Paleoecología de dos puntos calientes de la biodiversidad : los parques nacionales de Doñana y Sierra Nevada

Abstract

Las series de datos paleoecológicos proporcionan información a escalas temporales lo suficientemente amplias como para identificar patrones y procesos de cambio ecológico útiles para guiar las estrategias de manejo y conservación de la naturaleza. La aplicación de un marco temporal más amplio para el conocimiento de los patrones y procesos ecológicos es especialmente relevante en aquellos lugares en los que se concentra la diversidad. Dentro de la cuenca mediterránea destacan dos puntos calientes de la biodiversidad: el parque nacional de Doñana, ubicado en un ambiente costero, y el parque nacional de Sierra Nevada, ubicado en un ambiente de montaña, ambos localizados en el sur de la península Ibérica. En esta tesis doctoral se presentan dos nuevos registros paleoecológicos para el parque nacional de Doñana y un nuevo registro paleoecológico para el parque nacional de Sierra Nevada con el objetivo de i) aumentar la resolución taxonómica y cronológica de la información paleoecológica disponible para sur de la península Ibérica, ii) reconstruir la dinámica de distintos tipos de vegetación frente a diferentes perturbaciones ambientales, iii) identificar los rasgos ecosistémicos que han contribuido a la existencia y mantenimiento de altos niveles de biodiversidad en los dos parque nacionales, y iv) poner en valor la utilidad de los datos paleoecológicos para la biología de la conservación. Los registros paleoecológicos obtenidos en el parque nacional de Doñana han permitido la reconstrucción de la historia de la vegetación de las marismas del Guadalquivir (Lucio de la Cancela de la Aulaga, LuCA) entre hace 9900 hasta hace 6500 años, y de un humedal estacional (Laguna de El Sopetón, ElSo) durante tres periodos discontinuos del Holoceno. El origen del archivo ambiental de LuCA está relacionado con el cierre y la terrestrialización del estuario del río Guadalquivir. Además, dos tsunamis puntúan su registro sedimentario durante el Holoceno temprano. El registro paleoecológico de LuCA reconstruye la estabilidad del paisaje costero durante el Holoceno temprano, a pesar de la ocurrencia de los dos eventos de alta energía, en contraposición con la reconstrucción de un alto dinamismo durante el Holoceno medio en el que los cambios en la configuración de los sistemas terrestres se reflejan en diferentes estados en las comunidades acuáticas. Por otro lado, el archivo ambiental de ElSo presenta tres paquetes de origen orgánico intercalados entre capas arenosas. Los paquetes orgánicos evidencian el desarrollo de un suelo hidromorfo entre hace 6900 hasta hace 6500 años, y dos fases de humedal en época histórica (40-350 AD y 1550 AD-presente). El registro paleoecológico de ElSo proporciona información sobre la relación entre la configuración y movilidad de los sistemas dunares con la dinámica de la biodiversidad a escalas terrestre y acuática. Este dinamismo en la configuraciñon de los sistemas dunares evidencia la existencia de un estado basal dinámico, por lo que las medidas de conservación de los ecosistemas en el entorno de Doñana no han de basarse en estados basales fijos. Los dos registros paleoecológicos obtenidos en Doñana ponen de manifiesto el papel que juegan las aguas subterráneas como elemento conector entre los sistemas terrestres y acuáticos. El registro paleoecológico obtenido en el parque nacional de Sierra Nevada (Laguna de la Mosca, LdlMo) ha permitido la reconstrucción de la dinámica de la vegetación en un ambiente de montaña durante los últimos 8400 años. La reconstrucción muestra cómo los pinares sufrieron una transición hacia un bosque mixto de pinos y quercíneas de características submediterráneas en respuesta a la atenuación de la estacionalidad hace 7300 años. Posteriormente, las formaciones submediterráneas de pinos y quercíneas colapsaron drásticamente hacia una vegetación abierta dominada por quercíneas perennifolias tras la intensificación de la aridificación hace 4200 años. Las diferencias ecológicas en la estructura y funcionamiento de los bosques mixtos submediterráneos en comparación con la de los pinares significaron una respuesta tipo umbral a los eventos de incendio de hace 4200 años y el establecimiento de una vegetación esclerófila. Este registro también contribuye al reconocimiento de la descarga de aguas subterráneas como mecanismo de atenuación de la aridez climática, influyendo en la respuesta de la vegetación a distintos pisos altitudinales. En su conjunto, los tres registros paleoecológicos obtenidos en los dos puntos calientes de la biodiversidad y presentados en esta tesis doctoral ponen de manifiesto la importancia de la provisión continuada de agua líquida para el mantenimiento de las elevadas tasas de biodiversidad presentes en los parques nacionales de Doñana y Sierra Nevada. Asimismo, los hallazgos ponen de manifiesto la importancia que tienen las aproximaciones paleoecológicas para la obtención de escenarios ecológicos que pueden ser usados como análogos para entender el impacto que podrían tener las proyecciones futuras de cambio global en los bosques a escala peninsular. Finalmente, se pone en valor la importancia que tiene la incorporación de la aproximación paleoecológica como marco teórico de base empírica para la planificación y diseño de medidas de conservación de la biodiversidad. Palaeoecological data-series provide information at long temporal scales allowing the identification of ecological patterns and processes useful to inform the setup of strategies for the management and conservation of nature. The application of a longer-term approach for the understanding of patterns and processes of ecological change is especially relevant in those settings where biodiversity concentrates. Two southern Iberian biodiversity hotspots stand out within the Mediterranean basin: the Doñana National Park, located in a coastal environment, and the Sierra Nevada National Park, located in a mountain environment. This doctoral dissertation presents two new palaeoecological records for the Doñana National Park and one new palaeoecological record for the Sierra Nevada National Park aiming i) to increase the taxonomic and chronological resolution of the available palaeoecological information of the southern Iberian Peninsula, ii) to reconstruct the dynamics of different vegetation formations to a variety of environmental disturbances; iii) to identify the ecological traits contributing to the existence and maintenance of high biodiversity levels at both National Parks, and iv) to assess the usefulness of palaeoecological data for biological conservation purposes. The palaeoecological records obtained at the Doñana National Park reconstruct the vegetation history of the marshlands at the mouth of the Guadalquivir river (Lucio de la Cancela de la Aulaga, LuCA) from 9900 to 6500 cal. yr BP, and of a seasonal wetland (Laguna de El Sopetón, ElSo) along three discontinuous periods during the Holocene. The origin of the LuCA environmental archive is linked to the sedimentary infilling and enclosure of the estuary of the Guadalquivir river. In addition, two tsunamis punctuate the LuCA sedimentary record during the Early Holocene. The LuCA palaeoecological record features stable upland and marshland landscapes during the Early Holocene, despite the occurrence of the two high-energy events. This stability contrasts with the reconstruction of a very dynamic Middle Holocene when changes in the upland systems reflect in the aquatic communities. On the other hand, the ElSo environmental archive shows three organic packages separated by sandy layers that provide evidence for the development of a hydromorphic soil from 6900 to 6500 cal. yr BP, and two wetland phases in historical times (AD 40-350 and AD 1550-present). The ElSo palaeoecological record links the configuration and mobility of the sandy substrate with the upland and wetland diversity dynamics. The dune system dynamism evidences the existence of a dynamic baseline condition, so conservation measures on Doñana’s ecosystems should not consider fixed baselines. Both Doñana palaeoecological records demonstrate the importance of the groundwater dynamics as connecting elements between the upland and aquatic systems. The palaeoecological record obtained at the Sierra Nevada National Park (Laguna de la Mosca, LdlMo) reconstructs the vegetation dynamics in a mountainous environment for the last 8400 years. The reconstruction shows how the Early Holocene pine forests transitioned towards mixed Pinus-Quercus submediterranean forests as a response to a decrease in seasonality 7300 years ago. Subsequently, the pine-oak submediterranean forests drastically collapsed towards an open landscape dominated by evergreen Quercus formations after an aridity crisis 4200 years ago. The ecological differences in the structure and functioning of the mixed submediterranean forests compared to the pinelands meant a threshold response to the fire events 4200 years ago, provoking the establishment of a Mediterranean sclerophyllous vegetation. This record also contributes to the recognition of groundwater discharges as a buffering mechanism against climatic aridity, influencing the response of the vegetation at different altitudinal belts. Overall, the three palaeoecological records obtained at two biodiversity hotspots and presented in this doctoral dissertation portray the importance of the continuous provision of liquid water in the maintenance of the high biodiversity levels at both the Sierra Nevada and the Doñana National Parks. Likewise, the findings show the importance that the palaeoecological approach has for obtaining ecological scenarios that could be used as analogous to understanding the impact that forecasted global change could have on Iberian forests. Finally, the value of incorporating a palaeoecological approach as an empirically-based theoretical framework for the planning and design of biodiversity conservation measures is emphasised.