estos resultados revelan la gran resiliencia por parte de las comunidades microbianas del suelo al abandono de sistemas tan manejados como las dehesas. Asimismo, el manejo histórico también modula la respuesta/resiliencia de las comunidades microbianas del suelo tras las perturbaciones asociadas con la mortalidad del árbol. En este sentido, los bosques mostraron una comunidad fúngica muy resiliente con el decaimiento lo que les conferirá una mejor capacidad de recuperación frente a este tipo de perturbaciones; mientras que, las dehesas presentaron una comunidad bacteriana menos alterada probablemente debido a la mayor colonización por parte del sustrato herbáceo en estos espacios más abiertos. Por lo tanto, el decaimiento del encinar parece variar sus efectos en el ecosistema suelo según el manejo histórico al que se vea sometido, mostrando signos de recuperación en los sistemas más densos y naturales. En este sentido, los resultados obtenidos ponen de manifiesto la gran importancia del manejo histórico para la conservación de la diversidad y funcionamiento del ecosistema suelo; así como, la repercusión que puede tener el cambio climático, a través del decaimiento forestal, en los sistemas de encinar.