Procesos ecológicos intervinientes en la invasión de Nassella trichotoma en el pastizal serrano del sistema de Ventania

Abstract

La alteración de procesos ecológicos tales como la dinámica de las interacciones biológicas, el ciclado de nutrientes y la dispersión de propágulos por parte de disturbios como el sobrepastoreo, promueve la ocurrencia de invasiones biológicas. En el caso de los pastizales naturales del sistema serrano de Ventania, el sobrepastoreo ha producido el reemplazo de gramíneas palatables por comunidades con alta representatividad de gramíneas no palatables como Nassella trichotoma. Esta especie posee características que explicarían su comportamiento invasor, por ejemplo: evitación del pastoreo, tolerancia a la defoliación a través de la elaboración de una alta densidad de macollos, alta producción y frecuencia de semillas en el banco del suelo, entre otros. A pesar de lo mencionado, el conocimiento sobre cómo los procesos ecológicos vinculados a los atributos de N. trichotoma intervienen en el incremento de su representatividad en su rango de hábitats de origen es incierto. Por tanto, el objetivo general de esta tesis es contribuir al entendimiento del proceso de invasión de N. trichotoma en el pastizal serrano del Sistema de Ventania a través del análisis de las características y requerimientos de esta especie en los distintos estadios de su ciclo de vida. Los objetivos específicos de esta tesis fueron (1) cuantificar y describir el patrón de distribución espacial de N. trichotoma en el banco de semillas del suelo en áreas con diferente abundancia de la especie, (2) evaluar el reclutamiento de plántulas de N. trichotoma y de una gramínea palatable en parches de vegetación dominados por una u otra especie y bajo distintas intensidades de defoliación, (3) determinar las relaciones de competencia entre N. trichotoma y especies palatables del pastizal serrano bajo distintos niveles de intensidad y selectividad de defoliaciones (mecanismo de competencia), (4) evaluar la productividad de biomasa aérea de N. trichotoma bajo distintos niveles de intensidad de defoliación (mecanismo de tolerancia), y (5) determinar la variación temporal en la concentración de proteína y de fibra en los tejidos foliares de N. trichotoma en plantas sometidas a distintos niveles de defoliación. La metodología utilizada comprendió muestreos de banco de semillas, siembra de semillas, estudios de competencia mediada por la defoliación y análisis de calidad nutritiva de las muestras. La densidad de semillas en el banco del suelo fue relativamente elevada a todos los niveles de abundancia estudiados. El reclutamiento de N. trichotoma fue mayor en micrositios con bajos niveles de competencia aérea en comparación con una especie palatable. Al mismo tiempo, N. trichotoma presentó un cierto grado de tolerancia a la defoliación y, contrario a lo postulado, la defoliación selectiva sobre gramíneas palatables creciendo en competencia aparente con N. trichotoma no parecería beneficiar a esta última en la competencia interespecífica. Por último, los resultados no apoyaron la hipótesis que el disturbio por defoliación mejora la calidad de N. trichotoma, al menos a las intensidades de defoliación aplicadas en el presente estudio. Los resultados obtenidos aportan evidencia a que N. trichotoma presenta mecanismos ecológicos que le otorgarían a la misma un carácter invasor y atributos de especie estrés/disturbio tolerante.

The alteration of ecological processes such as dynamics of biological interactions, nutrient cycling and propagule dispersal by disturbances such as overgrazing, promotes the occurrence of biological invasions. In the case of natural grasslands of the Ventania mountain system, overgrazing has led to the replacement of palatable grasses by communities with high representativity of non-palatable grasses such as Nassella trichotoma. This species has characteristics that may explain its invasive behavior, for instance: grazing avoidance mechanism, certain degree of tolerance to defoliation relaying on the elaboration of a high density of tillers, high production and frequency of seeds in the soil seed bank, among others. In spite of the aforementioned, information about how ecological processes linked to attributes of N. trichotoma intervene in increasing their representativeness in its region of origin is lacking. The specific objectives of this thesis were (1) to quantify and describe the spatial distribution pattern of N. trichotoma propagule density in the soil seed bank in areas with different species abundance in the established vegetation, (2) to evaluate the recruitment of seedlings of N. trichotoma and a palatable grass species in microsites located in patches of vegetation dominated by one or another species and under different intensities of defoliation, (3) to determine the competition relationships between N. trichotoma and a palatable species under different levels of intensity and selectivity of defoliation (competition mechanism), (4) to evaluate the standing biomass productivity of N. trichotoma under different levels of defoliation intensity (tolerance mechanism), and (5) to determine the temporal variation of physicochemical quality of foliar tissue of N. trichotoma under different intensities of defoliation. The methodology included seed bank sampling, seed sowing, competition studies mediated by defoliation and nutritional quality analysis of the samples. Seed density in the soil bank was relatively high at all abundance levels. The recruitment of N. trichotoma was higher at microsites with low levels of aerial competition in comparison to the palatable species. At the same time, N. trichotoma presented a certain degree of tolerance to defoliation and, contrary to expectations, selective defoliation on palatable grasses growing in apparent competition with N. trichotoma did not benefit the latter in interspecific competition. Finally, the results did not support the hypothesis that defoliation increases the chemical quality of N. trichotoma, at least at the intensities of defoliation applied in the present study. The results obtained provide evidence that N. trichotoma presents ecological mechanisms that may explain its invasive character and attributes of a stress/tolerant species.