El rol de la fotodegradación en el reciclado del carbono en un ecosistema semiárido de la Patagonia, Argentina

Abstract

La fotodegradación ha sido identificada recientemente como un mecanismo clave que controla las pérdidas de carbono (C) en ecosistemas áridos y semiáridos. Sin embargo, aún quedan muchas preguntas sin responder relacionadas con su importancia relativa con respecto a la descomposición biótica, su variación estacional y sus consecuencias sobre el C del suelo. En esta tesis se evaluó el rol de la fotodegradación como control de la descomposición de la broza y sus efectos sobre el suelo en un ecosistema semiárido de la Patagonia argentina con una marcada estacionalidad de la precipitación. Para esto se llevaron a cabo distintos experimentos de descomposición en el campo y en condiciones controladas, que permitieron cuantificar los patrones del reciclado de C e identificar los mecanismos subyacentes. Los resultados mostraron que la radiación solar acelera la descomposición de la broza aérea en pie y en la superficie del suelo. Se demostraron efectos diferenciales de la radiación solar y la biota sobre la descomposición según la estación. Pero integrando los dos años que duró el experimento la radiación solar fue el control más importante de la descomposición. Además, la exposición a la radiación solar durante la estación seca aceleró la descomposición en la estación húmeda siguiente. La fotodegradación de la lignina y la liberación de compuestos carbonados lábiles parece ser el principal mecanismo detrás de la fotofacilitación, aunque otros procesos abióticos también contribuirían. En conjunto, estos resultados sugieren que la fotodegradación acelera el reciclado de C en este ecosistema y que, por sus efectos directos e indirectos, el C de la broza es liberado a la atmósfera sin pasar por el reservorio de C del suelo. También sugieren que la radiación solar podría ser un control importante de la descomposición, no sólo en zonas áridas, sino en cualquier ecosistema donde la radiación incidente es abundante.

Photodegradation has recently been identified as a key mechanism that controls carbon (C) turnover in arid and semiarid ecosystems. However, there remain many unanswered questions for its relative importance with respect to biotic decomposition, the consequences of climate seasonality, and effects on soil C. In this thesis, I evaluated photodegradation as a control on litter decomposition process and the consequences for soil C pools in a semiarid ecosystem of Patagonia, Argentina, with a marked seasonality of precipitation. For this, I conducted factorial manipulative decomposition experiments in the field and in under controlled conditions, which allowed to quantify patterns of carbon turnover and identifying the underlying mechanisms. Results showed that solar radiation accelerates aboveground litter decomposition both in standing litter and litter placed on the ground. I demonstrated differential effects of solar radiation and biota on decomposition in different seasons, but integrated over two years, solar radiation was the most important control on litter decomposition. Furthermore, exposure to solar radiation during the dry season accelerated decomposition in the following wet season, demonstrating strong photofaciliation effects under field conditions. Photodegradation of lignin and release of labile C compounds seem to be the main mechanism behind this photofacilitation, although other abiotic factors appear to contribute to increased aboveground decomposition. Taken together, these results suggest that photodegradation accelerates C turnover in this ecosystem and that, through direct and indirect effects on litter decomposition, litter C is released into the atmosphere without going through soil C pool. These results also suggest that solar radiation could be an important control on decomposition, not only in aridlands, but in any terrestrial ecosystem where incident solar radiation is abundant.