Nutrient Limitations of Carbon Uptake: From Leaves to Landscapes in a California Rangeland Ecosystem

Los controles ejercidos por los nutrientes sobre los patrones y procesos del ecosistema han sido ampliamente estudiados en la Reserva Biológica de Jasper Ridge, un ecosistema de pastizales naturales de California que ha sido bien estudiado. Aquí hacemos una revisión de dichos trabajos desde la hoja de una planta hasta la escala de paisaje, con la intención de desarrollar una compresión más profunda de las interacciones Carbono (C)-nutrientes de dicho ecosistema. A la escala de una hoja varios trabajos realizados en varias especies vegetales han revelado una fuerte correlación positiva entre la concentración de nitrógeno (N) y las tasas máximas de fotosíntesis. Esta relación, que subsecuentemente ha sido observada a nivel global, puede ser explicada por las necesidades nutritivas de la maquinaria fotosintética. En consonancia con esta restricción fisiológica local, se ha comprobado que la disponibilidad de N limita la captura de carbono de los ecosistemas de pastizales naturales de California. En algunos casos el fósforo (P) (y N más P) también limita la productividad - particularmente en suelos de serpentina, subrayando la importancia del material originario en la regulación de la captura de carbono a escalas de paisaje. La dinámica de nutrientes también es afectada por la herbivoría, que aparentemente acelera los ciclos de N y P en el corto plazo (años), pero podría resultar en una limitación de nutrientes para la producción vegetal en el más largo plazo (décadas). Experimentos realizados en Jasper Ridge simulando cambio global también han proporcionado una comprensión más profunda de las interacciones C-nutrientes en pastizales. En particular, varios experimentos de campo han demostrado que la duplicación de la concentración actual de CO2 de la atmósfera no necesariamente estimula la producción de los pastizales de California; más bien, la intensidad y el sentido de las respuestas en PPN a la duplicación de la concentración de CO2 varía con los años y las condiciones ambientales. Mientras que la deposición simulada de N estimula la PPN, la combinación de N más CO2 no necesariamente incrementa la producción más allá de la adición de N solamente. Los procesos de retroalimentación pobremente comprendidos que vinculan a las plantas, los microbios, y la disponibilidad de P podrían ser responsables de la variación en la respuesta de los pastizales de California a incrementos en la concentración de CO2 atmosférico. Concluimos que las interacciones entre C, N y P aparentan ser particularmente vitales en la conformación de los patrones de productividad de los pastizales naturales de California y la capacidad de este ecosistema de almacenar C adicional en el futuro.