Nuestros estudios se focalizan en comprender las respuestas de las plantas a la variabilidad ambiental, a la disponibilidad de recursos y a la interacción con animales. Del mismo modo, estamos interesados en evaluar como las plantas afectan los flujos de agua y carbono de los ecosistemas. Incluimos varios aspectos del funcionamiento de las plantas, tales como las respuestas a la sequía, a las bajas temperaturas, a los nutrientes, al pastoreo o a la herbivoría por insectos. Nuestra meta es aplicar y mejorar el conocimiento de los procesos fisiológicos y ecológicos a la resolución de problemas reales como el manejo del agua y la introducción de nuevos cultivos en regiones áridas. Del mismo modo trabajamos para contribuir a predecir las respuestas de los ecosistemas al cambio climático y en el uso de la tierra. Estos objetivos son alcanzados realizando un estudio integral de procesos a diferentes escalas espaciales, temporales y de organización con experimentos a campo o en condiciones controladas de vivero o de laboratorio. Constituimos un grupo multidisciplinario, por lo que aplicamos conceptos y herramientas de la fisiología, ecología, biofísica, micro-meteorología, geología y eco-hidrología.

Proyectos del laboratorio

Flujos de agua y carbono en ecosistemas patagónicos. A pesar de la importante superficie que los ecosistemas áridos-semiáridos cubren en la superficie de Argentina, particularmente en la Región Patagónica representan el 85% de su área, las interacciones entre la vegetación y la atmósfera han sido escasamente estudiadas. Los ecosistemas áridos y semiáridos son especialmente vulnerables al cambio climático, en el cual uno de los principales componentes es el cambio en los patrones de precipitación. Pequeñas variaciones en los flujos de CO2 asociadas a la disponibilidad de agua pueden tener considerables efectos sobre el ciclo de carbono del ecosistema. En este proyecto se evalúa, a escala de ecosistema, la evapotranspiración y el intercambio neto de carbono y se determina los efectos de los cambios en la disponibilidad de agua y nutrientes. Para ello aplicamos la técnica de covarianza de vórtices (Eddy covariance) para lo cual disponemos de una torre con equipamientos de micro- meteorología y analizamos la reflectancia espectral de superficie a partir de imágenes y, a una escala espacial menor, con sensores espectrales in situ. Se estudia la dinámica espacio temporal del contenido volumétrico de agua en el suelo y de los niveles freáticos, la respiración del suelo, la evaporación y transpiración, la productividad, el intercambio neto de carbono, la dinámica de crecimiento de raíces y biomasa aérea, así como la tasa de fotosíntesis, entre otros aspectos. Algunos de estos estudios se realizan en un experimento a largo plazo y bajo condiciones controladas de disponibilidad de agua y nutrientes que consta de 20 parcelas de 25 x 25 m. Este experimento se realiza en el Campo Experimental Rio Mayo, dependiente del INTA, en el oeste de Chubut.

• Reservorios de agua y capacitancia hidráulica en plantas de estepas y bosques. El flujo de agua a través del continuo suelo-planta-atmósfera depende de la demanda de agua desde la atmósfera y de la disponibilidad de agua en el suelo. El transporte de agua a larga distancia es muchas veces modelado usando una analogía con la ley de Ohm del transporte de corriente en un circuito eléctrico y que asume un flujo en estado estacionario y por lo tanto una resistencia constante. Sin embargo, las plantas no solo actúan como una vía para el transporte de agua desde el suelo a la atmósfera, sino que tanto las raíces, como los tallos y las hojas, pueden contener reservorios internos de agua que se cargan y descargan con una dinámica compleja. Actualmente se reconocen las condiciones de estado no estacionario del flujo de agua en plantas y se incorpora formalmente a la capacitancia en modelos que describen el transporte de agua en plantas. Estos reservorios de agua y su capacitancia (la cantidad de agua que puede ceder el tejido en función de los cambios en su potencial hídrico) pueden amortiguan los déficit hídricos diarios y estacionales. En este proyecto evaluamos la capacidad de almacenamiento de agua y su significado funcional en especies arbustivas de la estepa patagónica y en árboles de bosques templados y subtropicales. Se determina el contenido de agua de los tallos con sensores de capacitancia (en el dominio de frecuencias), las micro-variaciones en diámetro con dendrómetros electrónicos, el potencial hídrico de hojas y tallos, así como el flujo de agua en troncos y ramas con sensores de disipación de calor constante.

• Efectos del pastoreo ovino en ecosistemas de estepas. El pastoreo constituye la práctica de uso de la tierra más extendida alrededor del mundo. Las estepas patagónicas tienen cargas animales altas desde finales del Siglo XIX. Mientras los efectos del pastoreo ovino sobre aspectos estructurales de la vegetación en estos ecosistemas son relativamente bien conocidos, hay escasa información sobre el impacto en los procesos eco-hidrológicos y sobre los flujos de CO2. Dados los cambios en la cobertura y composición de especies vegetales y el incremento en la compactación del suelo como resultado del pastoreo ovino, se evalúan los efectos sobre las reservas de agua en el suelo, la evaporación, y la transpiración de pastos y arbustos utilizando una “open top chamber”, así como características hidráulicas de hojas y tallos. Por otro lado se determinan los cambios en la respiración del suelo a lo largo de un gradiente de intensidad de pastoreo con un sistema de intercambio de gases.

• Fuentes de agua para las plantas: agua superficial, agua subterránea, agua atmosférica. La caracterización del flujo de agua a lo largo del continuo suelo-planta–atmósfera considerando al agua del suelo como única fuente y a la atmósfera como único sumidero constituye una verdadera simplificación del proceso. Las fuentes de agua utilizadas por las plantas, incluyen además del agua superficial y del agua de las napas freáticas, el agua de rocío y el agua de pequeños pulsos de lluvia. En ecosistemas áridos donde la demanda evaporativa puede exceder a las precipitaciones debido a la escasez de éstas, sumado a otros factores ambientales que favorecen la evaporación como son los fuertes y frecuentes vientos, el agua de los horizontes superficiales no está disponible en forma permanente y no es suficiente para mantener el funcionamiento de todo el ecosistema. Así, los pulsos de lluvia o los periodos de rocío pueden constituir importantes fuentes de agua para plantas de ecosistemas áridos. Para ello, las plantas deben poseer adaptaciones que permitan capturar el agua directamente desde las hojas. En este proyecto se evalúa la capacidad de las especies de la estepa patagónica para absorber agua por la superficie foliar y cuáles características foliares contribuyen al aprovechamiento de esta fuente de agua. Por otra parte se caracterizan los patrones de absorción de agua por las raíces. Se realizan análisis isotópicos de las diferentes fuentes de agua y del interior de los tejidos vegetales, determinaciones de flujo de agua por técnicas de pulso de calor tanto en raíces como en peciolos o pequeñas ramas, de la dinámica del contenido de agua en el suelo, del grado de humectabilidad de las hojas, entre otras.

• Resistencia a las bajas temperaturas y sequía en cultivos y especies nativas de la estepa y bosques patagónico. El conocimiento de los mecanismos de resistencia a algún factor físico o biológico en particular, además de permitir comprender los mecanismos de adaptación y predecir las respuestas a futuros cambios en las condiciones ambientales, en los que se prevé que las anomalías climáticas tiendan a acentuarse, puede ser aplicado a cultivos para la selección o mejora de las especies o variedades más adecuadas para condiciones ambientales particulares. En este estudio trabajamos con especies nativas del bosque andino patagónico y la estepa y con especies con interés para su cultivo en la Región Patagónica como el olivo (Olea europaea) y el lúpulo. Las bajas temperaturas constituyen uno de los factores esenciales que explican la distribución de las especies en los principales hábitat, por lo que el grado de resistencia al frío representa uno de los criterios de selección a tener en cuenta en los programas de introducción de nuevos cultivos en una región. Actualmente estamos estudiado los mecanismos involucrados en la resistencia al frio de diferentes variedades de olivos cultivadas en Argentina bajo las condiciones de campo de la región costera de Patagonia Central y la interacción con el déficit hídrico. Asimismo analizamos la respuesta del olivo al riego con agua de reuso.  El objetivo final es poder determinar y caracterizar a las variedades más adecuadas de olivo y lúpulo para su cultivo en esta región de la Patagonia que permita la generación de emprendimientos productivos alternativos.

• Interacción planta-animal en especies frutícolas: efectos sobre el transporte de agua, intercambio de gases y productividad. Los procesos determinantes del crecimiento de las plantas, tales como el intercambio gaseoso incluyendo la fotosíntesis, la transferencia de vapor de agua y la respiración pueden ser afectadas por la herbivoría. El cultivo de cerezos (Prunus avium L.), es una de las escasas actividades agrícolas que se encuentra actualmente en plena expansión en la Patagonia Sur y constituye un factor muy relevante para el desarrollo regional. Caliroa cerasi L. es un himenóptero de la familia Tenthredinidae comúnmente llamada “babosita del peral”. La larva de este insecto se alimenta del parénquima foliar de especies de Pyrus y Prunus preferentemente dejando solamente las nervaduras y la cutícula inferior de las hojas (esqueletización). Las hojas se secan, quedando la mayor parte retenida en el árbol, el que toma aspecto de “quemado”. Las pérdidas de área foliar pueden alcanzar hasta el 80% en pleno verano luego de sucesivos ataques. Generalmente el ciclo de vida tiene dos a tres generaciones por año. Una de las problemáticas actuales en los montes de cerezas de la Patagonia Sur radica en un creciente aumento del daño de las plantas de cerezo por este insecto. Se evalúan los efectos morfo-fisiológicos de la oviposición y defoliación por Caliroa cerasi, sobre tres variedades de cerezos (Bing, Lapins y Van) y que pueden afectar la productividad.

• Fisiología de especies de cactáceas más australes del mundo. Los cactus están adaptados a condiciones extremadamente áridas y cálidas y muestras un amplio rango de características anatómicas y fisiológicas que les permite conservar el agua. Aunque muchas especies no sobreviven a muy bajas temperaturas, algunas se encuentran en regiones donde las temperaturas mínimas pueden ser inferiores a -10 ^o Especies de Pterocactus y Maihueniopsis se encuentran al sur de la Prov, de Chubut y norte de Santa Cruz, representado su límite de distribución sur. Estudiamos los mecanismos (cambios químicos y fisiológicos) de aclimatación a la sequía de verano  y a las bajas temperaturas observadas durante el invierno.

• Alternativas económicas sustentables para la Patagonia Árida: cultivo del lúpulo para el agregado de valor a la industria artesanal regional. El objetivo general del proyecto es implementar el cultivo del lúpulo en áreas de la Patagonia árida, fuera de la Comarca Andina, su actual área de cultivo. El objetivo considera el aprovechamiento integral del cultivo, tanto de sus conos para el agregado de valor a la producción de cerveza artesanal local como para la elaboración de pan regional gales, así como el de sus hojas para la producción de abono orgánico a utilizarse en el propio cultivo. Con este objetivo se fortalecerá la diversificación de la economía local generando muy rápidamente (solo son necesarios 6 meses desde la plantación hasta la cosecha) fuentes de trabajo y agregando valor a la industria artesanal de productos regionales. Al mismo tiempo que las actividades científicas son realizadas promoviendo procesos educativos de transferencia directa al nivel medio y universitario en los cuales estudiantes de escuelas técnicas/ orientadas harán uso de prácticas agroecológicas sustentables en virtud de un ambiente sostenible. Los objetivos específicos de este proyecto incluyen 1-la evaluación de la productividad hídrica y de la productividad en términos de la biomasa y calidad de conos y  calidad y la biomasa de hojas) 2-la transferencia al sector productivo introduciendo al mercado regional este cultivo y 3-realizar una integración multinivel de la investigación científica (universidad – escuelas secundarias orientadas y/o técnicas). Tenemos convenios con cervecerías locales de la región del Valle inferior del Rio Chubut (Cerveceria FFerm 360, con el Centro Arturo Roberts (Ministerio de Desarrollo Social, Prov. del Chubut) donde se encuentra la plantación, y con escuelas técnicas)

Financiamiento

FONCyT - CONICET - UNPSJB - CFI - Prov. del Chubut

Cooperación

Dr. Guillermo Goldstein (Instituto de Ecologia, Genètica y Evoluciòn, CONICET-UBA)

Dra. Piedad Cristiano (Instituto de Ecologia, Genètica y Evoluciòn, CONICET-UBA)

Dra. Paula Campanello (Fac Ing. UNPSJB-Esquel)

Dra. Mercedes Bustamante (Universidad de Brasilia)

Dra. Michell Holbrook (Universidad de Harvard)

Dr. Guang-You Hao (Academia de Ciencias China, Instituto of Applied Ecology)