Análisis dendroclimático y modelización cartográfica de la respuesta climática de Fagus sylvatica en su crecimiento, en un sector de la montaña cantábrica central

Víctor Lallana Llorente

Resumen

La amplia distribución del haya común (Fagus sylvatica) en Europa revela su gran adaptación a diversas condiciones de temperatura y humedad. Este interesante aspecto permite explicar el contexto del objetivo principal del presente trabajo: realizar un análisis dendroclimático de la especie Fagus sylvatica en el valle de Polaciones (Cantabria), un área de transición entre un ambiente característico de tipo atlántico hacia las condiciones de otro más mediterráneo, en el límite meridional de su crecimiento. La metodología desarrollada parte del análisis de 25 cronologías locales de anillos de crecimiento muestreadas en diversas altitudes a lo largo del valle, generando a su vez, una cronología de referencia para el área de estudio. Posteriormente, se estiman los patrones de crecimiento y de respuesta a las variaciones climáticas a través de la función respuesta y de correlación y, se obtienen las variables mensuales más significativas en el crecimiento anual de la especie. Finalmente, estas se introducen en un Sistema de Información Geográfica (SIG) donde se modelizan cartográficamente en el gradiente altitudinal mediante análisis multivariante, teniendo en cuenta las diversas variables geográficas y topográficas que inciden en la variabilidad zonal de respuesta de la especie. Los resultados de los análisis y modelos cartográficos muestran que variables son más determinantes en el crecimiento anual de la especie y la distribución de la respuesta climática de ésta en función de las variables consideradas.


Palabras clave

Fagus sylvatica; dendrocronología; dendroclimatología; clima; Sistemas de Información Geográfica; R-Project; análisis multivariante; cartografía.

Texto completo:

PDF (2,62 MB) Estadísticas

Referencias


Agencia Estatal de Meteorología [AEMET] (2013). Datos termopluviométricos de la estación meteorológica de Uznayo (Cantabria). Madrid: Ministerio de Agricultura y Pesca, Alimentación y Medio Ambiente, AEMET, Delegación Territorial en Cantabria.

Agencia Estatal de Meteorología [AEMET] (2016). Visor del Atlas climático de la Península y Baleares, 1971-2000. Agencia Estatal de Meteorología, Ministerio de Medio Ambiente y Rural y Marino, Madrid, Instituto de Meteorología de Portugal. Disponible en: http://agroclimap.aemet.es/#

Babst, F., Poulter, B., Trouet, V., Tan, K., Neuwirth, B., Wilson, R.,… & Frank, D. (2013). Site- and species-specific responses of forest growth to climate across the European continent. Global Ecol. Biogeogr. 22, 706-717. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/geb.12023/full

Barigah, T.S., Charrier, O., Douris, M., Bonhomme, M., Herbette, S., Améglio, T.,…& Cochard, H. (2013). Water stress-induced xylem hydraulic failure is a causal factor of tree mortality in beech and poplar. Ann. Bot. 112, 1431-1437. https://doi.org/10.1093/aob/mct204

Biondi, F. (1993) Climatic signals in tree-rings of Fagus sylvatica L. from the central Apennines, Italy. Acta Oecologica, 14, 57-71. Recuperado de: https://www.researchgate.net/profile/Franco_Biondi/publication/279895651_Climatic_signals_in_tree_rings_of_Fagus_sylvatica_L_from_the_central_Apennines_Italy/links/5670624c08ae2b1f87ace379.pdf

Biondi, F. & Visani, S. (1996). Recent developments in the analysis of an Italian tree-ring network with emphasis on European beech (Fagus sylvatica L.). Tree Rings, Environment and Humanity. Dean J.S., Meko D.M., Swetnam T.W., eds. University of Arizona, Tucson. Radiocarbon, pp. 713-725. Recuperado de: http://wolfweb.unr.edu/homepage/fbiondi/Biondi&Visani1996.pdf

Bunn, A.G. (2008). A dendrochronology program library in R (dplR). Dendrochronologia, 26: 115-124. http://dx.doi.org/10.1016/j.dendro.2008.01.002

Cartoteca Regional Agraria [CRA] (2005). Mapa Edafológico hoja nº82. Escala 1:50.000. Santander: Gobierno de Cantabria, Centro de Investigación y Formación Agrarias (CIFA), Cartoteca Digital Agraria. Disponible en: http://www.cartotecaagraria.com/marc2.html

Centro Nacional de Información Geográfica [CNIG] (2012). Modelo Digital del Terreno LIDAR. Madrid: Ministerio de Fomento, Instituto Geográfico Nacional, Centro Nacional de Información Geográfica (CNIG). Disponible en: http://centrodedescargas.cnig.es/CentroDescargas/index.jsp

Cook, E. & Kairiukstis, L. (1990). Methods of Dendrochronology: Applications in the Environmental Sciences. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht.

Čufar, K., Prislan, P. & Gričar, J. (2008). Cambial activity and wood formation in beech (Fagus sylvatica) during the 2006 growth season. Wood Research, (53), 1-11. Recuperado de: http://eprints.gozdis.si/id/eprint/602

Di Filippo, A., Biondi, F., Čufar, K., De Luis, M., Grabner, M., Maugeri, M.,…& Piovesan, G. (2007). Bioclimatology of beech (Fagus sylvatica L.) in the Eastern Alps: spatial and altitudinal climatic signals identified through a tree-ring network. J. Biogeogr. 34, 1873-1892. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1365-2699.2007.01747.x/full

Di Filippo, A., Biondi, F., Maugeri, M., Schirone, B. & Piovesan, G. (2012). Bioclimate and growth history affect beech lifespan in the Italian Alps and Apennines. Global change biology, 18(3), 960-972. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1365-2486.2011.02617.x/full

Dittmar, C., Zech, W. & Elling, W. (2003). Growth variations of common beech (Fagus sylvatica L.) under different climatic and environmental conditions in Europe: a dendroecological study. Forest Ecology and Management, 173, 63-78. http://dx.doi.org/10.1016/S0378-1127(01)00816-7

Draper, N. R., & Smith, H. (2014). Applied regression analysis. John Wiley & Sons.

Drobyshev, I., Övergaard, R., Saygin, I., Niklasson, M., Hickler, T., Karlsson, M. & Sykes, M. T. (2010). Masting behaviour and dendrochronology of European beech (Fagus sylvatica L.) in southern Sweden. Forest Ecology and Management, 259(11), 2160-2171. http://dx.doi.org/10.1016/j.foreco.2010.01.037

Fang, J. & Lechowicz, M. J. (2006). Climatic limits for the present distribution of beech (Fagus L.) species in the world. Journal of Biogeography, 33(10), 1804-1819. http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-2699.2006.01533.x

Felicísimo Pérez, A. M. (1994): Modelos digitales del terreno. Introducción y aplicación en las ciencias ambientales, Pentalfa ediciones, Oviedo.

Fowler, J. & Cohen, L. (1999): Estadística básica en ornitología, SEO/Birdlife, Madrid.

Friedrichs, D. A., Trouet, V., Büntgen, U., Frank, D. C., Esper, J., Neuwirth, B. & Löffler, J. (2009). Species-specific climate sensitivity of tree growth in Central-West Germany. Trees, 23(4), 729-739. http://dx.doi.org/10.1007/s00468-009-0315-2

Fritts, H. C., Guiot, J., Gordon, G. A. & Schweingruber, F. (1990). Methods of calibration, verification, and reconstruction. In Methods of Dendrochronology. Springer, Netherlands. pp. 163-217. http://dx.doi.org/10.1007/978-94-015-7879-0_4

Fritts, H. C. (2012). Tree Rings and Climate. Academic Press, London.

Frochoso, M. (1990). Geomorfología del valle del Nansa. Servicio de Publicaciones de la Universidad de Cantabria, Santander.

Gómez, M., Roig. S. & Reque, J. A. (2008). Caracterización selvícola de los hayedos cantábricos: influencia de las condiciones de estación y los usos antrópicos. Investigación Agraria: Sistemas y Recursos Forestales, 17(2), 155-167. Recuperado de: http://www.inia.es/inia/contenidos/publicaciones/index.jsp?intranet=1&idcategoria=1359

González, I. G. & Eckstein, D. (2003). Climatic signal of earlywood vessels of oak on a maritime site. Tree Physiology, 23(7), 497-504. http://dx.doi.org/10.1093/treephys/23.7.497

Gottfried, M., Pauli, H., Futschik, A., Akhalkatsi, M., Barančok, P., Alonso, J. L. B., ... & Krajči, J. (2012). Continent-wide response of mountain vegetation to climate change. Nature Climate Change, 2(2), 111-115. http://dx.doi.org/10.1038/nclimate1329

Gray, S. T., Fastie, C. L., Jackson, S. T., & Betancourt, J. L. (2004). Tree-ring-based reconstruction of precipitation in the Bighorn Basin, Wyoming, since 1260 AD. Journal of Climate, 17(19), 3855-3865. https://doi.org/10.1175/1520-0442(2004)017%3C3855:TROPIT%3E2.0.CO;2

Grissino-Mayer, H. D. (2001). Evaluating crossdating accuracy: a manual and tutorial for the computer program COFECHA. Tree-ring research, 57(2), 205-221. Recuperado de: http://hdl.handle.net/10150/251654

Guiot, J. (1991). The bootstrapped response function. Tree Ring Bull, 51, 39-41. Recuperado de: http://hdl.handle.net/10150/262288

Gutiérrez, E. (1988). Dendroecological study of Fagus sylvatica L. in the Montseny Mountains (Spain). Acta Oecologica. Oecología Plantarum, vol 9, 301-309.

Gutiérrez, E. (2009). La dendrocronología: métodos y aplicaciones. En: Nieto, X i Cau, M.A. (Eds.). Arqueología nautica mediterrània Monografies del CASC. Generalitat de Catalunya, pp. 309-322

Harris, I. P. D. J., Jones, P. D., Osborn, T. J., & Lister, D. H. (2014). Updated high‐resolution grids of monthly climatic observations–the CRU TS3. 10 Dataset. International Journal of Climatology, 34(3), 623-642. http://dx.doi.org/10.1002/joc.3711

Herbette, S., Wortemann, R., Awad, H., Huc, R., Cochard, H., Barigah, T.S. (2010). Insights into xylem vulnerability to cavitation in Fagus sylvatica L.: phenotypic and environmental sources of variability. Tree Physiol. 30, 1448-1455. https://doi.org/10.1093/treephys/tpq079

Holmes, R. L. (1983). Computer-assisted quality control in tree-ring dating and measurement. Tree-Ring Bulletin 43: 51-67. Recuperado de: http://www.ltrr.arizona.edu/~ellisqm/outgoing/dendroecology2014/readings/Holmes_1983.pdf

Hughes M.K., Swetnam T.W. & Diaz H.F. (eds). (2011). Dendroclimatology: Progress and Prospects. Springer: Dordrecht.

Hutchinson, M. F. (1993). Development of a continent-wide DEM with applications to terrain and climate analysis, en Goodchild, M. F. et al. (eds.), Environmental Modeling with GIS, Oxford University Press, Nueva York, 392-399.

Instituto Geológico y Minero de España [IGME] (2014a). Mapa Geológico de la Comunidad Autónoma de Cantabria a escala 1:25.000. Santander: Gobierno de Cantabria; IGME. Recuperado de: http://mapas.cantabria.es/

Instituto Geológico y Minero de España [IGME] (2014b). Mapa Geomorfológico de la Comunidad Autónoma de Cantabria a escala 1:25.000. Santander: Gobierno de Cantabria; IGME. Recuperado de: http://mapas.cantabria.es/

Tercer Inventario Forestal Nacional [IFN3] (2008). Tercer Inventario Forestal Nacional. Madrid: Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente, Dirección General de Medio Natural y Política Forestal. Recuperado de: http://www.mapama.gob.es/es/biodiversidad/servicios/banco-datos-naturaleza/informacion-disponible/ifn3.aspx

Jump, A.S., Hunt, J.M. & Peñuelas, J. (2006). Rapid climate change-related growth decline at the southern range-ege of Fagus sylvatica. Global Change Biology, 12, 2163-2174. http://dx.doi.org/ 10.1111/j.1365-2486.2006.01250.x

Jump, A. S., Hunt, J. M. & Peñuelas, J. (2007). Climate relationships of growth and establishment across the altitudinal range of Fagus sylvatica in the Montseny Mountains, northeast Spain. Ecoscience, 14(4), 507-518. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1365-2486.2006.01250.x/full

Lebourgeois, F. (2005). Approche dendroécologique de la sensibilité du Hêtre (Fagus sylvatica L.) au climat en France et en Europe. Revue Forestiere Francaise, 1, 33-50. Recuperado de: http://hdl.handle.net/2042/5021

Lebourgeois, F., Breda, N., Ulrich, E. & Granier, A. (2005). Climate–tree-growth relationships of European beech (Fagus sylvatica L.) in the French Permanent Plot Network (RENECOFOR). Trees, 19, 385-401. http://dx.doi.org/10.1007/s00468-004-0397-9

McGuire, A. D., Ruess, R. W., Lloyd, A., Yarie, J., Clein, J. S., & Juday, G. P. (2010). Vulnerability of white spruce tree growth in interior Alaska in response to climate variability: dendrochronological, demographic, and experimental perspectives. This article is one of a selection of papers from The Dynamics of Change in Alaska’s Boreal Forests: Resilience and Vulnerability in Response to Climate Warming. Canadian Journal of Forest Research, 40(7), 1197-1209. https://doi.org/10.1139/X09-206

Michelot, A., Bréda, N., Damesin, C. & Dufrêne, E. (2012a). Differing growth responses to climatic variations and soil water deficits of Fagus sylvatica, Quercus petraea and Pinus sylvestris in a temperate forest. Forest ecology and management, 265, 161-171. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2011.10.024

Michelot, A., Simard, S., Rathgeber, C., Dufrêne, E. & Damesin, C. (2012b). Comparing the intra-annual wood formation of three European species (Fagus sylvatica, Quercus petraea and Pinus sylvestris) as related to leaf phenology and non-structural carbohydrate dynamics. Tree physiology, 32(8), 1033-1045. https://doi.org/10.1093/treephys/tps052

Ninyerola, M., Roure, J. M. & Pons, X. (2005). Atlas climático digital de la Península Ibérica: metodología y aplicaciones en bioclimatología y geobotánica. Bellaterra: Centre de Recerca Ecológica i Aplicacions Forestal. Recuperado de: http://opengis.uab.es/wms/iberia

Novak, K., De Luis, M., Saz, M. A., Longares, L. A., Serrano-Notivoli, R., Raventós, J. ... & Rathgeber, C. B. (2016). Missing Rings in Pinus halepensis–The Missing Link to Relate the Tree-Ring Record to Extreme Climatic Events. Frontiers in plant science, 7 (727), 1-11. Recuperado de: http://journal.frontiersin.org/article/10.3389/fpls.2016.00727/full

Packham, J.R., Thomas, P.A., Atkinson, M.D. & Degen, T., (2012). Biological Flora of the British Isles: Fagus sylvatica. J. Ecol. 100, 1557-1608. https://doi.org/10.1111/j.1365-2745.2012.02017.x

Peñuelas, J. & Boada, M. (2003). A global change‐induced biome shift in the Montseny Mountains (NE Spain). Global change biology, 9(2), 131-140. https://doi.org/10.1046/j.1365-2486.2003.00566.x

Peñuelas, J., Ogaya, R., Boada, M. & S Jump, A. (2007). Migration, invasion and decline: changes in recruitment and forest structure in a warming-linked shift of European beech forest in Catalonia (NE Spain). Ecography, 30(6), 829-837. https://doi.org/10.1111/j.2007.0906-7590.05247.x

Piovesan, G. & Schirone, B. (2000). Winter North Atlantic oscillation effects on the tree rings of the Italian beech (Fagus sylvatica L.). International Journal of Biometeorology, vol. 44, n° 3,121-127. https://doi.org/10.1007/s004840000055

Piovesan, G., Bernabei, M., Di Filippo, A., Romagnoli, M. & Schirone, B. (2003). A long-term tree ring beech chronology from a high-elevation old-growth forest of Central Italy. Dendrochronologia, 21(1), 13-22. https://doi.org/10.1078/1125-7865-00036

Piovesan, G., Biondi, F., Bernabei, M., Di Filippo, A. & Schirone, B. (2005a). Spatial and altitudinal bioclimatic zones of the Italian Peninsula identified from a beech (Fagus sylvatica L.) tree-ring network. Acta Oecologica, 27, 197-210. http://dx.doi.org/10.1016/j.actao.2005.01.001

Piovesan, G., Di Filippo, A., Alessandrini, A., Biondi, F. & Schirone, B. (2005b). Structure, dynamics and dendroecology of an old-growth Fagus forest in the Apennines. Journal of Vegetation Science, 16, 13-28. https://doi.org/10.1111/j.1654-1103.2005.tb02334.x

Plan Nacional de Ortofotografía Aérea [PNOA] (2014). Vuelo Fotogramétrico Digital de la Comunidad Autónoma de Cantabria. Sistema de referencia: EPSG 25830 (ETRS89), Tamaño de pixel: 0,25 m. Madrid: Ministerio de Fomento, Instituto Geográfico Nacional (IGN), Centro Nacional de Información Geográfica (CNIG). Recuperado de: http://centrodedescargas.cnig.es/CentroDescargas/buscadorCatalogo.do?codFamilia=02211

Prislan, P., Gričar, J., de Luis, M., Smith, K. T. & Čufar, K. (2013). Phenological variation in xylem and phloem formation in Fagus sylvatica from two contrasting sites. Agricultural and forest meteorology, 180, 142-151. http://dx.doi.org/10.1016/j.agrformet.2013.06.001

R Core Team (2013). R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. Recuperado de: http://www.R-project.org/.

Rozas, V. (2001). Detecting the impact of climate and disturbances on tree-rings of Fagus sylvatica L. and Quercus robur L. in a lowland forest in Cantabria, Northern Spain. Annals of Forest Science, 58, 237-251. http://dx.doi.org/10.1051/forest:2001123

Rozas, V. (2006). Caracterización y análisis de la señal climática en cronologías de Fagus sylvatica L. y Quercus robur L. en la región central de la Cornisa Cantábrica. Forest Systems, 15(2), 182-196. Recuperado de: http://hdl.handle.net/10261/46821

Rozas, V., Camarero, J. J., Sangüesa-Barreda, G., Souto, M. & García-González, I. (2015). Summer drought and ENSO-related cloudiness distinctly drive Fagus sylvatica growth near the species rear-edge in northern Spain. Agricultural and Forest Meteorology, 201, 153-164. http://dx.doi.org/10.1016/j.agrformet.2014.11.012

Rubino, D. L. & McCarthy, B. C. (2000). Dendroclimatological analysis of white oak (Quercus alba L., Fagaceae) from an old-growth forest of southeastern Ohio, USA. Journal of the Torrey Botanical Society, 240-250. https://doi.org/10.2307/3088761

Rubio, A., Blanco, A., Sanz, V. G., Sánchez, O. & Elena, R. (2003). Autoecología paramétrica de los hayedos de Castilla y León. Investigación agraria. Sistemas y recursos forestales, 12(1), 87-110. Recuperado de: https://recyt.fecyt.es/index.php/IA/article/view/2485

Scharnweber, T., Manthey, M., Criegee, C., Bauwe, A., Schröder, C. & Wilmking, M. (2011). Drought matters–Declining precipitation influences growth of Fagus sylvatica L. and Quercus robur L. in north-eastern Germany. Forest Ecology and Management, 262(6), 947-961. http://dx.doi.org/10.1016/j.foreco.2011.05.026

Schweingruber, F.H. (1990). Anatomy of European woods. An atlas for the identification of European trees, shrubs and dwarf shrubs. Berne: Paul Haupt.

Shi, C., Masson-Delmotte, V., Daux, V., Li, Z., Carré, M., & Moore, J. C. (2015). Unprecedented recent warming rate and temperature variability over the east Tibetan Plateau inferred from Alpine treeline dendrochronology. Climate Dynamics, 45(5-6), 1367-1380. https://doi.org/10.1007/s00382-014-2386-z

Speer, J. H. (2010). Fundamentals of tree-ring research. University of Arizona Press.

Stokes, M.A. & Smiley, T.L. 1968. An Introduction to Tree-ring Dating. The University of Chicago Press, Chicago.

Takahashi, K., Tokumitsu, Y. & Yasue, K. (2005). Climatic factors affecting the tree-ring width of Betula ermanii at the timberline on Mount Norikura, Central Japan. Ecological Research, 20(4), 445-451. https://doi.org/10.1007/s11284-005-0060-y

Tegel, W., Seim, A., Hakelberg, D., Hoffmann, S., Panev, M., Westphal, T. & Büntgen, U. (2014). A recent growth increase of European beech (Fagus sylvatica L.) at its Mediterranean distribution limit contradicts drought stress. European Journal of Forest Research, 133(1), 61-71. https://doi.org/10.1007/s10342-013-0737-7

Tejedor, E., Saz, M. Á., Cuadrat, J. M., Esper, J. & de Luis, M. (2017). Temperature variability in the Iberian Range since 1602 inferred from tree-ring records. Climate of the Past, 13(2), 93-105. https://doi.org/10.5194/cp-13-93-2017

Vavrcik, H., Gryc, V., Mensik, L. & Baar, J. (2013). Xylem formation in Fagus sylvatica during one growing season. Dendrobiology, 69. http://dx.doi.org/10.12657/denbio.069.008

Vicente-Serrano, S. M., Saz-Sánchez, M. A. & Cuadrat, J. M. (2003). Comparative analysis of interpolation methods in the middle Ebro Valley (Spain): application to annual precipitation and temperature. Climate research, 24(2), 161-180. https://doi.org/10.3354/cr024161

von Wuehlisch, G. (2008). EUFORGEN Technical Guidelines for Genetic Conservation and Use for European Beech (Fagus sylvatica). Bioversity International, Rome, Italy.

Weisberg, S. (1985). Applied Linear Regression, 2nd ed., John Wiley, New York.

Wigley, T. M., Briffa, K. R. & Jones, P. D. (1984). On the average value of correlated time series, with applications in dendroclimatology and hydrometeorology. Journal of climate and Applied Meteorology, 23(2), 201-213. http://dx.doi.org/10.1175/1520-0450(1984)023<0201:OTAVOC>2.0.CO;2

Willmott, C. J. (1982). Some comments on the evaluation of model performance. Bulletin of the American Meteorological Society, 63(11), 1309-1313. http://dx.doi.org/10.1175/1520-0477(1982)063%3C1309:SCOTEO%3E2.0.CO;2

Yamaguchi, D. K. (1991). A simple method for cross-dating increment cores from living trees. Canadian Journal of Forest Research, 21(3), 414-416. https://doi.org/10.1139/x91-053




DOI: https://doi.org/10.14198/INGEO2017.67.11





Copyright (c) 2017 Víctor Lallana Llorente

Licencia de Creative Commons
Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial 4.0 Internacional.