VIRRA: El papel del fuego en la Variabilidad Intraespecífica (fenotípica y genética) de plantas del matoRRAl mediterráneo

VIRRA: The role of fire in the intraspecific (phenotypic and genetic) variability of Mediterranean shrubs

Financiación: Ministerio de Ciencia e Innovación (CGL2009-12048/BOS); Periodo: 1/1/2010 - 31/12/2012

Responsable: Juli G Pausas (CIDE, CSIC)

Participantes: M Clara Castellanos, Giorgio Alessio, Bruno Moreira, Guadalupe Corcobado.

Instituciones: CIDE-CSIC (Centro de Investigaciones sobre Desertificación (CIDE, Valencia, Spain)

Estado: Proyecto finalizado.

Tareas

- Tarea 1. Zonas de estudio, especies y poblaciones
    a) Variabilidad local; b) Variabilidad geográfica
- Tarea 2 y 3. Experimentos de germinación con calor (tarea 2) y con humo (tarea 3)
    a) Variabilidad local; b) Variabilidad geográfica
- Tarea 4. Evaluación de la inflamabilidad
- Tarea 5. Estructura genética
- Tarea 6. Compilación y base de datos

Resumen

En los ecosistemas mediterráneos, los incendios forestales han ocurrido recurrentemente durante milenios, y por lo tanto deberías haber ejercido una presión evolutiva en la plantas y generado variabilidad biológica. La hipótesis general de partida del proyecto es que en especies de plantas germinadoras (sin capacidad de rebrote tras incendio), el fuego determina una variabilidad intraespecífica en la estructura fenotípica y genética. El proyecto se enfoca principalmente en dos características claves: la germinación en condiciones posincendio y la inflamabilidad de las plantas. Mediante estudios sobre la capacidad de germinar en diferentes especies y diferentes poblaciones de plantas, hemos demostrado que 1) tanto el calor del fuego como el humo pueden estimular la germinación de plantas mediterráneas (rompiendo la dormición de las semillas); 2) esta estimulación es mayor que la que se da sin fuego (p.e., calor estival); y 3) la variabilidad en la germinación está más relacionada con la variabilidad local debido a incendios que a la variabilidad climática entre poblaciones distantes. El estudio de inflamabilidad se ha enfocado en Ulex parviflorus y Rosmarinus officinlis. Se ha demostrado que los individuos de Ulex parviflorus que viven en ambientes con incendios recurrentes (matorrales) tiene mayor inflamabilidad (arden antes y desprenden más calor) que los que viven en ambientes poco quemados (campos abandonados). Esa mayor cantidad de calor beneficia a los individuos porque incrementa la probabilidad de germinación de las propias semillas en el banco de semillas (incrementa la descendencia). Además se observa que la variabilidad en inflamabilidad está estrechamente relacionada con la variabilidad genética (estimada con AFLPs), sugiriendo una base genética de la inflamabilidad. En el caso de Rosmarinus officinalis, se observa que la inflamabilidad está fuertemente controlada por la cantidad de compuestos orgánicos volátiles (VOCs), en especial el camfeno, el borneol, el cimeno y el limoneno. Además la variabilidad en inflamabilidad se relaciona con el parentesco entre los individuos (estima mediante microsatelites). En conclusión, los resultados apuntan a que las especies mediterráneas tienen una serie de características relacionadas con la germinación y la inflamabilidad que les confiere ventajas competitivas en ambientes con incendios recurrentes, y por lo tanto tienen un carácter adaptativo.

Productos

Publicaciones:

• Pausas J.G., Alessio G.A., Moreira B., Segarra-Moragues J.G. 2016. Secondary compounds enhance flammability in a Mediterranean plant. Oecologia 180: 103-110. [doi | pdf | ESM: Tabla S1 (csv)]
• Tormo, J., B. Moreira, and J. G. Pausas. 2014. Field evidence of smoke-stimulated seedling emergence and establishment in Mediterranean Basin flora. Journal of Vegetation Science 25: 771-777. [doi | wiley | pdf]
• Moreira B., Castellanos M.C., Pausas J.G. 2014. Genetic component of flammability variation in a Mediterranean shrub. Molecular Ecology 23: 1213-1223. [doi | pdf | suppl. | data:dryad]
• Moreira B. & Pausas J.G. 2012. Tanned or burned: The role of fire in shaping physical seed dormancy. PLoS ONE 7(12): e51523. [doi | pdf]
• Moreira B., Tormo J, Pausas J.G. 2012. To resprout or not to resprout: factors driving intraspecific variability in resprouting. Oikos 121: 1577-1584 [doi | pdf]
• He T, Pausas JG, Belcher CM, Schwilk DW, Lamont BB. 2012. Fire-adapted traits of Pinus arose in the fiery Cretaceous. New Phytologist 194: 751-759. [doi | wiley | pdf (suppl.)]
• Pausas J.G. & Moreira B. 2012. Flammability as a biological concept. New Phytologist 194: 610-613. [doi | wiley | pdf]
• Pausas, J. G., Schwilk, D. W. 2012. Fire and plant evolution. New Phytologist, 193:301-303. [doi | wiley | pdf]
• Pausas J.G., Alessio G., Moreira B. & Corcobado G. 2012. Fires enhance flammability in Ulex parviflorus. New Phytologist 193: 18-23. [doi | wiley | pdf]
• Pausas J.G. & Paula S. 2012. Fuel shapes the fire-climate relationship: evidence from Mediterranean ecosystems. Global Ecol. & Biogeogr. 21: 1074-1082. [doi | pdf | supp]
• Moreira B., Tavsanoglu Ç., Pausas J.G. 2012. Local versus regional intraspecific variability in regeneration traits. Oecologia 168: 671-677. [doi | pdf]
• Keeley J.E., Pausas J.G., Rundel P.W., Bond W.J., Bradstock R.A. 2011. Fire as an evolutionary pressure shaping plant traits. Trends in Plant Science 16(8): 406-411. [doi | trends | pdf]
• Baeza, M.J., Santana, V.M., Pausas, J.G. and Vallejo, V.R. 2011. Successional trends in standing dead biomass in Mediterranean basin species. Journal of Vegetation Science 22: 467-474. [doi | pdf | wiley]
• Pausas, J.G., Verdú, M. 2010. The jungle of methods for evaluating phenotypic and phylogenetic structure of communities. BioScience, 60: 614-625. [pdf | doi | Caliber | BioOne | ppt slides | blog]

Presentaciones a congresos:

• Pausas J.G. 2011. Fire as an evolutionary pressure shaping plant traits: Introduction & Evidence from the Mediterranean Bsin. MEDECOS XII, University of California, Los Angeles, USA, September 6-9, 2011. Pesentación oral introductoria a una Sesión Especial.

Tesis doctorales leídas:

Moreira B. 2012. Fire persistence mechanisms in Mediterranean plants: ecological and evolutionary consequences. Tesis Doctoral, Universitat d'Alacant, fecha lectura: 19-Dic-2012, Dirección: Juli G. Pausas. Calificación: Sobresaliente Cum Laude