Diversidad en rasgos fisiológicos (clorofila foliar, carotenoides y contenido de agua) del bosque como riqueza funcional en un vecindario radial de 90 m. Crédito:Universidad de Zurich
La productividad y estabilidad de los ecosistemas forestales dependen en gran medida de la diversidad funcional de las comunidades vegetales. Investigadores de la Universidad de Zurich han desarrollado un nuevo método para medir y mapear la diversidad funcional de los bosques a diferentes escalas, desde árboles individuales hasta comunidades enteras, utilizando sensores remotos por avión. Su trabajo allana el camino para futuras misiones aéreas y satelitales para monitorear la diversidad funcional global de las plantas.
Los estudios ecológicos han demostrado relaciones positivas entre la diversidad de plantas y el funcionamiento de los ecosistemas. Los bosques con una mayor diversidad funcional son generalmente más productivos y estables durante períodos prolongados que los bosques menos diversos. Las comunidades de plantas diversas muestran una mayor eficiencia y utilización de los recursos, mejora la productividad y estabilidad de los ecosistemas y puede hacer frente mejor a las condiciones ambientales cambiantes, un efecto seguro de la biodiversidad. También son menos vulnerables a las enfermedades, ataques de insectos, fuego y tormentas.
Nuevo método para estudiar ecosistemas forestales completos desde arriba
La diversidad funcional de las plantas se puede medir directamente mapeando rasgos morfológicos y fisiológicos seleccionados de un bosque desde arriba. En el pasado, Los rasgos funcionales de las plantas tenían que medirse mediante un trabajo de campo muy intensivo en mano de obra sobre el terreno. Este trabajo de campo se limitó a muy pocos rasgos medibles en parcelas más grandes o muchos rasgos en parcelas muy pequeñas o árboles individuales. Investigadores de la UZH y el Instituto de Tecnología de California / Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA han desarrollado un nuevo método de detección remota para mapear la diversidad funcional de los bosques desde pequeñas a grandes escalas. Independientemente de cualquier unidad de vegetación predefinida o información sobre especies y sin la necesidad de una calibración basada en el suelo.
El equipo de investigación aplicó sus métodos en la montaña Laegern, un ecosistema de bosque mixto templado ubicado cerca de Zurich, Suiza. "Con teledetección, tenemos la oportunidad única de estudiar ecosistemas forestales completos mediante el mapeo continuo de sus rasgos funcionales mirando desde arriba en las hojas del dosel del bosque en áreas muy grandes, "dice Michael Schaepman de los Laboratorios de Percepción Remota del Departamento de Geografía.
Composición espacial de los rasgos fisiológicos de la clorofila foliar, carotenoides y contenido de agua. La composición de color muestra la abundancia relativa de los tres rasgos en cada píxel de 6x6 m. Crédito:Universidad de Zurich
Los rasgos funcionales indican la actividad y el estado de salud de los árboles.
Con escaneo láser aéreo, Los científicos midieron las características morfológicas del dosel del bosque, como la altura del dosel, densidades de follaje y ramas. Estas medidas indican cómo el dosel capta la luz solar para asimilar el dióxido de carbono del aire y utilizar el carbono para crecer. En un dosel con una estructura más diversa, la luz puede extenderse mejor entre las diferentes capas verticales del dosel y entre las copas de los árboles individuales, permitiendo una captura de luz más eficiente. Los investigadores también caracterizaron el bosque con respecto a sus propiedades bioquímicas utilizando espectroscopía de imágenes en el aire. Midiendo cómo las hojas reflejan la luz en muchas bandas espectrales, pudieron derivar rasgos fisiológicos tales como el contenido de pigmentos foliares (clorofilas, carotenoides) y contenido de agua de las hojas. "Estos rasgos fisiológicos proporcionan información sobre la actividad y el estado de salud de los árboles. Podemos ver, por ejemplo, si un árbol sufre estrés hídrico, y qué estrategia de asignación de recursos sigue un árbol o cómo se adapta al medio ambiente, "Agrega Schaepman.
Patrones de diversidad observados consistentes con la topografía y el suelo
Los investigadores validaron su método comparando los resultados con las mediciones de campo a nivel de hoja, datos de inventario de parcelas a nivel de especie y bases de datos que proporcionan valores de características funcionales. Usando modelado por computadora, pudieron evaluar patrones de diversidad de rasgos morfológicos y fisiológicos en una amplia gama de escalas, desde la diversidad local entre árboles individuales hasta patrones a gran escala de comunidades de plantas siguiendo gradientes ambientales. El equipo encontró una fuerte relación entre los patrones de diversidad funcional observados y los factores ambientales como el suelo y la topografía, con menor diversidad en la cresta de la montaña en condiciones ambientales más duras, donde los árboles se adaptaron a lo seco, empinado, suelos poco profundos y rocosos.
Potencial para evaluar la diversidad funcional desde el espacio
"Con teledetección, ahora podemos medir y monitorear la diversidad de bosques, permitiéndonos observar cambios a gran escala y proporcionando información espacial para la conservación de la naturaleza y las estrategias de mitigación del cambio climático, "Michael Schaepman enfatiza. Dado que la metodología solo está limitada por la disponibilidad de sensores tecnológicos avanzados, Este trabajo allana el camino para futuras misiones aéreas y satelitales destinadas a monitorear la diversidad funcional global de las plantas desde el espacio.
