DESCOMPOSICIÓN N EN ECOSISTEMAS MEDITERRÁNEOS ISABEL CARRANZA GARCÍA JUAN JOSÉ RAMOS RODRÍGUEZ PROFESORA: Mª CRUZ DIAZ ANTUNES-BARRADAS

Transcripción

1 DESCOMPOSICIÓN N EN ECOSISTEMAS MEDITERRÁNEOS ISABEL CARRANZA GARCÍA JUAN JOSÉ RAMOS RODRÍGUEZ PROFESORA: Mª CRUZ DIAZ ANTUNES-BARRADAS

2 INTRODUCCIÓN QUÉ ES LA DESCOMPOSICIÓN? -DESINTEGRACIÓN DE LA MATERIA ORGÁNICA -CATABOLISMO DE COMPUESTOS ORGÁNICOS OBTENIENDO COMPUESTOS INORGÁNICOS -ASIMILACIÓN DE MO POR PARTE DE LOS DESCOMPONEDORES

3 DESCOMPOSICIÓN -La descomposición es tan importante como la producción primaria. -Bacterias y hongos son la base de las cadenas tróficas y en la mayoría de los casos son los únicos capaces de asimilar el material detrítico. Figura 1. Carácter central del proceso de descomposición en el sistema de transferencias tróficas (energéticas y materiales).

4 CARACTERÍSTICAS DE ECOSISTEMAS MEDITERRÁNEOS -BAJA DENSIDAD DE NUTRIENTES -LA PRINCIPAL VÍA DE ENTRADA DE NUTRIENTES ES LA METEORIZACIÓN Y DEPOSICIÓN ATMOSFERICA -LAS VÍAS DE SALIDAS SON PERCOLACIÓN, ESCORRENTÍA Y PÉRDIDA GASEOSA -EL FUEGO ES EL MINERALIZADOR MÁS POTENTE, AUNQUE ESPORÁDICO -EL CLIMA ES EL DETERMINANTE MÁS FUERTE EN LA TASA DE DESCOMPOSICIÓN (NO LA FAVORECE) -EN SEGUNDO LUGAR LA TASA DE DESCOMPOSICIÓN SE REGULA POR LA COMPOSICIÓN QUÍMICA Y PROPIEDADES FÍSICAS DE LA MATERIA -CICLO DE RETROALIMENTACIÓN POSITIVA, (SUELO POBRE VEGETACIÓN POBRE)

5 CARACTERÍSTICAS DE ECOSISTEMAS MEDITERRÁNEOS -Baja fertilidad. -Las entradas de nutrientes, que oscilan entre 1kg/hectárea y 10kg/hectárea, y la incorporación de N por fijación son muy inferior a otros climas templados, actualmente las entradas son incrementadas por contaminación. -Los fuegos provocan salidas de nutrientes entre 20 y 100 veces superiores a las entradas anuales.

6 IMPORTANCIA DEL PROCESO DE DESCOMPOSICIÓN -El fuego es recurrente pero es el mecanismo mineralizador más importante. -El fuego deja grandes cantidades de nutrientes pero pueden perderse por lavado, escorrentías y un pequeño porcentaje es absorbido por plantas. -Los microorganismos son los encargados de mantener los nutrientes en el suelo de forma constante, aunque el proceso de mineralización presenta baja eficiencia, por lo tanto en la hojarasca se retiene gran cantidad de nutrientes. -La tasa de absorción de nutrientes tiene como límite la tasa de descomposición. -El humus formado contiene grandes cantidades de nutrientes no disponibles. -La descomposición se divide en dos etapas (1º-Rotura mecánica de la hojarasca, 2º-Mineralización en compuestos simples como nitrato o fosfato)

7 TASA DE DESCOMPOSICIÓN N EN ECOSISTEMAS MEDITERRÁNEOS La tasa de descomposición se puede medir por tres métodos: 1-Respiración del suelo 2-Cociente entre caída de hojarasca y hojarasca presente en el suelo 3-Medidas directas de pérdida de peso del material contenido en bolsas de hojarasca Desde el punto de vista comparativo el último es el más adecuado, mostrando curvas o rectas de pendiente negativa. El modelo de descomposición exponencial simple es el más usado y se basa en la comparación de la constante K W t =W 0 e -kt Donde K vale en: Bosques italianos=0,04 Doñana=0,14. Mientras que en bosques emplados de eucalipto K= 12. En bosques de Quercus Encontramos valores ntermedios, aunque siempre un oren de magnitud inferior que los encontrados en otros climas templados

8 TASA DE DESCOMPOSICIÓN N EN ECOSISTEMAS MEDITERRÁNEOS -En el clima mediterráneo existen principalmente 3 niveles de control de la descomposición y que en orden de importancia son: 1-Clima 2-Características de la hoja 3-Organismos del suelo

9 DESCOMPOSICIÓN N Y CLIMA EN ECOSISTEMAS MEDITERRANEOS -Es favorecida a temperaturas entre 20-30ºC y alta humedad -El tipo de suelo determina el tipo de microorganismos que actúan. -Los ecosistema mediterráneos muestran menor tasa de descomposición que la que deberían tener según su índice de evapotranspiración. -Cortez en 1999 propuso el cociente humedad/temperatura -Entre el 70-80% del material orgánico del suelo lo forman hojas caídas, en caso de ser leñosas poseen mayor cantidad de lignina

10 MODELOS QUE PREDICEN LA TASA DE DESCOMPOSICIÓN -La tasa de descomposición depende de la cantidad de cutina y lignina que presenten la hojarasca. -En general todos los índices presentan algún nutriente en el denominador (P o N normalmente) -Prescott en 1995 fertilizo con N la hojarasca para comprobar si obtenía tasas más altas de descomposición con resultados negativos. -En sustratos bajos en lignina se usan con mejores resultados los cocientes carbono/nutriente o lignina /nutriente -El C en forma de carbohidratos favorece la degradación pero en forma de cutina la ralentiza ya que es considerado el residuo más díficil de degradar Resistencia a la degradación Cutina El porcentaje en cutina es un buen predictor de la tasa de descomposición Confiere impermeabilidad

11 -En El Monte de la Sauceda la dureza por sí sola era capaz de explicar las perdidas de peso. -En Doñana (deficiente en nutrientes) el mejor modelo predictor fue el que usaba la dureza y el contenido en nutrientes de la hojarasca -Los modelos que predicen la descomposición pueden ser distintos según la fase del proceso en que se encuentre en el momento del estudio, que se divide en dos fases: 1-Fase de lavado 2-Fase de verdadera descomposición

12 INMOVILIZACIÓN N DE NUTRIENTES EN LA HOJARASCA - La concentración relativa de nutrientes aumenta a medida que la descomposición avanza en la biomasa en la concentración de N en la hojarasca

13 Hay diversas causas que explican los incrementos de nutrientes, y en especial de N de la hojarasca durante la descomposición: -Fijación de N atmosférico -Contaminación por animales del suelo -Importación desde hojas verdes -Incorporación a partir del lavado de la copa de especies leñosas La translocación de nutrientes desde el suelo a la hojarasca es el mecanismo más frecuentemente propuesto

14 La acción de los microorganismos es la responsable de la inmovilización de nutrientes en la hojarasca, y gran parte del N pasa a formar parte de la masa microbiana. El 35% del N de la hojarasca es N Fúngico. Esto se descubrió mediante la utilización de 13 N

15 La inmovilización de N está relacionada con: -La cantidad inicial de N del ecosistema -La relación C/N de la hojarasca -El cociente de lignina/n -Contenido en polifenoles - Las cantidades inmovilizadas eran mayores en ecosistemas fértiles -El nitrógeno es importado a la hojarasca por la masa microbiana -El nitrógeno sería precipitado por los taninos -El nitrógeno sería inmovilizado en la fracción de la lignina

16 LA FORMACIÓN DE COMPLEJOS PROTEÍNAS- POLIFENOLES SERÍA UNA FORMA DE ADAPTACIÓN A LUGARES POBRES EN N

17 DESCOMPOSICIÓN N Y CIRCULACIÓN N DE NUTRIENTES Existe la posibilidad de que haya un ciclo de retroalimentación positiva que mantenga y acentúe la limitación de nutrientes (N y P): Suelos pobres alto contenido en ligninas y compuestos recalcitrantes descomposición lenta inmovilización por más periodos de tiempo

18 Los nutrientes pueden seguir dos vías: - Reabsorción - Hojarasca con menor cantidad de nutrientes - Disminución de la tasa de descomposición - Aumento de la cantidad de N inmovilizado en la hojarasca - VENTAJA: los nutrientes de los tejidos senescentes son reutilizables disminuyendo así la dependencia - Descomposición - Competencia plantamicroorganismo por el N mineralizado - Parte del N se incorpora a la materia orgánica estable y no está disponible para la planta - Reacciones fotolíticas y activación de enzimas extracelulares

19 DECOMPOSICIÓN N DE LA HOJARASCA Y CAMBIO GLOBAL - La hojarasca producida bajo alta concentración de CO 2 atmosférica se descompone más lentamente que la producida a CO 2 ambiente - En sistemas más complejos se vio que se daba en efecto opuesto - Ecosistemas simples: se vio que el cambio en la relación C:N modificaba la palatabilidad y apetencia de las plantas por los isópodos - El P se está haciendo más limitante que el N

20 NUEVAS APROXIMACIONES METODOLÓGICAS - Espectroscopía de reflectancia en el infrarrojo cercano (NIR) - Espectroscopía de resonancia magnética nuclear - HPCL - Cromatografía de gases

21 EL COMPONENTE MICROBIANO ASOCIADO A LA VÍA A DETRÍTICA TICA Microorganismos: - Bacterias - Hongos y protistas-algas - Protozoos Son los organismos más abundantes y canalizan una gran cantidad de materia y energía. Son los encargados de completar y cerrar los ciclo biogeoquímicos, de los cuales los más importantes son el del carbono (por su abundancia) y el del N y el P (porque ambos nutrientes son limitantes en el suelo)

22 CICLOS BIOGEOQUÍMICOS Ciclo del C Ciclo del N Ciclo del P

23 DESCOMPOSICIÓN DE MATERIA ORGÁNICA EN LAGUNAS DE DOÑANA Las tasas de procesado para el material macrofítico registradas en las lagunas estaban entre las más elevadas encontradas en la bibliografía Lo que pone de manifiesto la singularidad del área de Doñana, con un clima mediterráneoatlántico muy favorable para la actividad biológica

24 BIBLIOGRAFÍA - ECOSISTEMAS MEDITERRÁNEOS. Análisis funcional. (Regino Zamora Rodríguez, Francisco I. Pugnaire de Iraola, 2001) Capitulo 4: Descomposición. -Cortez J. Plant traits, litter quality and decomposition in a Mediterranean old-field succession. Plan Soil (2007) 293: Kazakou E. Litter quality and decomposability of species from a Mediterranean succession depend on leaf traits but not on nitrogen supply. Annals of Botany (2009) 104: Kazakou E. Co-variations in litter decomposition, leaf traits and plant growth in species from a Mediterranean old-field succession. Functional Ecology (2006) 20, Álvarez S. La descomposición de materia orgánica en humedales: la importancia del componente microbiano. Ecosistemas 14 (2). Mayo Gallardo A. Ciclos de nutrientes y procesos edáficos en los ecosistemas terrestres: especificidades del caso mediterráneo y sus implicaciones para las relaciones suelo planta. Ecosistema 18 (2): Mayo 2009