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 la estepa patagónica. 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, 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 contraladas 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, Chubut.

  • Reservorios de agua y capacitancia hidráulica en plantas. 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 olivos 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). Aunque la principal zona productiva de olivos se encuentra en la Región de Cuyo, en los últimos años se ha extendido su cultivo a mayores latitudes, donde las temperaturas son marcadamente inferiores. 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 cinco 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. El objetivo final es poder determinar y caracterizar a las variedades más adecuadas 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.

English version

Welcome to the Ecophysiological and Biophysical Research Group where we study the physiological responses of plants to environmental variability and resource availability and how they, in turn, affect water and carbon fluxes in the ecosystem. Our research includes various aspects of plant functioning including responses to drought, low temperatures, nutrients, grazing and insect-herbivory at different scales, ranging from leaves to natural and agro-ecosystems. Our goal is also apply and improve our understanding about physiological and ecosystem processes to solving real-world problem such as water management or introduction of new crops in arid regions. Our studies contribute to a better understanding and prediction of responses to changing climate and changes in land-use. We use a variety of approaches from large-scale and long-term experiments in the field to controlled greenhouse and laboratory experiments. Different tools are applied, including eddy covariance technique, isotopic analysis, gas exchange, sapflux methods, remote sensing, surface and groundwater.

Projects

1-Water and carbon fluxes in Patagonian steppes

2-Water storages and hydraulic capacitance in woody species

3-Effects of grazing on steppe ecosystems

4-Water sources for plants: groundwater-surface water and atmospheric water

5-Resistance to freezing in woody plants

6-Plant-animal interaction: effects of herbivory on water transport and gas exchange in fruit trees

7-Physiology of Patagonian cacti