Fernando T. Maestre & consorcio EPES-BIOCOM Departamento de Biología y Geología

1. Evaluando las relaciones entre composición, estructura y funcionamiento del ecosistema en zonas áridas: la red de parcelas global EPES-BIOCOM Fernando T. Maestre & consorcio EPES-BIOCOM Departamento de Biología y Geología Universidad Rey Juan Carlos Móstoles, España

2. La red EPES-BIOCOM Argentina: Juan Gaitán, Donaldo Bran, Aníbal Prina & Eduardo PuchetaAustralia: David Eldridge, MattTighe& James ValBrasil: Roberto Romao & Abel ConceicaoChile: Julio Gutiérrez, Claudia Barraza, Susana Gómez& Cristian Torres China: Deli Wang Ecuador: Carlos Iván Espinosa & Omar CabreraIsrael: Eli Zaady& Bertrand BoekenIrán: MohammadJankuKenia: Vicente Polo & José P. VeigaMéxico: Elisabeth Huber-Sannwald & Tulio Arredondo Marruecos: MchichDerakPerú: Jorge Monerris & David A. Ramírez España: José L. Quero, Miguel García-Gómez, Manuel Delgado-Baquerizo, Victoria Ochoa, Adrián Escudero, Santiago Soliveres, Pablo García-Palacios, Cristina Escolar, Miguel Berdugo, Beatriz Gozalo& Enrique Valencia Túnez:ZouhaierNoumi, WahidaGuiloufi & Mohammed ChiaebUSA : MattBowker, BeckyMou & MariaMiritiVenezuela: Adriana Florentino, Julio Blones, Abelardo Ospina & Rosa Mary Hernández

3. Introducción •  El conocimiento de las relaciones entre estructura y funcionamiento es clave para mejorar nuestra comprensión sobre los ecosistemas naturales, evaluar y predecir los impactos ecológicos del cambio global y establecer medidas de gestión y restauración efectivas. •  Las zonasáridas son un biomaterrestre clave, yaquecubren el 41% de la superficieterrestre y albergan al 38% de la poblaciónmundial. •  Estos ambientes presentan un modelo ideal para analizar las relaciones entre los atributos del ecosistema y su funcionamiento a distintos niveles de organización, tanto por sus características intrínsecas como por la imperiosa necesidad de hacer frente a problemas ambientales que, como la desertificación y la pérdida de diversidad, afectan especialmente a estas áreas. •  Pese a suextensión e importancia socio-ecológica, lasrelaciones entre la estructura y funcionamiento del ecosistema en zonasáridasestánpocoestudiadas, existiendouna notable falta de iniciativasglobales al respecto.

4. La red de parcelas EPES-BIOCOM •  Entre 2006 y 2011 se ha establecido y monitorizadouna red de parcelas en zonasáridas, semi-áridas y seco-subhúmedas de todo el planeta. •  La red consta de 225 parcelasrepartidaspor 16 países de todos los continentesexcepto la Antártida: Argentina, Australia, Brasil, Chile, China, Ecuador, España, Irán, Israel, Kenia, Marruecos, México, Perú, Túnez, USA y Venezuela. •  Este trabajo se ha coordinadodesde la URJC (España), y ha supuesto la colaboración de más de 60 investigadores de 30 universidades y centros de investigación.

5. La red de parcelas EPES-BIOCOM •  La selección de parcelastuvocomoobjetivocapturar en la medida de lo posible la variedad de condicionesabióticas y bióticasquecaracteriza a laszonasáridas. Las parcelas de la red comprendenbuena parte de la variabilidadambientalpresente en laszonasáridas: • Precipitación media anual: 66 mm a 1219 mm • Temperatura media anual: -1.8 ºC a 27.8ºC • Altitud: de 69 m a 4668 m • Suelos: más de 25 tipos de suelodistintossegún la clasificación de la FAO • Cobertura vegetal: de 3 % a 83% • Tipos de vegetación: pastizales, matorrales, bosquessecos, matorrales con árboles y ecosistemasdominadosporcostrabiológica. •  Para minimizar los efectos de la orientación en lasvariacionesclimáticas, todaslasparcelastienenorientación NE-NO (hemisferiosur) y SE-SO (hemisferionorte). •  Para obtenerdatosrepresentativos de ecosistemasreales, los sitiosmuestreadosenglobanunagranvariedad de usos (excluidos los agrícolas y laszonasmuyalteradasporactividadescomominería). • Todaslasparcelas se hanmuestreadosiguiendo el mismoprotocolo.

6. La red incluye los principales tipos de ecosistemas áridos

7. Características del muestreo I. Vegetación 4 transectos de 30 m por parcela 30 m 8 m 8 m 8 m 30 m

8. Características del muestreo I. Vegetación En los transectos lineales se recoge información sobre la cobertura de la vegetación, su tamaño y su distribución espacial

9. Características del muestreo I. Vegetación 80 cuadrados de 1.5 m x 1.5 m por parcela 30 m 30 m

10. Características del muestreo I. Vegetación En cada cuadrado se registra la presencia y cobertura de todas las especies perennes (0-100%), datos que se utilizarán para calcular la composición y diversidad de las comunidades estudiadas, así como los patrones de co-ocurrencia entre plantas vasculares.

11. Características del muestreo I. Vegetación • Selección de 15-20 manchas de vegetación de las principales especies que aparecen en la parcela (2-3 especies por parcela). • Muestreo de cobertura y número de individuos (en los casos en que sea posible) de todas las especies perennes que aparecen dentro de cada mancha • Muestreo del mismo área en una zona de suelo desnudo adyacente localizada al azar, evaluando la cobertura y número de individuos de todas las especies perennes que aparezcan. Vegetación Suelo desnudo

12. Características del muestreo II. Suelos •  De cadaparcela se extraen 5 muestras de suelo de los microambientesprincipales: zonas de suelodesnudo y bajovegetaciónperenne. Vegetación Suelo desnudo

13. Características del muestreo II. Suelos •  En total se hanobtenidounas 2600 muestras de suelo, que se hanprocesado en sutotalidad en los laboratorios de lasUniversidades Rey Juan Carlos, Pablo de Olavide y de Jaén (España). •  En cadamuestra se hanevaluadolassiguientes variables: • Físicas: pH, textura, conductividadeléctrica, capacidad de almacenamiento de agua. • Del ciclo del C: carbonoorgánico, b-glucosidasa, hexosas, pentosas, fenoles y compuestosaromáticos. • Del ciclo del N: nitrógeno total, nitrato, amonio, aminoácidos, proteinas, nitrificaciónpotencial, nitrógenoorgánicodisuelto, amonificaciónpotencial, producciónpotnecial de DON. • Del ciclo del P: P disponible y fosfatasa.

14. Antecedentes: ¿cómo se hizo posible la red? •  2006-2007: Establecimiento de 29 parcelasexperimentales en España gracias al apoyo de los proyectos CEFEMED (URJC) e INTERCAMBIO (Fundación BBVA). •  2007-2010: Expansión de la red en América Latina (69 parcelasadicionales) gracias a la red de investigación EPES (CYTED). •  2010-actualidad: Expansión de la red a escala global (127 parcelasadicionales), análisis de laboratorio y de datos, gracias a la financiación del proyecto BIOCOM (European Research Council). •  Financiaciónadicional de los proyectosBIOCHANGE (MICINN), REMEDINAL (Comunidad de Madrid) y Studentship (British Ecological Society).

15. Primerosresultados. Relaciones entre riqueza y multifuncionalidad I Maestre et al. 2012. Science 335: 214-218

16. Primerosresultados. Relaciones entre riqueza y multifuncionalidad II SA = sand content , SL = slope, A1 = axis 1 of climatic PCA (mean annual precipitation, r = 0.910), A2 = axis 2 of climatic PCA (mean temperature of the driest quarter, r = 0.901), A3 = axis 3 of climatic PCA (precipitation in the driest quarter, r = 0.946), A4 = axis 4 of climatic PCA (annual mean temperature [r = 0.682] and mean temperature of the wettest quarter, r = 0.884), LA = lattitude, LO = longitude, and EL = elevation. Mejormodelo sin riqueza de especies: R2 = 0.539, AICc = 293.236 y ΔAICc = 10.486 Modelomásparsimonioso sin la riqueza de especies : R2 = 0.515, AICc = 300.078 y ΔAICc = 17.328

17. Primerosresultados. Relaciones entre riqueza y multifuncionalidad III Maestre et al. 2012. Science 335: 214-218

18. Algunosestudios en marcha Escala global  Efectos de factoresabióticos, bióticos y el impactohumano en la dinámica del nitrógeno.  Análisis de patrones y determinantes de la vegetaciónleñosa en zonasáridas.  Calibración de índicesfuncionales del paisajecomopredictores del funcionamientoecosistémico.  Importancia del clima, la filogenia y los atributosfuncionalescomodeterminantes de lasinteraccionesplanta-planta en zonasáridas. Escala regional  Determinantes del funcionamientoecosistémico en matorrales de Larrea en América Central y del Sur.  Efectos de la aridez y el carbonoorgánico en el contenido en nitrógeno de zonasáridas en la cuencamediterránea.

19. Estado actual y desarrollo futuro de la red  Amplicación del número de parcelas en África (Niger, Mali y Burkina Faso) y China. •  Recoleccíón de nuevasmuestras de suelopara el análisis de la composición y estructura de lascomunidadesmicrobianasmediantetécnicasbasadas en el ADN (pirosecuenciación y PCR cuantitativa). •  Realización de un árbolfilogenético de todaslasespecies de plantasvascularesperennespresentes en lasparcelasmuestreadas (unas 1300). •  Recopilación de rasgosfuncionales de todaslasespecies de plantasvasculares. Análisis de laboratorioadicionales: fraccionamiento de materiaorgánica, análisisisotópicos (13C y 15N) del suelo y análisis de P total y K. Remuestreo de lasparcelascada 6 añosparaevaluarcambiostemporales.

20. Agradecimientos

21. Para másinformación Twitter: www.twitter.com/maestrelab www.twitter.com/biocomproject Páginas web: http://www.escet.urjc.es/biodiversos/espa/investigacion/biocom/ http://www.escet.urjc.es/biodiversos/espa/personal/fernando/ index.html http://www.maestrelab.blogspot.com Contacto: fernando.maestre@urjc.es