Análisis dendrocronológico e influencia climática en el crecimiento de tres especies de oyamel en Oaxaca, México.

Abstract

Los anillos de los árboles son una fuente indirecta que provee información retrospectiva de la respuesta del crecimiento de los bosques a los cambios climáticos. El análisis y comprensión de las relaciones entre el clima y el crecimiento de los árboles permitirá evaluar su respuesta ante los efectos del cambio climático global para su conservación y manejo, y para producir estimaciones cuantitativas de la variabilidad climática a diferentes escalas espaciales y temporales. Se consideraron tres especies de oyamel nativas de Oaxaca, México, con el objetivo de analizar su potencial dendrocronológico y la influencia climática en el crecimiento radial. La estructura de este documento se realizó en capítulos, tres de ellos son casos de estudio y fueron escritos en formato de manuscrito científico. Primer caso de estudio (capítulo I), se determinó el potencial dendrocronológico y la respuesta climática de Abies guatemalensis Rehder en Ixtlán de Juárez, Oaxaca. Se desarrollaron cronologías de madera temprana, madera tardía y de anillo total de 206 años (1810-2015). El crecimiento total del anillo estuvo limitado principalmente por la precipitación de invierno-primavera y por la temperatura máxima de primavera del año actual de crecimiento. En cambio, la cronología de la madera temprana sólo estuvo relacionado negativamente con la temperatura de noviembre del año previo, y la cronología de madera tardía con la temperatura máxima del mes de agosto del año en curso. Con las series de anillo total se reconstruyó la precipitación acumulada de febrero a abril, de los últimos 136 años (1880-2015), la cual mostró una periodicidad cuasi-cíclica de 2.2 y 3.8 años indicando una asociación con la variabilidad del El Niño-Oscilación del Sur (ENSO, por sus siglas en ingles). Las variaciones en el grosor de los anillos de los árboles de A. guatemalensis registran señales climáticas locales y regionales, por lo que son potencialmente una fuente indirecta para reconstrucciones climáticas, lo que permitirá extender en el tiempo los registros instrumentales para análisis más amplios de fluctuaciones en el clima y sus tendencias en esta región del país. Segundo caso de estudio (capítulo II) se desarrolló una cronología de ancho de anillo de Abies religiosa (Kunth) Schltdl. & Cham. en la Sierra Juárez de Oaxaca, México, que abarcó un período de 296 años (1720-2015). El análisis de correlación mostró una asociación positiva del crecimiento radial con la precipitación de invierno-primavera y una asociación negativa significativa con la temperatura máxima de primavera del año en curso, expresando que la disponibilidad de agua en primavera es el principal controlador de la variabilidad del crecimiento anual. Asimismo, se obtuvieron correlaciones negativas con el Índice Multivariado del ENSO (MEI) y el Índice Oscilación del Sur (SOI) durante invierno-primavera, lo que indica una teleconexión con el crecimiento de los árboles de esta región, particularmente durante los eventos El Niño. Los resultados obtenidos permitirán una mejor comprensión de la respuesta de los bosques de A. religiosa a la variabilidad climática del pasado en relación con futuros escenarios de cambio climático. La sensibilidad climática registrada en los anillos expresa su potencial para reconstruir las variaciones climáticas de baja y alta frecuencia en los bosques de alta montaña en esta región del país. Tercer caso de estudio (capítulo III), se demostró la datación cruzada anual de los anillos de Abies hickelii Flous & Gaussen y se desarrolló una cronología de 205 años (1811-2015) en la Sierra Sur de Oaxaca, México. La variabilidad de ancho de anillo se correlacionó positivamente con la precipitación de invierno-primavera y negativamente con la temperatura mínima de invierno. Asimismo, los modos a gran escala de la variabilidad climática como el índice Niño 3.4 e índice multivariado del ENSO durante los meses verano-invierno mostraron una teleconexión con las variaciones en el crecimiento de los árboles, particularmente en eventos El Niño con una disminución en crecimiento de los anillos. Los resultados obtenidos mejoraran la comprensión de cómo la variabilidad del clima puede afectar el crecimiento radial, así mismo, demuestran la importancia de esta especie para reconstruir las variaciones climáticas en los bosques nativos de alta montaña en la región sur de México. _______________ DENDROCRONOLOGICAL ANALYSIS AND CLIMATIC INFLUENCE ON THE GROWTH OF THREE SPECIES OF FIR IN OAXACA, MEXICO. ABSTRACT: Tree-rings are an indirect source that provides retrospective information on the response of forest growth to climate change. The analysis and understanding of the relationships between climate and tree growth will help evaluate their response to the effects of global climate change for their conservation and management, and to produce quantitative estimates of climate variability at different spatial and temporal scales. Three fir species from Oaxaca, Mexico, were selected with the aim of analyzing their dendrochronological potential and the climatic influence on radial growth. This document was structured in chapters, three of them correspond to case studies and were written in scientific manuscript format. First case study (chapter I), the dendrochronological potential and climatic response of Abies guatemalensis Rehder in Ixtlán de Juárez, Oaxaca is determined. Chronologies of earlywood, latewood and total ring of 206 years (1810-2015) were developed. The total growth of the ring was limited mainly by the winter-spring precipitation and by the maximum spring temperature of the current year of growth. In contrast, the chronology of the earlywood was significantly negatively correlated with temperature of November of the previous year, and the chronology of late wood with maximum temperature of August of the current year. With the series of total ring the accumulated precipitation from February to April of the last 136 years (1880-2015) was reconstructed, which showed a quasi-cyclical periodicity of 2.2 and 3.8 years indicating an association with the El Niño-Southern Oscillation (ENSO). The variations in the thickness of the rings of the trees of A. guatemalensis register local and regional climatic signals, reason why they are potentially an indirect source for climatic reconstructions, this will extend in time the instrumental records for broader analyzes of fluctuations in climate and trends in this region of the country. Second case study (chapter II) a ring-width chronology of Abies religiosa (Kunth) Schltdl. & Cham. was developed in the Sierra Juárez of Oaxaca, Mexico, spanning the 296-years period 1720-2015. The correlation analysis showed a positive association of radial growth with winter-spring precipitation and a significant negative association with the maximum spring temperature of the current year, stating that the water availability in spring is the main driver of the variability of the annual growth. Likewise, negative correlations were obtained with Multivariate ENSO Index (MEI) and Southern Oscillation Index (SOI) during winter-spring, which indicates a teleconnection with the growth of trees in this region, particularly during El Niño events. The results obtained will allow a better understanding of the response of A. religiosa forests to the climatic variability of the past in relation to future climate change scenarios. The climatic sensitivity registered in the rings expresses its potential to reconstruct the low and high frequency climatic variations in high mountain forests in this region of the country. Third case study (chapter III), the annual cross dating of the Abies hickelii Flous & Gaussen rings was demonstrated and a 205-year chronology (1811-2015) was developed in the Sierra Sur of Oaxaca, Mexico. Ring width variability was positively correlated with winter-spring precipitation and negatively with minimum winter temperature. Also, the large-scale modes of climate variability such as Niño 3.4 index and Multivariate ENSO Index during the summer-winter months showed a teleconnection with the variations in tree growth, particularly in El Niño events with a decrease in growth of the rings. The results obtained will improve the understanding of how climate variability can affect radial growth, likewise, demonstrate the importance of this species to reconstruct the climatic variations in native high mountain forests in the southern region of Mexico.