LA EFICIENCIA DE USO DE LLUVIA EN ECOSISTEMAS SEMIÁRIDOS. Enrico A. Yepez University of New Mexico Los Alamos National Laboratory

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Belén Paz Soriano
hace 6 años
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1 LA EFICIENCIA DE USO DE LLUVIA EN ECOSISTEMAS SEMIÁRIDOS Enrico A. Yepez University of New Mexico Los Alamos National Laboratory

2 Incertidumbre en en la la respuesta de de los los ecosistemas al al cambio climático Temperaturas globales Temperatura (anomalía) o C Promedio anual Promedio 5 años Concentración atmosférica de CO 2

3 Productividad primaria (kg m -2 año -1 ) La La relación entre la la disponibilidad de de lluvia y la la producción del del ecosistema Precipitación (cm año -1 ) Lieth, 1975

4 Productividad Rumbo a la la desertificación La Eficiencia de Uso de Lluvia es un parámetro útil para describir el nivel de degradación de ecosistema Number of sites (out of 75) No. de sitios promediados Productivity Le Houerou et al., (1988) Eficiencia Rain-use de efficiency Uso de Lluvia (g (g mm -2-2 mm -1-1 )`) Ehleringer 2000 Increasing disturbance Aumento del disturbio a) b) Precipitación acumulada C um m ulative precipitation a) Le Houerou et al., b) Ehleringer, 2000

5 Resource availability in semiarid environments Disponibilidad de de lluvia en en ecosistemas semiáridos Humedad del suelo (θ v, %) 25 cm Precipitación (mm d -1 ) AGO Estación de crecimiento

6 Destino de la la lluvia en el el ecosistema Transpiración Lluvia Intercepción/ evaporación En ecosistemas áridos la evaporación y la transpiración (ET) puede alcanzar hasta el 90% de la cantidad lluvia disponible Evaporación Escorrentía Escurrimiento foliar Escurrimiento fustal Infiltración Agua superficial Agua Subterránea pero la ET puede exceder la cantidad de lluvia disponible si las raíces accesan agua subterránea.

7 Componentes de de la la Productividad Neta del Ecosistema Fotosíntesis (CO 2 flujo al ecosistema) = PNE Respiración del Ecosistema (CO 2 flujo a la atm) Respiración vegetal Respiración del suelo raíces microbios

8 El El balance entre la la productividad primaria (PP) y la la Respiración (R (R eco eco )) define la la producción neta del ecosistema (PNE) PNE = PP - R eco PP Intercambio de carbono Ganancia de carbono Perdida de carbono PNE R eco Invierno verano Inv. Chapin et al., 2002

9 Eco-hidrología Fotosíntesis Respiración (plantas y microbios) Eficiencia de Uso de Agua del Ecosistema Productividad Neta del Ecosistema Evapotranspiración Evaporación del suelo Transpiración

10 Preguntas Cual es destino de la lluvia durante la estación de crecimiento? Como influencia la lluvia la actividad metabólica del ecosistema?

11 Cuenca del Rió San Pedro Localización: Suroeste de EU Bio-región: Desierto Chihuahuense Clima: Semiárido (360 mm lluvia total; 60% verano) Avance de la cobertura arbustiva Bosque de mesquite

12 Mesquite (Prosopis velutina) Pastos perennes, C4 C4 (Sporobolus wrightii) Agua del suelo Agua subterránea

13 Intercambio de de agua y carbono con con micro-meteorología

14 Sistema de captura de vapor y CO 2 para análisis isotópico g From profile a 1 b 1 c f e 5 5 in out Pump h exhaust flow d a) Tubing b) Solenoids diverting flow to IRGA c) Solenoids returning flow to traps d) IRGA (Li-7000) e) Vapor traps f) Cold Bath (-90 o C) g) Flow meters h) Diaphragm pump Yepez et al., 2003 ag & for. met.

15 Uso de isótopos estables para la descripción del ciclo de agua en estudios ecológicos Los Isótopos estables: Documentan procesos Integran procesos en tiempo y espacio Indican presencia y magnitud Trazan rutas de transporte de elementos

16 Notación isotópica: Porcentaje de abundancias naturales Oxigeno 16 O vs. 18 O Hidrogeno 1 H vs. 2 H δ = [R muestra R std ] / R std x 1000 ( ) en donde: R, es la proporción molar de isótopos pesados y ligeros (e.j. 18 O/ 16 O o 2 H/ 1 H)

17 Variabilidad natural de isótopos estables δ = [R muestra /R estandard -1 ] x 1000

18 Mezclas isotópicas de de vapor y CO 2 en en el el ecosistema R P /RT/ET eco = = (δr eco ET - δrδ E )/(δ S ) / T (δr - δ E P )- δr S ) ATM -14 Keeling plot Respiración Transpiración de árboles Respiración Transpiración de árboles δ E Evaporación δrδ TP δ 13 C de CO 2 ( ) ( ) Respiración Transpiración de suelo δr S δ ET Reco Evaporación Respiración de suelo Aire inicial -35 1/[concentración]

19 Componentes del intercambio de de CO 2 en en bosque de de mesquite PP Intercambio de CO 2 (µmol m -2 s -1 ) PNE Agua del suelo Agua subterránea Lluvia (mm) Jun Jul Ago Sep Oct Nov Modificado de Scott et al., 2004

20 Composición isotópica de la respiración Respiración de árboles (C3) δ 13 C= -26 a -28 Respiración del suelo (C3-C4) δ 13 C= -19 a -21

21 Mezcla de de dióxido de de carbono de de la la respiración en en bosque de de mesquite Lluvias δ 13 C respiración de suelo Secas δ 13 C respiración de planta Williams et al., 2006 Hydrol. Proc.

22 Componentes del intercambio de de CO 2 en en bosque de de mesquite PP Intercambio de CO 2 (µmol m -2 s -1 ) PNE Agua del suelo Agua subterránea Lluvia (mm) Jun Jul Ago Sep Oct Nov Modificado de Scott et al., 2004

23 Mezcla isotópica de de vapor de de agua δ Transpiración δ Transpiración δ Evaporación δ Evaporación Periodo seco Periodo húmedo T/ET = 0.95 T/ET = 0.65

24 Componentes de la la evapotranspiración en bosques de mesquite Yepez et al., en prensa (ecosystems 2007)

25 Eficiencia de uso de agua en bosques de mesquite Fotosíntesis Lluvias Secas Transpiración Yepez et al., en revisión (ecosystems)

26 Contribución del sotobosque a la la ET Cobertura en el sotobosque Pastos Hierbas Evapotranspiración Evaporación Transpiración sotobosque Transpiración mesquite Junio Julio Agosto Agosto 14

27 Respiración del ecosistema influenciada por la la humedad del suelo Respiración del ecosistema (µmol m -2 s -1 ) Secas Lluvias Humedad del suelo

28 Efecto de la lluvia en la productividad del bosque de mesquite Acumulación neta de CO 2 (g C m -2 ) Lluvia acumulada en verano (mm) Scott RL., en proceso

29 Parámetros eco-hidrológicos que determinan la la eficiencia de uso de lluvia La proporción de lluvia que circula en la transpiración La eficiencia de uso de agua de la vegetación (productividad primaria) Tiempo de residencia de agua superficial en el suelo (ej. controlada por la evaporación)

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