El rol funcional de la vegetación de zonas áridas y su influencia en procesos eco-hidrológicos bajo un enfoque a diversas escalas.

Abstract

"Las zonas áridas representan grandes, complejos y muy diversos ecosistemas que cubren alrededor del 40% de la superficie terrestre. En general todas las zonas áridas comparten la característica de ser sitios con altas tasas de evapotranspiración potencial y una alta heterogeneidad espaciotemporal en la precipitación, dando como resultado patrones diversos en la cobertura vegetal presente combinados con espacios de suelo expuesto denominados interespacios. Esta matriz específica de cobertura vegetal intercalada con interespacios ejerce una gran influencia sobre los procesos ecohidrológicos tales como la escorrentía y la infiltración del agua. Por lo tanto se sugiere que la riqueza y diversidad de especies serán influenciadas por la orientación de la pendiente y ubicación geográfica dentro del paisaje. De la misma manera la forma en que el paisaje esté estructurado en interacción con la orientación y topografía influyen en los procesos ecohidrológicos a nivel de los ecosistemas y comunidades vegetales. El objetivo de este estudio es examinar el efecto de factores de estado orientación de la pendiente, topografía en la riqueza de las especies vegetales y en la funcionalidad del paisaje considerando comunidades dominados por arbustos y gramíneas. A escala de las dos comunidades dominantes se compararon el efecto de cuatro tipos de parches de vegetación y tres tipos sin vegetación en procesos ecohidrológicos; esta parte del estudio se realizó únicamente en las comunidades con orientación de la pendiente al norte. El estudio se llevó acabo en un rancho privado con pastoreo moderado en Santo Domingo, San Luis Potosí. La riqueza de las especies vegetales difirió entre la orientación norte con 26 especies y la sur con 20 especies (P=0.014). El índice de diversidad fue distinto, considerando las dos orientaciones, 1.25 para el norte y 1.17 para el sur (P=0.002). Mientras que las laderas orientadas hacia el norte presentaron el doble de número de parches por transecto en la zona dominada por pastizal que en el matorral, en la orientación sur el efecto fue el opuesto, ahí se presentaron más parches en la zona dominada por matorral que en la zona dominada por el pastizal (P=0.0002). Considerando el área de parches, en general con exposición al norte fue mayor en los matorrales que en los pastizales, y con exposición al sur mayor en los pastizales que los matorrales (P=0.0002). En los pastizales, los parches de vegetación formados por gramíneas produjeron menores tasas de escorrentía (P=0.005) y menos sedimentos (P=0.002) que los interespacios. Entre los diversos tipos de interespacio, las biocostras retardaron al doble de tiempo el inicio de la escorrentía (P=0.002) y redujeron significativamente la tasa pico (P=0.005) y promedio (P=0.001) de escorrentía, así como la producción de sedimentos (P=0.003) sobre micrositios de suelo desnudo o de suelo con fragmentos de roca. En la comparación del funcionamiento de todos los parches a nivel de especies, la especie nativa Buchloe dactyloides presentó consistente y significativamente respuestas eco hidrológicas diferentes, retardó el inicio de la XXV escorrentía (P=0.002) redujo las tasas pico (P=0.002) y promedio (P=0.001) de escorrentía, presentó una mayor infiltración de agua (P=0.003) y menor pérdida de suelos (P=0.002) comparado con la especie exótica Melinis repens y las arbustivas Dalea bicolor y Mimosa aculeaticarpa. Los esfuerzos de monitoreo sirven para examinar el efecto de la vegetación en la funcionalidad del paisaje. Los resultados confirman que un potencial manejo de ganado debería buscar incrementar el número y área de los parches de la especie Buchloe dactyloides y que las costras biológicas de suelo prevalecen en los interespacios. Un análisis funcional del paisaje a escala local y topográfica permitió entender el papel de arbustos y gramíneas en procesos ecohidrológicos."

"Drylands represent vast, complex and diverse ecosystems covering 40% of the global land mass. All drylands have two fundamental characteristics in common: high rates of evapotranspiration and high spatiotemporal heterogeneity in precipitation, together generating discontinuous vegetation cover and areas of open vegetation-free soil called interspaces. This open vegetation structure and specific cover types of interspaces may greatly influence ecohydrological processes such as infiltration in dryland ecosystems. Hence, in dryland landscape with pronounced topography the number and size of vegetation patches together with interspace characteristics determine distinct dryland hydrological functional responses. The objective of this study was to examine the effects of the state factors orientation and topography on the richness of plant species and on the functionality of landscapes considering pant communities dominated by shrubs and grasses. At the scale of two plant community types, we compared the effect of four vegetation patch types and three interspace microsites on ecohydrological processes; this aspect of the study was only conducted in the north-exposed plant communities. This study was conducted in a private rangeland with moderate grazing in Santo Domingo, San Luis Potosi. Species richness differed between North (26) and South (20) exposed slopes (P= 0.014); also the diversity index differed with 1.25 in the North and 1.17 in the South slopes (P= 0.002). While N-exposed slopes presented twice as many vegetation patches per transect in grasslands than shrub-dominated communities, S-exposed slopes presented more patches in shrub-dominated communities than in grasslands (P=0.0002). Patch area, however was larger in N-exposed shrublands than grasslands and larger in S-exposed grasslands than shrublands (P=0.0002). Grass patches produced lower runoff rates (P=0.005) and less sediment (P=0.002) than their associated interspaces. Among all interspace types, biocrusts clearly slowed down the initiation of runoff (P=0.002), reducing the maximum (P=0.005) and average (P=0.001) rates of runoff and sediment production (P=0.003) compared to bare soils and rocky soils. Comparing the functionality of vegetated patches, patches covered with the native species Buchloe dactyloides significantly delayed the beginning of runoff (P=0.002), reduced the peak (P=0.002) and average (P=0.001) amount of runoff as well as favoring the local water budget by allowing greater depths of infiltration (P=0.003) and less soil losses (P=0.002) compared to other species present on the site. The exotic species Melinis repens although physiologically and morphologically similar to Buchloe dactyloides exhibited hydrological responses comparable with Mimosa aculeaticarpa and Dalea bicolor, the dominating shrub species in the landscape. Careful monitoring efforts serve to examine the effects of the vegetation on landscape functionality. Our results confirm that potential adaptive management of livestock should aim at increasing patch number and area of Buchloe dactyloides and by reclaiming open interspace areas with biocrust. A landscape level functional analysis including local scale and topographic aspects, allows relating the role of shrubs and grasses in ecohydrological processes."