Análisis de la estructura y funcionamiento de los bosques de la región chaqueña mediante sensores remotos

Abstract

La tala, el pastoreo, la extracción de madera y los incendios de los bosques chaqueños provocan cambios en su estructura, alterando su funcionamiento. En esta tesis caractericé la estructura del bosque chaqueño nativo y sus controles ambientales y humanos (el uso para pastoreo y el rolado), analicé la relación ambiente-estructura-funcionamiento en sitios con condiciones hídricas contrastantes, y la relación de la cobertura de copas con la temperatura y el balance de energía. Para ello relevé datos estructurales (altura, cobertura de copas, complejidad vertical, cantidad de vegetación alta y volumen) a partir del uso de un Escáner Láser Terrestre (TLS) y drones, y utilicé datos de sensores remotos para estimar diversas variables funcionales y los componentes del balance de energía. Los resultados estructurales mostraron una gran variabilidad dentro de cada subunidad biogeográfica chaqueña (árido, semiárido y subhúmedo), evidenciando una estructura similar a través de amplios gradientes climáticos. La mayoría de las variables estructurales (retorno mayor a 3m, complejidad vertical, volumen de voxel) estuvieron principalmente controladas por la precipitación media anual, mientras que los principales controles de la altura del canopeo fueron la temperatura media anual y la temperatura del mes más frío. Por su parte, la cobertura de copas mostró una respuesta positiva tanto a la precipitación como a la temperatura, con un comportamiento similar frente a ambos gradientes ambientales. Los bosques en sitios rolados mostraron menor volumen de biomasa, menor complejidad vertical y menor cantidad de vegetación alta (retornos mayor a 3m) que los de los sitios conservados y los pastoreados sin rolar. En cuanto a la relación ambiente-estructura-funcionamiento se observó que la estructura la vegetación fue más importante en la determinación del funcionamiento en los bosques áridos que en los húmedos. Asimismo, se observó que las respuestas del albedo y la ET a la cobertura de copas presentaron umbrales donde cambiaron sus tendencias. En el caso del albedo, el umbral se identificó en un 46 por ciento de cobertura, mientras que en la evapotranspiración a un 43 por ciento. Por último, la mayor cobertura de los bosques chaqueños generó un enfriamiento local debido principalmente al aumento de la evapotranspiración. En el contexto de cambio climático e intervenciones humanas cada vez mas intensas de los bosques, esta tesis contribuye al entendimiento de su estructura y funcionamiento, propone hipótesis sobre los mecanismos detrás de los resultados observados y sugiere manejos adaptados para cada subregión.

Logging, grazing, timber extraction and fires in Chaco forests cause structural changes that alter their functioning. In this thesis, I characterized the structure of the native forest of the Chaco region and its environmental and human controls (grazing and rolling), analyzed the environment-structure-functioning relationship in sites with contrasting water conditions, and the relationship between canopy cover, temperature and energy balance. I collected structural data (height, canopy cover, vertical complexity, amount of tall vegetation and volume) using a Terrestrial Laser Scanner (TLS) and drones, and I used remote sensing data to estimate various functional variables and energy balance components. Structural results showed great variability within each Chaco biogeographic subunit (arid, semi-arid and sub-humid), revealing a similar structure across broad climatic gradients. Most structural variables (vertical complexity, returns>3m, voxel volume) were mainly controlled by mean annual precipitation, while the main controls on canopy height were the mean annual temperature and the temperature of the coldest month. Canopy cover, in turn, showed a positive response to both precipitation and temperature, exhibiting similar behavior along both environmental gradients. In addition, forests in rolled sites had lower biomass volume, lower vertical complexity, and less tall vegetation (returns > 3m) compared to conserved sites and grazed sites without rolling. Regarding the environment-structure-functioning relationship it was observed that vegetation structure played a more important role in determining ecosystem functioning in arid forests than in humid ones. Additionally, the responses of albedo and evapotranspiration (ET) to canopy cover displayed thresholds where their trends changed. For albedo, this threshold was identified at 46% canopy cover, while for evapotranspiration it was at 43%. Lastly, higher canopy cover in Chaco forests generated local cooling, mainly due to increased evapotranspiration. In the context of climate change and increasingly intense human interventions in forests, this thesis contributes to the understanding of their structure and functioning, proposes hypotheses on the mechanisms behind the observed results, and suggests management practices adapted to each subregion.