Estrategias de uso y adquisición de recursos en plantas y su efecto sobre procesos ecosistémicos asociados a los ciclos del carbono y nitrógeno en ecosistemas áridos

In arid environments, limiting resources can act as filters that modulate plant strategies, and ultimately lead to changes in community structure. The fast-slow plant economics spectrum hypothesis (fs-PES) states that in areas with more nutrient availability, plants should exhibit a fast resource ac...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor: Delpiano Lastra, Cristian Andrés
Tipo de recurso: tesis doctoral
Estado:Versión publicada
Fecha de publicación:2020
País:Chile
OAI Identifier:oai:repositorio.anid.cl:10533/246549
Acceso en línea:https://hdl.handle.net/10533/246549
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Palabra clave:Ciencias Naturales
Otras Ciencias Naturales
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description In arid environments, limiting resources can act as filters that modulate plant strategies, and ultimately lead to changes in community structure. The fast-slow plant economics spectrum hypothesis (fs-PES) states that in areas with more nutrient availability, plants should exhibit a fast resource acquisition strategy, whereas in resource-poor environments plants should exhibit a slow resource acquisition strategy, which prioritizes conservation of resources over growth. Changes in plant acquisition strategy may also influence soil microbial composition and activity. This latter would be linked to differences in the quantity and quality of leaf and root litter that different plant species entering into the soil. Finally, this plant-soil interaction can have profound effects on ecosystem functionality, for example, over the control of the decomposition process. The main objective of this study is to test the generality of the fs-PES in shrub communities of the Atacama Desert distributed along nutrients gradients, their effects on soil microorganisms and finally on the decomposition of organic matter. I characterized different above- and below-ground functional traits of 10 to 15 dominant shrub species in four sites with similar climatic conditions, but located in different soil types at the least arid locality. I estimate the abundance and enzymatic activity of soil microbes under the four most abundant species of each site. Finally, I conducted a field decomposition experiment using the leaf and root litter of the most abundant plant species of the community. In the nutrient gradient, leaf changes were associated with the fs-PES, shifting from communities with more acquisitive strategies to communities with more conservative strategies with increasing nutrient limitation. No such pattern of co-variation was observed for roots. Both bacterial and fungal abundance and their metabolic activity were connected to changes in the resource acquisition strategies of plants communities. Particularly, I found a greater abundance of bacteria associated with a fast strategy. Finally, the decomposition of leaf and root litter was linked to soil nutrient availability, the nutrient content of leaf and root litter and Fungi:Bacteria ratio.
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spelling UNIVERSIDAD DE LA SERENADelpiano Lastra, Cristian Andrés2020https://hdl.handle.net/10533/246549http://purl.org/coar/access_right/c_abf2Otras Ciencias NaturalesCiencias NaturalesEstrategias de uso y adquisición de recursos en plantas y su efecto sobre procesos ecosistémicos asociados a los ciclos del carbono y nitrógeno en ecosistemas áridosSqueo Porcile, Francisco AntonioDelpiano Lastra, CristianUNIVERSIDAD DE LA SERENAChileDelpiano Lastra, Cristian Andrés2021-03-05T14:36:40Z2022-08-16T16:45:52Z2021-03-05T14:36:40Z2022-08-16T16:45:52Z2020In arid environments, limiting resources can act as filters that modulate plant strategies, and ultimately lead to changes in community structure. The fast-slow plant economics spectrum hypothesis (fs-PES) states that in areas with more nutrient availability, plants should exhibit a fast resource acquisition strategy, whereas in resource-poor environments plants should exhibit a slow resource acquisition strategy, which prioritizes conservation of resources over growth. Changes in plant acquisition strategy may also influence soil microbial composition and activity. This latter would be linked to differences in the quantity and quality of leaf and root litter that different plant species entering into the soil. Finally, this plant-soil interaction can have profound effects on ecosystem functionality, for example, over the control of the decomposition process. The main objective of this study is to test the generality of the fs-PES in shrub communities of the Atacama Desert distributed along nutrients gradients, their effects on soil microorganisms and finally on the decomposition of organic matter. I characterized different above- and below-ground functional traits of 10 to 15 dominant shrub species in four sites with similar climatic conditions, but located in different soil types at the least arid locality. I estimate the abundance and enzymatic activity of soil microbes under the four most abundant species of each site. Finally, I conducted a field decomposition experiment using the leaf and root litter of the most abundant plant species of the community. In the nutrient gradient, leaf changes were associated with the fs-PES, shifting from communities with more acquisitive strategies to communities with more conservative strategies with increasing nutrient limitation. No such pattern of co-variation was observed for roots. Both bacterial and fungal abundance and their metabolic activity were connected to changes in the resource acquisition strategies of plants communities. Particularly, I found a greater abundance of bacteria associated with a fast strategy. Finally, the decomposition of leaf and root litter was linked to soil nutrient availability, the nutrient content of leaf and root litter and Fungi:Bacteria ratio.Los desiertos son ecosistemas extremos donde la escasez en la disponibilidad de agua y nutrientes puede modificar, las estrategias de adquisición y uso de recursos de las comunidades, a través del compromiso que tienen las plantas en la asignación de recursos limitados a crecimiento o a supervivencia. La hipótesis de espectro de economía de recursos plantea que aquellos sitios con menor disponibilidad de nutrientes, estén dominados por especies con estrategias que tiendan a la conservación de recursos, y medida que la disponibilidad aumenta, la estrategia dominante se desplace hacia una de rápida adquisición y utilización de recursos. Cambios en las estrategias de las plantas, también pueden determinar la calidad de detrito (hojarasca, raíces finas) que las plantas producen, influenciando la composición y función de las comunidades microbianas del suelo, ya que se considera al detrito, la principal fuente de energía que los microorganismos del suel consumen. En general comunidades con estrategia conservativa, producen un detrito de menor calidad, lo que favorecería una comunidad microbiana del suelo dominada por hongos. En tanto bajo una estrategia adquisitiva, la dominancia cambiaría hacia una de bacterias, ya que el detrito producido por las plantas con esta estrategia, sería más lábil y con una mayor calidad. Cierto consenso ha emergido, respecto al profundo efecto que podrían tener las estrategias de adquisición y uso de recursos de las comunidades sobre procesos y servicios ecosistémicos. Sin embargo, existen procesos como la descomposición de la materia orgánica que dependen también de las comunidades microbiológicas presentes en el suelo. Específicamente, hongos y bacterias del suelo son considerados un componente clave en el proceso de descomposición, al ser capaces de degradar compuestos ricos en carbono y nitrógeno, permitiendo que estén disponibles los nutrientes necesarios para el desarrollo de las plantas. Así por ejemplo, una mayor abundancia de bacteria y una relación hongo:bacteria (H:B) más baja en el suelo, han sido vinculados a una alta tasa descomposición de materia orgánica lábil, mientras que una mayor abundancia de hongos a una reducción en las tasas de descomposición. En zonas caracterizadas por bajos niveles de disponibilidad de recursos, como los desiertos, estimar el proceso de descomposición es de enorme relevancia, ya que promueve la formación de suelo y permite la conservación y el reciclaje de nutrientes en los ecosistemas. En esta tesis evalué a una escala de paisaje, donde el clima es relativamente constante, si cambios en la disponibilidad de nutrientes dado por distintos tipos de suelos, generan cambios en las estrategias de adquisición y uso de recursos de las comunidades arbustivas del Desierto de Atacama (capítulo 1), como estos cambios modifican la composición y funcionamiento de los microorganismos del suelo (capítulo 2), y si en conjunto, comunidades de arbustos y microorganismos del suelo, pueden determinar el proceso de descomposición de la materia orgánica en el matorral árido costero del Desierto de Atacama (capítulo 3). Los resultados indican que 1) variaciones en la disponibilidad de nutrientes, generan cambios en las estrategias de los ensambles de arbustos del Desierto de Atacama desde adquisitivo en suelo con más nutrientes a conservativo en suelos más empobrecidos en hojas, pero no así en raíces; 2) que cambios en la composición y actividad enzimática de los microorganismos del suelo se vinculan a la disponibilidad de nutrientes del suelo y a las estrategias de adquisición de recursos de las comunidades de plantas, asociándose una mayor abundancia de bacterias a una estrategia adquisitiva de plantas; y finalmente 3) la descomposición en hojarasca y raíces muestran una asociación a las estrategias de recursos de las plantas y a la composición de la microbiota del suelo y su actividad enzimática. En ese sentido, los modelos estimativos del proceso de descomposición están vinculados al contenido de nutrientes en el suelo, a los contenidos de nutrientes de la hojarasca y raíces y a la relación H:B. Los hallazgos de este estudio indican en general que la disponibilidad de nutrientes en el suelo puede a través de cambios en las comunidades de plantas, modificar procesos ecosistémicos a escala de paisaje. El desarrollo de experimentos que complemente los resultados de este estudio de carácter observacional, podrían ayudar a entender mejor el efecto de los nutrientes sobre las estrategias de las plantas y mejorar la resolución de los modelos que estiman la descomposición en ecosistemas de desierto.21150334https://hdl.handle.net/10533/246549instname: Conicytreponame: Repositorio Digital RI2.0info:eu-repo/grantAgreement//21150334info:eu-repo/semantics/dataset/hdl.handle.net/10533/93488info:eu-repo/semantics/openAccessAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Chilehttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/cl/Ciencias NaturalesOtras Ciencias NaturalesEstrategias de uso y adquisición de recursos en plantas y su efecto sobre procesos ecosistémicos asociados a los ciclos del carbono y nitrógeno en ecosistemas áridosinfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionTesisTesishttps://hdl.handle.net/10533/246549579592a4-15a9-45b7-9b48-33da6b30458avirtual::48842-1579592a4-15a9-45b7-9b48-33da6b30458avirtual::48842-1THUMBNAILTesis Doctoral Cristian Delpiano.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg5672https://repositorio.anid.cl/bitstreams/161d9c7d-13b2-4b84-b40a-52ff7f90eaf6/download6f8b0fa1757beb75a9549db034a60a18MD51TEXTTesis Doctoral Cristian Delpiano.pdf.txtExtracted texttext/plain250042https://repositorio.anid.cl/bitstreams/76f57cea-525d-4571-a606-23294068844c/download6b903d103b8697c11a4204fd98e5eef2MD52CC-LICENSElicense_rdfapplication/octet-stream1232https://repositorio.anid.cl/bitstreams/84589340-0b22-4324-bb58-cc4798334675/downloadf97bcfdf58f3e17b5cec231112dab5b1MD53LICENSElicense.txttext/plain1779https://repositorio.anid.cl/bitstreams/36211906-bc90-45e6-bc87-1ca324e09120/download593a6e7305c66c56041a9f9e15a649c1MD54ORIGINALTesis Doctoral Cristian Delpiano.pdfTesis Doctoralapplication/pdf11195329https://repositorio.anid.cl/bitstreams/22d0f32c-9f52-427d-8518-2447d056ae8a/downloadd7bb2396a39ac84a45cb418b3b6107fbMD5510533/246549oai:repositorio.anid.cl:10533/2465492023-07-24 04:55:28.769http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/cl/info:eu-repo/semantics/openAccesshttps://repositorio.anid.clRepositorio ANIDaletelier@anid.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