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Existe un consenso creciente respecto al papel del agua y la sequía en la determinación de la respuesta de los ecosistemas terrestres al cambio climático, basado en la elevada sensibilidad de los bosques a cambios en el régimen hidrológico. Los cambios en el funcionamiento de árboles y bosques han sido identificados como algunas de las principales amenazas a las que nos enfrentamos. Estos cambios abarcan desde respuestas casi-instantáneas a nivel del metabolismo y fisiología foliares hasta cambios a nivel demográfico y de composición de especies. Es especialmente importante anticipar los efectos del cambio climático a las escalas de paisaje y regional, dado que es a estas escalas donde se implementan las políticas forestales y se deciden las acciones de manejo. Además, incrementar nuestra capacidad de predecir la respuesta de los bosques a la sequía implica considerar distintas escalas temporales.

Las respuestas a corto plazo (horas-días) giran en torno a la regulación de la conductancia estomática y la fotosíntesis. Las respuestas a más largo plazo (meses-años) incluyen la plasticidad y aclimatación a nivel de asignación de recursos y caracteres hidráulicos y metabólicos. Finalmente, restricciones de carácter evolutivo modelan la co-variación de caracteres funcionales entre especies y determinan la variedad de estrategias exitosas a nivel de ciclos vitales.

Los objetivos generales de la propuesta son (i) desarrollar y testar hipótesis fisiológicas que combinan la optimización instantánea del intercambio de gases con los procesos de aclimatación a la sequía a más largo plazo; y (ii) implementar estos desarrollos teóricos en un modelo forestal de poblaciones estructuradas y aplicarlo a la predicción de la dinámica forestal frente al cambio climático a escala regional.

Proponemos realizar este programa combinando análisis empíricos de bases de datos globales (nuevas y existentes) (WP1), manipulaciones experimentales para investigar los procesos de plasticidad y aclimatación en un amplio conjunto de especies (WP2), tests de hipótesis alternativas en relación a la optimización estomática y estrategias de uso del agua basados en modelos fisiológicos detallados y datos empíricos (WP3 y WP4), y simulaciones a escala regional para predecir los efectos del clima en el funcionamiento y dinámica del bosque (WP5).

La propuesta contiene cuatro elementos especialmente novedosos: a) el uso de un nuevo y prometedor modelo de conductancia estomática y fotosíntesis para la simulación del intercambio de gases a escalas espaciales amplias; b) el uso de nuevas bases de datos globales para desarrollar teoría y modelos numéricos; c) el uso de técnicas innovadoras de metabolómica; y d) la implementación de desarrollos teóricos y datos empíricos en un modelo de dinámica forestal con poblaciones estructuradas, para ser aplicado a escala regional.

Dado que pretendemos mejorar nuestra capacidad de predecir dónde y cuándo es más probable que ocurran cambios en la dinámica y funcionamiento de los bosques, estaremos en disposición de proveer a gestores y políticos de información específica que permita mantener la provisión de servicios ecosistémicos y maximizar el papel de los bosques en la mitigación del cambio climático. La focalización de este proyecto en la modelización de los flujos de agua a distintas escalas permitirá una mejora en la evaluación de los impactos de distintos escenarios de cambio climático y de gestión en los recursos hídricos, de particular relevancia en el contexto Mediterráneo.

Finalmente, las predicciones sobre la variación diaria del contenido hídrico de las hojas a escala regional será esencial para estimar la variación de la humedad del combustible vivo y desarrollar herramientas operacionales para la evaluación del riesgo de incendio.