Efectos del cambio ambiental global sobre el acoplamiento biogeoquímico y los ciclos elementales en ecosistemas terrestres: un estudio multiescala en suelo, plantas y hojarasca

Abstract

Esta tesis examina los efectos de tres impulsores clave del cambio ambiental global (la deposición de nitrógeno, la eutrofización y la defaunación inducida por el ser humano) sobre la dinámica y la distribución espacial de los elementos químicos en distintos compartimentos ecosistémicos (planta, suelo y hojarasca) en diversos tipos de ecosistemas. Para ello, se emplea el concepto de acoplamiento biogeoquímico, basado en el coeficiente promedio de correlaciones de Spearman (en valor absoluto) entre pares de elementos, lo que permite evaluar el grado de asociación espacial entre múltiples elementos en el suelo y en los tejidos vegetales bajo condiciones experimentales. Los capítulos I y II presentan, respectivamente, el marco conceptual y los objetivos generales y específicos de esta investigación. En el capítulo III se analiza el impacto de cuatro años de deposición simulada de nitrógeno mediante un tratamiento de fertilización con nitrato de amonio (NHNO) en cuatro niveles (0, 10, 20 y 50 kg N·ha¹·año¹) sobre el acoplamiento biogeoquímico de 10 elementos en los suelos de un matorral mediterráneo semiárido en España central. El capítulo IV se centra en los efectos de cinco años de defaunación progresiva y selectiva de vertebrados e invertebrados sobre la concentración de macro y micronutrientes en el suelo y en los tejidos vegetales de dos tipos de vegetación subalpina, caracterizadas por diferente historial de pastoreo y productividad en el Parque Nacional Suizo. Además, se evalúa el impacto de la defaunación sobre la co-ocurrencia espacial de elementos en plantas y suelos (acoplamiento biogeoquímico), así como la relación entre el acoplamiento de elementos químicos individuales en las plantas y en el suelo. Dado que se encuentra entre las prácticas comunes en ecosistemas de pastizales manejados, el capítulo V examina el impacto de la fertilización con múltiples nutrientes sobre el contenido elemental de dos tipos de sustratos de hojarasca estandarizada con diferente capacidad de descomposición (té verde como material lábil y rooibos como recalcitrante) en 18 pastizales distribuidos globalmente. Asimismo, se investiga la transferencia bidireccional de elementos durante el proceso de descomposición mediante un enfoque de balance de masas, con el objetivo de evaluar la translocación de elementos químicos durante este proceso. Adicionalmente, se calcula el grado de acoplamiento elemental global de ambos sustratos, así como el acoplamiento de elementos individuales para cada nivel de tratamiento y tipo de sustrato. Para evaluar la generalidad del acoplamiento de los elementos en los tejidos vegetales en función del sustrato, también se analiza la relación entre el acoplamiento de elementos químicos individuales en el té verde y en el rooibos. Finalmente, en el capítulo VI se presentan las consideraciones generales de la tesis doctoral y se discuten las conclusiones, tanto de manera global como de forma específica, para los capítulos III, IV y V.