Efectos del cambio climático sobre estados tempranos de Quercus ariifolia (Fagaceae), un encino endémico de bosques estacionalmente secos de México
DOI:
https://doi.org/10.21829/abm126.2019.1466Palabras clave:
bellotas, calentamiento global, plántulas, sequíaResumen
Antecedentes y Objetivos: El reclutamiento de árboles en bosques estacionalmente secos ocurre en la temporada de lluvias. Sin embargo, en estos ecosistemas se esperan mayores temperaturas y menores precipitaciones debido al cambio climático. Estos cambios pueden inducir condiciones de sequía durante la temporada de lluvias y afectar el reclutamiento. Las plantas sometidas a estrés térmico e hídrico usualmente muestran cambios morfológicos y fisiológicos dirigidos a priorizar su supervivencia. Si plántulas recientemente emergidas muestran estas respuestas, esto pudiera mejorar su desarrollo durante la temporada de lluvias y aumentar sus posibilidades de supervivencia. Nuestro objetivo fue establecer si plántulas de encino recién emergidas muestran estas respuestas.
Métodos: Realizamos un experimento de campo con Quercus ariifolia, un encino endémico de bosques estacionalmente secos del centro de México. Al comienzo de la temporada de lluvias (septiembre 2016) sembramos bellotas de esta especie en parcelas control bajo el clima actual, y parcelas donde aumentamos la temperatura y redujimos la precipitación (parcelas CCS). La emergencia y la supervivencia de plántulas se registró cada siete días durante la temporada de lluvias (hasta enero 2017). Al final del experimento, medimos varios rasgos funcionales en las plántulas sobrevivientes y los comparamos entre controles y parcelas CCS.
Resultados clave: La mayor temperatura y la menor precipitación generaron condiciones de sequía en las parcelas CCS. Esto no afectó la emergencia de plántulas, pero redujo su supervivencia. Las plántulas sobrevivientes en las parcelas CCS mostraron cambios en sus rasgos funcionales, que coincidían con los observados en plantas sometidas a estrés térmico y/o hídrico.
Conclusiones: Nuestros resultados sugieren que el cambio climático puede aumentar el riesgo de extinción de Q. ariifolia en bosques estacionalmente secos de México al reducir la supervivencia de plántulas. Sin embargo, los resultados también sugieren que las plántulas desarrolladas en condiciones de cambio climático pueden mostrar alteraciones funcionales que pudieran conferirles tolerancia al aumento de la sequía.
Descargas
Citas
Acácio, V., M. Holmgren, P. A. Jansen and O. Schrotter. 2007. Multiple recruitment limitation causes arrested succession in mediterranean cork oak systems. Ecosystems 10(7): 1220-1230. DOI: https://doi.org/10.1007/s10021-007-9089-9
Adams, W. W. and B. Demmig-Adams. 2004. Chlorophyll fluorescence as a tool to monitor plant response to the environment. In: Papageorgiou, G. C. and Govindjee (eds.). Chlorophyll a fluorescence: a signature of photosynthesis. Springer. Dordrecht, Germany. Pp. 583-604. DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-4020-3218-9_22
Badano, E. I. 2018. Databases: Climate change effects on early stages of Quercus ariifolia (Fagaceae), an endemic oak from seasonally dry forests of Mexico. Zenodo. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.1228083
Badano, E. I., F. A. Guerra-Coss, S. M. Gelviz-Gelvez, J. Flores and P. Delgado-Sánchez. 2018. Functional responses of recently emerged seedlings of an endemic Mexican oak (Quercus eduardii) under climate change conditions. Botanical Sciences 96(4): 582-597. DOI: https://dx.doi.org/10.17129/botsci.1988
Badano, E. I., O. R. Samour-Nieva, J. Flores and D. Douterlungne. 2015. Microclimate and seeding predation as drivers of tree recruitment in human-disturbed oak forests. Forest Ecology and Management 356: 93-100. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foreco.2015.07.031
Bewley, J. D., K. Bradford, H. Hilhorst and H. Nonogaki. 2013. Seeds: physiology of development, germination and dormancy, 3rd edn. Springer. Dordrecht, Germany. 392 pp. DOI: https://dx.doi.org/10.1007/978-1-4614-4693-4
Bouriaud, O., J. M. Leban, D. Bert and C. Deleuze. 2005. Intra-annual variations in climate influence growth and wood density of Norway spruce. Tree Physiology 25(6): 651-60. DOI: https://doi.org/10.1093/treephys/25.6.651
Bukhov, N. G. and R. Carpentier R. 2004. Effects of water stress on the photosynthetic efficiency of plants. In: Papageorgiou, G. C. and Govindjee (eds.). Chlorophyll a fluorescence: a signature of photosynthesis. Springer. Dordrecht, Germany, Pp. 623-635. DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-4020-3218-9_24
Canham, C. D. and L. Murphy. 2016. The demography of tree species response to climate: seedling recruitment and survival. Ecosphere 7(8): e01424. DOI: https://doi.org/10.1002/ecs2.1424
Cavender-Bares, J., K. Kitajima and F. A. Bazzaz. 2004. Multiple trait associations in relation to habitat differentiation among 17 Floridian oak species. Ecological Monographs 74(4): 635-662. DOI: https://doi.org/10.1890/03-4007
Cavender-Bares, J., A. Gonzalez-Rodríguez, A. Pahlich, K. Koehler and N. Deacon. 2011. Phylogeography and climatic niche evolution in live oaks (Quercus series Virentes) from the tropics to the temperate zone. Journal of Biogeography 38(5): 962-981. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1365-2699.2010.02451.x
Coste, S., C. Baraloto, C. Leroy, E. Marcon, A. Renaud, A. D. Richardson, C. J. Roggy, H. Schimann, J. Uddling and B. Hérault. 2010. Assessing foliar chlorophyll contents with the SPAD-502 chlorophyll meter: a calibration test with thirteen tree species of tropical rainforest in French Guiana. Annals of Forest Science 67(6): 607. DOI: https://doi.org/10.1051/forest/20100
Fernández-Eguiarte, A., R. Romero-Centeno and J. Zavala-Hidalgo. 2012. Atlas climático digital de México y áreas adyacentes, Vol. 1. Universidad Nacional Autónoma de México. Cd. Mx., México. 204 pp. http://atlasclimatico.unam.mx/ACM (consulted January, 2018).
Fenández-Eguiarte, A., R. Romero-Centeno, J. Zavala-Hidalgo and B. Kucieńska. 2014. Atlas climático digital de México y áreas adyacentes, Vol. 2. Universidad Nacional Autónoma de México. Cd. Mx., México. 972 pp. http://atlasclimatico.unam.mx/ACM_vol2 (consulted January, 2018).
Flato, G., J. Marotzke, B. Abiodun, P. Braconnot, S. C. Chou, W. Collins, P. Cox, F. Driouech, S. Emori, A. Eyring, C. Forest, P. Gleckler, E. Guilyardi, C. Jakob, V. Kattsov, C. Reason and M. Rummukainen. 2013. Evaluation of climate models. In: Stocker, T. F., D. Qin, G. K. Plattner, M. Tignor, S. K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex and P. M. Midgley (eds.). Climate change 2013: the physical science basis. Cambridge University Press. Cambridge, UK. Pp. 741-866.
González-Salvatierra, C., E. I. Badano, J. Flores and J. P. Rodas. 2013. Shade shelters increase survival and photosynthetic performance of oak transplants at abandoned fields in semi-arid climates. Journal of Forest Research 24(1): 23-28. DOI: https://doi.org/10.1007/s11676-013-0321-5
Gribko, L. S. and W. E. Jones. 1995. Test of the float method of assessing northern red oak acorn condition. Tree Planters’ Notes 46(4): 143-147.
Grossiord, C., S. Sevanto, H. D. Adams, A. D. Collins, L. T. Dickman, N. McBranch, S. T. Michaletz, E. A. Stockton, M. Vigil and N. G. McDowell. 2016. Precipitation, not air temperature, drives functional responses of trees in semi‐arid ecosystems. Journal of Ecology 105(1): 163-175. DOI: https://doi.org/10.1111/1365-2745.12662
Guerfel, M., O. Baccouri, D. Boujnah, W. Chaïbi and M. Zarrouk. 2009. Impacts of water stress on gas exchange, water relations, chlorophyll content and leaf structure in the two main Tunisian olive (Olea europaea L.) cultivars. Scientia Horticulturae 119(3): 257-263. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scienta.2008.08.006
Hernández-Quiroz, N. S., E. I. Badano, F. Barragán-Torres, J. Flores and C. Pinedo-Álvarez. 2018. Habitat suitability models to make conservation decisions based on areas of high species richness and endemism. Biodiversity and Conservation 27(12): 3185-3200. https://doi.org/10.1007/s10531-018-1596-9
Hollister, R. D. and P. J. Webber. 2000. Biotic validation of small open‐top chambers in a tundra ecosystem. Global Change Biology 6(7): 835-842. DOI: https://doi.org/10.1046/j.1365-2486.2000.00363.x
Huner, N. P. A., A. G. Ivanov, P. V. Sane, T. Pocock, M. Król, A. Balseris, D. Rosso, L. V. Savitch, V. M. Hurry and G. Öquist. 2008. Photoprotection of photosystem II: reaction center quenching versus antenna quenching. In: Demmig-Adams, B., W. W. Adams and A. K. Mattoo (eds.). Photoprotection, photoinhibition, gene regulation, and environment. Springer. Dordrecht, Germany. Pp. 155-173. DOI: https://doi.org/10.1007/1-4020-3579-9_11
Ibáñez, I., J. S. Clark, S. LaDeau and J. R. H. Lambers. 2007. Exploiting temporal variability to understand tree recruitment response to climate change. Ecological Monographs 77(2): 163-177. DOI: https://doi.org/10.1890/06-1097
Kettle, C. J. 2012. Seeding ecological restoration of tropical forests: priority setting under REDD+. Biological Conservation 154: 34-41. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biocon.2012.03.016
Kleinbaum, D. G. and M. Klein. 2005. Survival analysis, 3rd edn. Springer. New York, USA. 700 pp. DOI: https://dx.doi.org/10.1007/978-1-4419-6646-9
Kozlowski, T. T. and S. G. Pallardy. 2002. Acclimation and adaptive responses of woody plants to environmental stresses. Botanical Review 68(2): 270-334. DOI: https://doi.org/10.1663/0006-8101(2002)068%5b0270:aaarow%5d2.0.co
Lambers, H., F. S. Chapin III and T. L. Pons. 2008. Plant physiological ecology, 2nd edn. Springer-Verlag. New York, USA. 605 pp. DOI: https://doi.org/10.1007/978-0-387-78341-3
Lloret, F., J. Peñuelas and R. Ogaya. 2004. Establishment of co-existing Mediterranean tree species under a varying soil moisture regime. Journal of Vegetation Science 15(2): 237-244. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1654-1103.2004.tb02258.x
Marion, G. M., G. H. R. Henry, D. W. Freckman, J. Johnstone, C. G. Jones, M. H. Jones, E. Lévesque, U. Molau, P. Molgaard, A. N. Parsons, J. Svoboda and R. A. Virginia. 1997. Open-top designs for manipulating field temperature in high-latitude ecosystems. Global Change Biology 3(S1): 20-32. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.1997.gcb136.x
Maxwell, K. and G. Johnson. 2000. Chlorophyll fluorescence - A practical guide. Journal of Experimental Botany 51(345): 659-668. DOI: https://doi.org/10.1093/jexbot/51.345.659
McLachlan, J. S., J. J. Hellmann and M. W. Schwartz. 2007. A framework for debate of assisted migration in an era of climate change. Conservation Biology 21(2): 297-302. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1523-1739.2007.00676.x
McLaren, K. P. and M. A. McDonald. 2003. The effects of moisture and shade on seed germination and seedling survival in a tropical dry forest in Jamaica. Forest Ecology and Management 183(1-3): 61-75. DOI: https://doi.org/10.1016/S0378-1127(03)00100-2
Medina-García, G., G. Diaz-Padilla, C. Loredo-Osti, V. Serrano-Altamirano and M. A. Cano-García. 2005. Estadísticas climatológicas básicas del estado de San Luis Potosí (período 1961-2001). Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias. Cd. Mx., México. 330 pp.
Moore, J. P., M. Vicré-Gibouinb, J. M. Farrantc and A. Driouich. 2008. Adaptations of higher plant cell walls to water loss: drought vs desiccation. Physiologia Plantarum 134(2): 237-245. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.2008.01134.x
Nixon, K. C. 1993. The genus Quercus in Mexico. In: Ramamoorthy, T. P., R. Bye, A. Lot and J. Fa (eds.). Biological diversity of Mexico: origins and distribution. Oxford University Press. New York, USA. Pp. 447-458.
Ordiales-Plaza, R. 2000. MideBMP, Version 4.2. Program distributed by the author. Estación Experimental de Zonas Áridas, Consejo Superior de Investigaciones Científicas. Almería, España.
Palacio, S., G. Hoch, A. Sala, C. Körner and P. Millard. 2014. Does carbon storage limit tree growth? New Phytologist 201(4): 1096-1100. DOI: https://doi.org/10.1111/nph.12602
Pérez-Ruiz, C. L., E. I. Badano, J. P. Rodas-Ortiz, P. Delgado-Sánchez, J. Flores, D. Douterlungne and J. A. Flores-Cano. 2018. Climate change in forest ecosystems: a field experiment addressing the effects of raising temperature and reduced rainfall on early life cycle stages of oaks. Acta Oecologica 92: 35-43. DOI: https://doi.org/10.1016/j.actao.2018.08.006
Quero, J. L., R. Villar, T. Marañón and R. Zamora. 2006. Interactions of drought and shade effects on seedlings of four Quercus species: physiological and structural leaf responses. New Phytologist 170(4): 819-834. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.2006.01713.x
R Core Team. 2016. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing. Vienna, Austria. http://www.R-project.org
Ramírez-Valiente, J. A., F. Valladares, L. Gil and I. Aranda. 2009. Population differences in juvenile survival under increasing drought are mediated by seed size in cork oak (Quercus suber L.). Forest Ecology and Management 257(8): 1676-1683. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foreco.2009.01.024
Ramírez-Valiente, J. A., D. Sánchez-Gómez, I. Aranda and F. Valladares. 2010. Phenotypic plasticity and local adaptation in leaf ecophysiological traits of 13 contrasting cork oak populations under different water availabilities. Tree Physiology 30(5): 618-627. DOI: https://doi.org/10.1093/treephys/tpq013
Ramos-Palacios, C. R., E. I. Badano, J. Flores, J. Flores-Cano and J. L. Flores-Flores. 2014. Distribution patterns of acorns after primary dispersion in a fragmented oak forest and their consequences on predators and dispersers. European Journal of Forest Research 133(3): 391-404. DOI: https://doi.org/10.1007/s10342-013-0771-5
Richardson, A. D., S. P. Duigan and G. P. Berlyn. 2002. An evaluation of noninvasive methods to estimate foliar chlorophyll content. New Phytologist 153(1): 185-194. DOI: https://doi.org/10.1046/j.0028-646X.2001.00289.x
Ritchie, R. J. and S. Bunthawin. 2010. The use of pulse amplitude modulation (PAM) fluorometry to measure photosynthesis in a CAM orchid, Dendrobium spp. (D. cv. Viravuth Pink). International Journal of Plant Sciences 171(6): 575-585. DOI: https://doi.org/10.1086/653131
Romero-Rangel, S., E. C. Rojas-Zenteno and L. E. Rubio-Licona. 2014. Fagaceae. Flora del Bajío y de regiones adyacentes 181: 1-169.
Shao, H. B., L. Y. Chu, C. A. Jaleel and C. X. Zhao. 2008. Water-deficit stress-induced anatomical changes in higher plants. Comptes Rendus Biologies 331(3): 215-225. DOI: https://doi.org/10.1016/j.crvi.2008.01.002
Valencia-A., S., G. Flores-Franco, J. Jiménez-Ramírez and M. Mora-Jarvio. 2017. Distribution and diversity of Fagaceae in Hidalgo, Mexico. Botanical Sciences 95(4): 660-721. DOI: https://dx.doi.org/10.17129/botsci.1020
Vieira, D. L. M. and A. Scariot. 2006. Principles of natural regeneration of tropical dry forests for restoration. Restoration Ecology 14(1): 11-20. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1526-100X.2006.00100.x
Walck, J. L., S. N. Hidayati, W. W. Dixon, K. Thompson and P. Poschlod. 2011. Climate change and plant regeneration from seed. Global Change Biology 17(6): 2145-2161. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2010.02368.x
Yahdjian, L. and O. E. Sala. 2002. A rainout shelter design for intercepting different amounts of rainfall. Oecologia 133(2): 95-101. DOI: https://doi.org/10.1007/s00442-002-1024-3
Yin, H. J., Q. Liu and T. Lai. 2008. Warming effects on growth and physiology in the seedlings of the two conifers Picea asperata and Abies faxoniana under two contrasting light conditions. Ecological Research 23(2): 459-469. DOI: https://doi.org/10.1007/s11284-007-0404-x
Zavala-Chávez, F. 2001. Introducción a la ecología de la regeneración natural de encinos. Universidad Autónoma Chapingo. Texcoco, México. 94 pp.
Zavala-Chávez, F. and E. García-Moya. 1996. Frutos y semillas de encinos. Universidad Autónoma Chapingo. Texcoco, México. 51 pp.
Zavala-Chávez, F. and F. García-Sánchez. 1999. Aspectos fisonómicos de los encinares de la Sierra de Álvarez, San Luis Potosí, México. Revista Chapingo Serie Ciencias Forestales y del Ambiente 51(1): 27-35.
Descargas
Publicado
Cómo citar
-
Resumen3460
-
PDF165
-
EPUB46
-
XML 28
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2019 Acta Botanica Mexicana
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial 4.0.
Los autores/as que publiquen en esta revista aceptan las siguientes condiciones:
De acuerdo con la legislación de derechos de autor, Acta Botanica Mexicana reconoce y respeta el derecho moral de los autores, así como la titularidad del derecho patrimonial, el cual será cedido a la revista para su difusión en acceso abierto. Acta Botanica Mexicana no realiza cargos a los autores por enviar y procesar artículos para su publicación.
Todos los textos publicados por Acta Botanica Mexicana –sin excepción– se distribuyen amparados bajo la licencia Creative Commons 4.0 Atribución-No Comercial (CC BY-NC 4.0 Internacional), que permite a terceros utilizar lo publicado siempre que mencionen la autoría del trabajo y a la primera publicación en esta revista.
Los autores/as pueden realizar otros acuerdos contractuales independientes y adicionales para la distribución no exclusiva de la versión del artículo publicado en Acta Botanica Mexicana (por ejemplo incluirlo en un repositorio institucional o publicarlo en un libro) siempre que indiquen claramente que el trabajo se publicó por primera vez en Acta Botanica Mexicana.
Para todo lo anterior, el corrector de originales le solicitará junto con la revisión de galeras, que expida su Carta-Cesión de la Propiedad de los Derechos de la primera publicación debidamente requisitado y firmado por el autor(es). Esta carta se debe enviar por correo electrónico en archivo pdf al correo: acta.botanica@inecol.mx (Carta-Cesión de Propiedad de Derechos de Autor).
