Ecología de la senescencia foliar en plantas de ecosistemas áridos.

Abstract

La senescencia foliar es un proceso importante en la dinámica del mantillo superficial del suelo y la circulación de los nutrientes en los ecosistemas. Distintas especies vegetales construyen diferentes tipos de hojas dependiendo de sus estrategias de asignación de carbono y conservación de nitrógeno. Es probable que estas estrategias se traduzcan en diferencias en la cantidad y calidad del mantillo foliar aportado al suelo. Por ello, el objetivo de esta tesis es analizar los patrones de senescencia foliar y producción de mantillo de especies de pastos perennes, arbustos caducifolios y arbustos siempre-verdes del Monte patagónico y sus interrelaciones con los patrones de asignación de C y conservación de N. La hipótesis general de trabajo postuló que la temporalidad, cantidad y calidad del mantillo foliar que producen las especies que coexisten en un ambiente árido se asocia a los patrones de asignación de C y conservación de N. Se seleccionaron doce especies dominantes de las tres formas de vida de plantas (pastos perennes, arbustos siempre-verdes y arbustos caducifolios) y se analizaron los atributos relevantes en las estrategias de asignación de C y de conservación de N, y en la senescencia. Posteriormente, se evaluaron las interrelaciones entre los atributos. Las estrategias de asignación de C de las especies se caracterizaron a través de la masa por unidad de área foliar (MFA), la longevidad y la concentración de metabolitos secundarios (lignina y fenoles solubles) en las hojas verdes; mientras que las estrategias de conservación de N se caracterizaron a través de la reabsorción de N. Para evaluar la senescencia se analizó la variación temporal del proceso de senescencia y de la biomasa de hojas caídas y la calidad del mantillo foliar producido. No se encontró relación entre la eficiencia de reabsorción de N y los compuestos secundarios pero sí entre la eficiencia de reabsorción de N y la concentración de N en las hojas verdes. Se observó que los patrones de caída del mantillo se relacionaron con las características de las hojas verdes. Las especies con hojas poco longevas y bajos valores de MFA y compuestos secundarios presentaron un pulso masivo de caída de mantillo foliar asociado con la estación seca. En cambio, la caída del mantillo foliar de las especies con hojas longevas y altos valores de MFA y compuestos secundarios ocurrió más gradualmente. Asimismo, la producción anual de mantillo estuvo asociada positivamente con el índice de área foliar y la cobertura interna del canopeo. Los resultados de esta tesis revelan que existe una amplia variación entre las especies en la calidad y cantidad de mantillo que producen y que esta variación se relaciona con las estrategias de asignación de C y conservación de N. Sin embargo, no se identificaron patrones de estos atributos propios de cada forma de vida. Por el contrario, especies de distintas formas de vida mostraron solapamiento de estas características entre ellas. En conclusión, la diversidad de estrategias de las especies de plantas características del Monte patagónico se vieron reflejadas en los patrones de caída de mantillo y en los atributos de las hojas senescentes, por lo cual podrían ejercer un control especie-específico sobre las pérdidas, la liberación y el ciclado del N ya sea a través del aporte de una reducida masa de mantillo foliar con concentraciones elevadas de N fácilmente descomponible por los microorganismos del suelo o de una masa grande de mantillo recalcitrante a la descomposición con altas concentraciones de compuestos secundarios (lignina o fenoles solubles).

Leaf litterfall is a major pathway for nutrient return to the soil. Species may differ in leaf-litter chemistry and in the quantity and timing of leaf litterfall depending on their ntrinsic characteristics, particularly, those related to carbon allocation and nitrogen conservation strategies. The goal of this thesis was to analyze leaf litterfall patterns of dominant perennial grasses and shrubs (evergreen and deciduous) in the Patagonian Monte and their relationships with C allocation and N conservation strategies. The general hypothesis stated that the timing, quality and quantity of leaf litter produced by coexisting species in arid ecosystems are associated with the patterns of C allocation and N conservation. Twelve representative species of the three dominant life forms (evergreen shrubs, deciduous shrubs and perennial grasses) were selected and the attributes relevant in relation to the strategies of Callocation, N conservation, and senescence were evaluated. Further, the relationships among attributes were analyzed. C allocation strategies were characterized measuring mass per unit of leaf area, leaf longevity and concentration of secondary compounds (lignin and soluble phenols) in green leaves. N resorption efficiency was assessed to describe N conservation strategies. Senescence was evaluated by the temporal variation of leaf senescence and the mass and quality of leaf litterfall produced. N resorption efficiency was not related to the concentration of secondary metabolites but it was associated with N concentration in green leaves. The patterns of leaf litterfall were related to the attributes of green leaves. Species with short-lived leaves (low values of LMA and secondary compounds) produced a pulse of massive leaf litterfall on the dry season. In contrast, in species with longlived leaves leaf litterfall occurred gradually during the year. Moreover, the annual leaf-litterfall was positively related to plant traits such as leaf area index and internal plant cover. Results showed high variation in the quantity and quality of leaf litterfall among species and this variation were related to C allocation and N conservation strategies, irrespective of life forms. In conclusion, the diversity of species plant strategies in the Patagonian Monte was reflected in the patterns of leaf litterfall and in the attributes of senescent leaves. Accordingly, this could indicate a species-specific control on the losses, release and cycling of N through the contribution of low leaf litterfall mass with high N concentration and high decomposability or high recalcitrant leaf litterfall mass with high concentration of secondary compounds (lignin or soluble phenols).