Mecanismos de coexistencia pastos - arbustos en sitios ecológicos del Chaco semiárido

Abstract

El incremento de la biomasa aérea, cobertura y densidad de las especies leñosas, especialmente arbustivas, en detrimento de las gramíneas y eventualmente otros grupos funcionales, es un proceso muy común en ambientes subhúmedos a áridos.La coexistencia pastos-arbustos puede ser explicada mediante distintos mecanismos ecológicos, agrupados bajo dos grandes enfoques: competencia y demografía. Los mecanismos competitivos involucran entre otros, separación de nichos por exploración radical, competencia balanceada, relaciones de competencia y facilitación, mecanismos regenerativos, efecto almacenaje. El enfoque demográfico sugiere que los disturbios gobiernan la coexistencia pastos-arbustos a través del control sobre la demografía. El objetivo de este trabajo fue comprender los mecanismos ecológicos que regulan la coexistencia pastos-arbustos en el Chaco semiárido, mediante un estudio que contempla ambos enfoques. Los experimentos se realizaron en dos sitios ecológicos en la provincia de Santiago del Estero: alto, con un bosque de dos quebrachos y bajo, dominado por sabanas de Elionurus muticus. Para estudiar el mecanismo de separación de nichos por exploración radical vertical (Hipótesis de Walter) se desarrolló un estudio descriptivo de la distribución de raíces en el perfil del suelo. Además, se realizó un ensayo de remoción de especies para analizar el tipo de interacción que ocurre entre los grupos funcionales, con los tratamientos: a) remoción de arbustos, b) remoción de pastos y c) sin remoción (control) usando un Índice de Interacción. El efecto almacenaje fue analizado mediante el estudio de la emergencia y la habilidad para rebrotar de los arbustos en respuesta a la secuencia sinérgica de dos perturbaciones: mecánica y fuego. Los principales resultados fueron: a) el patrón de distribución radical encontrado responde parcialmente a la Hipótesis de Walter, ya que existe en ambos sitios ecológicos superposición de los sistemas radicales de pastos y arbustos en el perfil del suelo; b) en el bajo prevalecerían las relaciones de competencia, mientras que en el alto las relaciones neutrales y de facilitación; c) la emergencia de las plántulas varió en función del sitio, de la intensidad del fuego y del grupo funcional y d) la habilidad rebrotadora de los arbustos estuvo condicionada por la intensidad de las perturbaciones y por la especie. Esta tesis contribuye a comprender qué mecanismos ecológicos prevalecerían entre pastos y arbustos en los sitios de bosque y sabana del Chaco semiárido, y cómo las perturbaciones (tratamiento mecánico y fuego) influyen en los procesos regenerativos. Este conocimiento permitirá explicar a futuro los cambios en la estructura de las comunidades y en las funciones ecosistémicas, con el fin de generar recomendaciones de manejo más conservativas y sustentables.

The increase of the aerial biomass, canopy cover and density of woody plants, mainly shrubs, with the reduction of grasses and other functional groups is a quite common process in subhumid to arid areas. Grasses-shrubs coexistence can be explained by different ecological mechanisms, classified into two approaches: plant competition and demography. Competitive mechanisms involve niche separation by root exploration, balanced competition, competition and facilitation interactions, and storage effect. The Demographic approach suggests that the disturbances guide the grasses-shrubs coexistence by means of demographic control. The objective of this work is to understand the ecological mechanisms that regulate the grasses-shrubs coexistence in Dry Chaco, by a study including both approaches. The experiments were made in two ecological sites in the province of Santiago del Estero: Highland, with a two quebrachos forest and Lowland, dominated by a savanna of Elionurus muticus. The following trials were developed: 1) root distribution in the soil profile, by a descriptive study to analyze the vertical niche separation of the functional groups. 2) A removal experiment of functional groups was used to analyze the intensity of the interactions between grasses and shrubs with the following treatments: a) shrub removal, b) grass removal and c) without removal (control) by using an interaction index. 3) The storage effect was analyzed by studying the emergence of the grasses and the shrubs ability to sprout in response to the disturbances synergic sequence: mechanical (roller chopping) and fire. Main results were: a) the root distribution responds partially to the Walter hypothesis, the roots of shrubs and grasses share the same space in the soil, in both ecological sites; b) the competitive interactions would dominate in the Lowland, while facilitation and neutral relations were more frequent in the Highland; c) seedling emergence varied according to the site, the fire intensity and the functional group and d) the resprouting ability was conditioned by the intensity of the perturbation and species. This thesis contributes to understanding the ecological mechanisms that would prevail between grasses and shrubs in the forest and savanna sites of the semiarid Chaco, and how mechanical and fire disturbances influence on the regenerative processes. This knowledge will explain the changes in the community structure and ecosystem functions, in order to generate more conservative and sustainable management recommendations.