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Singularidad ecofisiológica de los rasgos fotosintéticos e hidráulicos de las plantas vasculares antárticas.
(Universidad de Concepción, 2024) Flores Branttes, Pedro Iván Lorenzo Arístides; Sáez, Patricia; Cavieres, Lohengrin
Deschampsia antarctica y Colobanthus quitensis son las únicas especies de plantas vasculares que han logrado colonizar naturalmente las condiciones climáticas extremas de la Antártida. Además de estar ampliamente distribuidas en casi toda la Antártida Marítima, desde los 62°S hasta los 68°S, D. antarctica se ha encontrado creciendo fuera de la Antártica, desde latitudes menores, alrededor de los 33°S, hasta la Patagonia, mientras que C. quitensis tiene una distribución más amplia a lo largo de toda la cordillera de los Andes (desde aproximadamente los 10°N hasta los 55°S). Bajo las condiciones antárticas, se ha reportado que la asimilación de carbono (AN) en ambas especies está limitada por la conductancia del CO2 a través del mesófilo foliar (gm), lo que está relacionado con características fuertemente xerofíticas como una alta masa foliar por área (LMA) y densidad foliar (LD), esenciales para sobrevivir en el severo clima antártico. Para sobrellevar esta restricción en la difusión del CO2 hacia los sitios de carboxilación en los cloroplastos, las propiedades cinéticas de la Rubisco de las especies antárticas muestran una alta especificidad por el CO2 (Sc/o) y altas tasas de recambio catalítico (kcatc). A pesar del conocimiento extenso sobre los rasgos fisiológicos de las plantas vasculares antárticas, persisten vacíos respecto a la singularidad de estos rasgos. Específicamente, se desconoce si estos rasgos están determinados exclusivamente por el clima antártico, haciéndolos únicos en las especies que crecen en la Antártica, o si también están presentes en poblaciones subantárticas de estas especies, así como en otras especies filogenéticamente relacionadas o que se consideran potenciales invasoras de la Antártica. El objetivo de esta tesis fue analizar las características fotosintéticas e hidráulicas de D. antarctica y C. quitensis creciendo en ambientes subantárticos y antárticos, así como las características de especies filogenéticamente relacionadas que crecen en climas extremos, incluyendo dos potenciales especies invasoras en la Antártica. Las evaluaciones incluyeron características anatómicas, rasgos funcionales fotosintéticos (gs, gm, vcmax) y características hidráulicas (Kleaf, max, o) en plantas cultivadas bajo diferentes regímenes térmicos. Nuestros resultados subrayan algunas singularidades en la adaptación de las plantas vasculares antárticas en respuesta a la temperatura, destacando su eficiencia hidráulica y capacidad fotosintética relacionada a ajustes anatómicos foliares.
Plan de autoprotección contra incendios forestales de pequeños y medianos propietarios en la microcuenca Raqui Alto, comuna de Arauco.
(Universidad de Concepción, 2024) Salgado Jahnsen, Gonzalo Dimitri; Rodríguez Leiva, Rolando; Peña Fernández, Eduardo
El continuo aumento en la ocurrencia y expansión de los incendios forestales se explica por condiciones climáticas, especialmente sequías prolongadas. Estas condiciones han aumentado la sequedad del combustible, junto con el aumento en su carga. Muchos de los incendios que afectan a nuestro país tienen características catastróficas, siendo muy difíciles de controlar y con graves consecuencias para la población, por lo que se denominan megaincendios. La ocurrencia de incendios catastróficos en la comuna de Arauco, Región del Biobío motivó el presente trabajo, cuyo objetivo principal es estudiar los riesgos a escala de microcuenca y proponer prácticas de prevención de incendios forestales. De igual forma se desarrollaron pilotos, con la colaboración de la Corporación Nacional Forestal y agricultores, en que se proponen prácticas preventivas para la defensa de casas y a nivel predial. Los análisis de las encuestas aplicadas informan que los agricultores tienen una alta percepción de riesgo y considera que las medidas de defensa de casas son adecuadas; sin embargo, las medidas de silvicultura preventiva en plantaciones forestales son insuficientes. Los principales problemas son falta de recursos, para ejecutar medidas de prevención de incendios forestales.
Percibiendo las invasiones biológicas: interés de las comunidades rurales en participar en programas de control comunitario de Pinus Radiata.
(Universidad de Concepción, 2024) Sánchez Fuentes, Pabla Catalina; Pauchard Cortés, Aníbal
Las zonas templadas se enfrentan actualmente a una crisis generalizada, relacionada con fenómenos climáticos extremos, sequías y graves incendios forestales que favorecen el establecimiento y la propagación de árboles no nativos invasores utilizados comercialmente, como el Pinus radiata, afectando tanto a la biodiversidad como al bienestar de las comunidades locales. Ante este escenario, es crucial comprender la percepción de los árboles invasores y el conocimiento que tienen las comunidades de las invasiones de árboles y plantas, así como su disposición a gestionarlas. El objetivo de esta investigación fue evaluar las características demográficas y los factores que influyen en la percepción e interés de las comunidades rurales de la zona central de Chile para participar en programas comunitarios de control de Pinus radiata; una especie invasora y comercial. Para ello, se realizaron 220 encuestas cara a cara en tres zonas rurales afectadas por incendios forestales de diferentes intensidades; Santa Juana (n=62), Constitución (n=78) y Tucapel (n=80). Las comunidades que viven en las zonas afectadas por mega incendios forestales mostraron mayor interés en participar en estrategias comunitarias de control de Pinus radiata. También, las personas entre 25 y 50 años, las mujeres, quienes piensan que las especies no nativas impactan en la biodiversidad, quienes piensan que la presencia de Pinos afecta a las tradiciones de la comunidad y quienes creen que la responsabilidad del control es individual, estatal y empresarial. Mientras que, quienes se benefician del uso de los pinos como combustible, material de construcción y zonas recreativas mostraron bajo interés. Nuestros resultados sugieren que, para promover los programas de control de Pinus radiata, deberían llevarse a cabo actividades en las zonas afectadas por mega incendios, dirigidas a personas jóvenes y a mujeres. Estos talleres deberían abordar los beneficios e impactos negativos de la especie en el ecosistema y el bienestar humano, su uso como combustible, material de construcción y recreativo, y las responsabilidades personales, estatales y empresariales asociadas a su gestión.
Respuestas morfológicas y bioquímicas de la especie nativa Cryptocarya alba a la interacción con las fabáceas invasoras Teline monspessulana y Ulex europaeus desde una perspectiva semioquímica.
(Universidad de Concepción, 2024) Rodríguez Cerda, Lorena del Carmen; Aguilera Marín, Narciso
El peumo (Cryptocarya alba Mol. Looser, Lauraceae) es una especie arbórea nativa de gran importancia en Chile, pero sus poblaciones se encuentran fragmentadas debido a diversos factores que facilitan la rápida colonización de especies altamente invasoras como las fabáceas Ulex europaeus L. y Teline monspessulana (L.) K. Koch. A pesar de que sus semillas tienen una aceptable viabilidad, C. alba muestra limitada capacidad de regeneración natural. A este fenómeno se une la amenaza de dichas fabáceas invasoras, debido a su rápida dispersión por zonas donde se ubica el bosque esclerófilo chileno habitado por C. alba y otras especies de plantas nativas. Varias investigaciones asocian el éxito de U. europaeus a sus defensas químicas y físicas entre otros rasgos que la ubican entre las 100 especies invasoras más peligrosas del mundo. Los estudios sobre T. monspessulana se han enfocado más en los modelos de colonización y su relación con los incendios forestales. Ambas especies invasoras pueden interferir en la germinación, crecimiento y desarrollo de las especies nativas; particularmente producto a su alta síntesis y liberación de diversos aleloquímicos. Esto resulta más preocupante, debido a que las dos fabáceas invasoras comparten similar rango de distribución al de C. alba en el Centro-Sur del país. En el presente trabajo se revisa y se sustenta con evidencias científicas el desempeño de C. alba durante el crecimiento inicial ante el estrés aleloquímico provocado por U. europaeus y T. monspessulana. Para ello, se analizaron variables morfológicas y bioquímicas. Los resultados proporcionan una base científica sólida y novedosa que puede ser utilizada en los programas de manejo de las fabáceas invasoras; así como en las estrategias que se puedan establecer para proteger a C. alba de la colonización de U. europaeus y T. monspessulana. Finalmente, los estudios realizados abrieron nuevas preguntas de investigación, que se requieren responder para revelar mecanismos concomitantes que utilizan las fabáceas invasoras para inducir alteraciones estructurales y metabólicas a C. alba, que pueden poner en riesgo la supervivencia de esta especie nativa durante las primeras etapas fenológicas.
Evaluación de la cobertura de vegetación ribereña leñosa presente en la llanura aluvial del río Biobío en el Gran Concepción en el periodo 2016-2023.
(Universidad de Concepción, 2024) Basaur San Martín, Cristobal Nicolás; García Araya, Rafael
Históricamente los ecosistemas ribereños han sufrido perturbaciones a causa de la urbanización y la modificación del paisaje. Esto ha ocurrido especialmente en la Región del Biobío a través de la deforestación, sustitución y la habilitación de suelos. Actualmente se ha sumado la problemática de la megasequía que ha enfrentado Chile en las últimas décadas, que ha afectado directamente al río Biobío al ser de régimen pluvial, provocando una baja de caudal, aumento de la acumulación de sedimentos y, en consecuencia, aumento de vegetación. Los objetivos de este estudio buscaron evaluar la nueva vegetación ribereña leñosa del Río Biobío dentro del Gran Concepción. Se determinó su composición y estructura mediante 27 transectos en ambas riberas, como también se estimó el aumento de superficie de vegetación mediante los cambios de cobertura en el período 2016-2023 utilizando imágenes multiespectrales Sentinel-2 e Índices de Vegetación de Diferencia Normalizada interanual. Los resultados indican una estimación de 390,2 ha (60%) de aumento de vegetación ribereña en la zona de estudio entre los años 2016 y 2023. Se identificó un total de 15 especies, 11 introducidas, 2 nativas y 1 endémica. En términos de abundancia, destacan las especies introducidas, Alnus glutinosa con un 50% de los individuos muestreados, seguido por Salix babylonica con un 14,5% y Salix humboldtiana con un 6,8%.
Indicadores MODIS para formaciones vegetales de lenga (nothofagus pumilio) en la Patagonia chilena.
(Universidad de Concepción, 2024) García Ramírez, Juan Javier; González Lanteri, David Germán; Montecino Bustos, Francisco Ignacio
Este estudio se centró en analizar la dinámica ecológica del ecosistema de lenga (Nothofagus pumilio) en la región de Aysén durante un período de cinco años (2018-2022), utilizando el análisis de productos MODIS. Se investigaron las relaciones entre variables claves, como la Evapotranspiración (ET), el Índice de Área Foliar (LAI), la Fracción de Radiación Fotosintéticamente Activa (FPAR) y Temperatura de Superficie Terrestre (LST) tanto diurna como nocturna. Para modelar estas relaciones, se aplicaron funciones cúbicas, cuadráticas y lineales, seleccionando aquellas en función de su desempeño estadístico y validez probada. Los resultados resaltaron la influencia significativa de la estacionalidad, la cual está vinculada al ciclo de vida de la lenga, una especie caducifolia, esto afecta las mediciones de todas las variables estudiadas, así como los cambios de temperatura a lo largo del año. Se observó que la evapotranspiración desempeña un papel crucial al regular la temperatura superficial y al modular las complejas interacciones entre las variables. Las conclusiones de este estudio se enfatizaron en la importancia de considerar la variabilidad estacional y la influencia de la evapotranspiración. También se destacó la necesidad de utilizar modelos estadísticos que se ajusten de manera más precisa a la realidad como herramientas metodológicas sólidas. Este estudio contribuye al entendimiento de la dinámica ecológica en ecosistemas de bosques de lenga y proporciona una base sólida para la toma de decisiones en la gestión de los recursos naturales relacionados con la lenga en la región de Aysén.
Determinación de boldina en cultivos celulares de peumus boldus mediante ATR-FTIR apoyado con métodos de extracción de alcaloides.
(Universidad de Concepción, 2024) Bucarey Soto, Bastian Andrés; Hasbún Zaror, Rodrigo; Aguilera Marin, Narciso
Los cultivos celulares ofrecen una alternativa prometedora para la producción de boldina y otros alcaloides a partir de Peumus boldus (boldo), pero se requieren herramientas complementarias para aumentar el rendimiento y estandarizar la producción. La espectrometría es una herramienta poderosa para el análisis de compuestos bioactivos pero no ha sido explorada en boldo. El objetivo de este estudio fue diseñar un modelo de predicción de la concentración de boldina en una matriz compleja de compuestos extraídos por un solvente a partir de celulares. Para ello, se analizaron utilizando HPLC para obtener las concentraciones reales y la variable dependiente, datos fundamentales para diseñar y entrenar el modelo. Los mejores rendimientos en la extracción de la boldina se obtuvieron con metanol. Se empleó ATR-FTIR para obtener los espectros, sobre los cuales se aplicó una regresión de mínimos cuadrados parciales (PLS). De esta manera, el modelo alcanzó una precisión en la predicción entre el 95.1% y 94.8% en una data externa. Los espectros infrarrojos revelaron que el grupo amino y éter presentes en la boldina son responsables de las características espectrales relevantes, no obstante, la huella dactilar de la boldina (1700 – 700 cm-1) entrego los mejores resultados. En conclusión, los espectros infrarrojos obtenidos de extractos metanólicos de cultivos celulares de Peumus boldus, tratados con métodos quimiométricos, permiten predecir la concentración de boldina con un alto nivel de precisión. Estos modelos serán útiles para acelerar los procesos de optimización de producción de boldina mediante cultivos celulares a nivel industrial.
Factores antropogénicos que explican la distribución de plantas exóticas en gradientes altitudinales de la cordillera de los Andes.
(Universidad de Concepción, 2024) Ortega Poblete, Francisca Soledad; García Araya, Rafael; Pauchard Cortes, Aníbal; Fuentes Lillo, Eduardo
La mayor parte de los estudios sobre especies invasoras se realiza en lugares más accesibles del territorio, prestando poca atención a lo que sucede en lugares remotos como los ecosistemas de montaña, sin embargo, en el 2005 se creó la Red de Investigación de invasiones de montaña (MIREN) para estudiar a nivel global las invasiones en sitios con mayor gradiente altitudinal y evaluar la importancia de los factores que facilitan esta invasión. En esta habilitación profesional se analizaron los muestreos de vegetación realizados en 12 caminos distribuidas en 4 regiones de Chile (Central, Centro- sur, Sur y Subantártica) con el protocolo MIREN. Se hipotetizó que la cercanía a los asentamientos humanos son la principal vía de dispersión que poseen los propágulos de especies exóticas para establecerse en regiones montañosas. De los resultados de este trabajo se desprende que el incremento del turismo, la presencia de senderos y cercanía a asentamientos humanos en ecosistemas montañosos remotos facilitan la colonización y establecimiento de especies invasoras, siendo las variables más significativas, el índice de huella humana, distancia asentamiento humanos y cercanía al camino.
Cultivos celulares meristemáticos de Peumus boldus Mol. obtenidos a partir de discos de capa fina procedentes de internodos y de genotipos distintos cultivados in vitro.
(Universidad de Concepción, 2024) Aguilera Soto, Vicente; Hasbún Zaror, Rodrigo; Guedes García, Lubia
Peumus boldus Mol. (boldo) es un árbol nativo que crece en el centro y sur de Chile, que durante años se ha utilizado con fines farmacológicos. La boldina es su principal alcaloide, ampliamente usado por su alta actividad antioxidante. Para su obtención se utiliza la recolección de hojas o corteza en bosques mixtos, lo que ha llevado a la sobreexplotación de la especie. Recientemente, se ha recurrido al cultivo de células meristemáticas del cámbium vascular (CMC) en plantas silvestres para la producción de metabolitos secundarios o especializados. Una alternativa para las plantas cultivadas in vitro es el cultivo de células meristemáticas del brote y de la raíz. Sin embargo, el aislamiento y cultivo de estas fuentes meristemáticas es complejo debido a que su presencia está limitada a una pequeña porción apical. Una posible solución es la utilización de discos de capa fina (Thin cell layer, en inglés), transversales y proximales al meristema apical para iniciar cultivos celulares. Debido a esto, el objetivo de esta investigación es obtener y caracterizar cultivos celulares de P. boldus obtenidos a partir de discos de capa fina desde internodos y genotipos distintos cultivados in vitro. Mediante 3 objetivos específicos: 1. Comparar la morfología y el crecimiento de cultivos celulares obtenidos de discos de capa fina de diferentes internodos de microplantas de tres genotipos de P. boldus. 2. Caracterizar cito-histológicamente las respuestas de los cultivos celulares obtenidos de discos de capa fina de diferentes internodos de microplantas de tres genotipos de P. boldus. 3. Contrastar a nivel histoquímico la respuesta a la elicitación de los cultivos celulares obtenidos de discos de capa fina de diferentes internodos de microplantas de tres genotipos de P. boldus. Los principales resultados de la investigación establecieron que los discos de capa fina del primer internodo de genotipos específicos desarrollan una proliferación friable, óptima para iniciar cultivos celulares, de forma más rápida y con un tamaño incluso mayor que los discos iniciales. Seguidos por el segundo y, finalmente, por el tercer internodo, que requiere más tiempo para desarrollarse. Posteriormente, se realizaron cultivos celulares con los diferentes tipos de internodos y se observaron células globulares con tendencia a la aglomeración, así como células alargadas, ambas con acumulación de diversos metabolitos secundarios. Los resultados histoquímicos muestran una acumulación de alcaloides en todos los cultivos, no hubo presencia de fenoles ni proteínas, además que la acumulación de algunos metabolitos depende del tipo de proliferación celular del cultivo. Mientras que, en otros, el uso de metil jasmonato y tirosina podría influir en la competencia entre rutas metabólicas. Las principales conclusiones son que la proliferación friable obtenida de los primeros internodos se debe a una mayor presencia de células indiferenciadas procedentes del cámbium fascicular e interfascicular, las cuales provienen de discos de capa fina de brotes de 4 cm de altura con un tamaño de médula pequeño en relación con la corteza del brote inicial. En relación con los cultivos celulares, se determinó que las células globulares corresponden a células meristemáticas, mientras que las células alargadas corresponden a células desdiferenciadas del córtex. Respecto a los análisis histoquímicos, la acumulación de alcaloides no se ve influenciada por ningún patrón hormonal evaluado, lo que sugiere que la producción se debe a las múltiples funciones de los alcaloides en respuesta al estrés. Además, la elicitación con metil jasmonato y tirosina tiende a causar una inhibición o estimulación en la síntesis de ciertos compuestos. Esta investigación constituyó un estudio exploratorio de pruebas histoquímicas en cultivos celulares meristemáticos.
Análisis de los sistemas de gobernanza e institucionalidad que regulan la prevención y manejo de especies vegetales invasoras.
(Universidad de Concepción, 2024) Rey-Aguirre Martínez, Antonia Javiera; Pauchard Cortés, Aníbal
Las especies exóticas invasoras (EEI) son una de las principales causas de pérdida de biodiversidad a nivel global. El problema ecológico, económico y social que plantean las especies invasoras o introducidas ha provocado en todo el mundo la necesidad de contar con estrategias más firmes, así como marcos legales y planes de manejo que interactúen para poder combatir esta amenaza compartida de manera más eficiente. El objetivo de este trabajo es analizar los marcos regulatorios sobre especies exóticas invasoras de Chile y otros países para proponer mejoras a nivel nacional. Se realizó un análisis de los sistemas de gobernanza que diversos países y regiones tienen para cumplir las obligaciones internacionales relacionadas a la prevención y manejo de especies vegetales invasoras que pueden afectar los ecosistemas, identificando quién, cómo y en base a qué instrumentos o herramientas se toman las decisiones. La investigación se centra primero en identificar los principales marcos regulatorios sobre EEI que países y regiones han implementado para su gestión, clasificando cada país de acuerdo con sus acuerdos internacionales ratificados; su normativa nacional, identificando en qué jerarquía interna se encuentran estas regulaciones; el mecanismo utilizado para la gestión de EEI y de acuerdo con su institucionalidad. Con esta base de datos generada, cada país fue evaluado y obtuvo su propio Índice de Marco Regulatorio (IUMR). Para analizar el contexto nacional general de cada país se establecieron indicadores sociales, económicos y ecológicos de cada uno de ellos, los cuales fueron analizados estadísticamente a través del software R. Los resultados indicaron los principales mecanismos utilizados por países con marcos regulatorios muy completos, y las principales variables que pueden influir en esta calificación, y en su éxito o fracaso como instrumento normativo.
Integración de servicios ecosistémicos hídricos en la planificación del paisaje: Analisis cienciométrico y caso de estudio en la zona centro-sur de Chile para la priorización de áreas protegidas.
(Universidad de Concepción, 2024) Castro Valdivia, Valeria; Echeverría, Cristian
Los servicios ecosistémicos hídricos (WES) hacen referencia a los diferentes beneficios que el ser humano obtiene de los procesos hidrológicos que ocurren en los ecosistemas. Actualmente, la capacidad de provisión de servicios hídricos es vulnerable a diferentes amenazas como el cambio climático y el cambio de uso de suelo, generando incertidumbre en el bienestar a largo plazo de las personas que dependen de estos servicios. Debido a ello, este grupo de servicios ha ganado relevancia dentro de las discusiones sobre sustentabilidad tanto por tomadores de decisiones como investigadores. La planificación del paisaje examina los diferentes usos que se pueden encontrar un paisaje determinado y sugiere medidas que garanticen la multifuncionalidad del territorio, siendo un proceso fundamental para la sustentabilidad del paisaje. Existen múltiples estudios sobre el vinculo entre planificación del paisaje y servicios ecosistémicos, sin embargo, el rol específico de los WES en la planificación territorial ha sido menos explorado en la literatura científica. La presente investigación tiene como objetivo mejorar el grado de conocimiento teórico y práctico respecto a WES y la planificación del paisaje. Para esto en el primer capitulo se presenta un análisis cienciométrico donde se identifican las principales tendencias de este campo de investigación, investigación sobre las consecuencias del cambio de uso de suelo en la provisión de servicios, evaluación económica de servicios e investigación centrada en áreas urbanas. Mientras que en el capítulo II se realiza un ejercicio de priorización espacial como insumo para la planificación del paisaje utilizando como objeto de conservación tres WES: suministro de agua, calidad de agua y regulación hídrica. Se evaluó el desempeño de las áreas protegidas de la zona centro-sur de Chile en la protección de áreas prioritarias de provisión de WES y se determinó que la protección de áreas prioritarias es baja para todas las regiones. Este trabajo aporta antecedentes fundamentales para comprender de mejor manera la relación entre WES y planificación del paisaje, y contribuye con información utilizable en procesos de planificación de paisajes para la zona centro-sur de Chile.
Captura de carbono en plantaciones de Pinus Radiata en un gradiente de productividad en dos suelos contrastantes
(Universidad de Concepción, 2024) Bozo Ramírez, Daniel Ignacio; Rubilar P., Rafael
Pinus radiata es la especie forestal más plantada en Chile, siendo relevante mejorar el conocimiento sobre su acumulación de carbono (C). Se planteó: i) cuantificar los stocks de C en la biomasa aérea y subterránea (TBC), en el piso forestal (FFC), en el suelo mineral (SOC) y a nivel total del rodal (TCS) en rodales adultos de esta especie en suelos de arena y cenizas volcánicas (trumaos); ii) modelar el efecto de la productividad y del tipo de suelo en los stocks de C; y iii) modelar el stock de C respecto a variables ambientales, del suelo y del sitio. Se seleccionaron 10 sitios con plantaciones de Pinus radiata en un gradiente de productividad en suelos contrastantes de arenas y trumaos. En cada sitio, se instalaron 3 parcelas de 1000 m2, cuantificando el TBC mediante ecuaciones alométricas, muestreando el SOC hasta 1 m de profundidad, y tomando muestras de hojarasca y residuos para determinar el FFC. Sitios de trumao presentaron un mayor SOC y TCS que arenas (p < 0.01), con TCS medios de 473.2 Mg ha-1 y 330.9 Mg ha-1 respectivamente. Hubo una fuerte relación entre la productividad con el SOC y TCS (r2= 0.91, p < 0.01) al considerar el tipo de suelo. Las variables relacionadas con mejores condiciones nutricionales e hídricas del suelo tuvieron un efecto positivo en el stock total de C; y hubo un efecto negativo las variables relacionadas a estrés hídrico. Las diferencias en C stock según el tipo de suelo y el clima mostraron la importancia de desarrollar modelos específicos al sitio para estimar adecuadamente las reservas de C.
Efecto de las precipitaciones en la susceptibilidad de clones de Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla al cancro del eucalipto causado por Chrysoporthe cubensis.
(Universidad de Concepción, 2023) Hemmelmann Pison, Pilar Karin Romina; Sanfuentes Von Stowasser, Eugenio; Sandoval Rocha, Simón
El creciente interés por plantaciones de Eucalyptus spp. en Colombia se enfrenta al desafío de controlar la enfermedad del cancro causada por Chrysoporthe cubensis, este hongo que ataca el cambium de los árboles puede ocasionar la muerte o quiebre del fuste afectando la productividad de las plantaciones en regiones tropicales. Su gestión se centra en el uso y selección de híbridos y clones resistentes. En este estudio se examinó el rol de las precipitaciones en la respuesta de híbridos de Eucalypus grandis x E. urophylla a la enfermedad del cancro en condiciones de campo en Córdoba, Colombia. Para ello, se establecieron ensayos en localidades con niveles de precipitación contrastante. Árboles de 24 genotipos de distinto origen fueron inoculados con una cepa agresiva de C. cubensis y luego de 9 meses se fotografiaron y midieron los cancros y sus lesiones internas asociadas. Se encontró una interacción significativa de ClonxSitio, siendo el sitio con menor rango de precipitaciones el que presentó una mayor mortalidad y longitud de lesiones formadas, así como una correlación significativa entre la severidad externa e interna de las lesiones producidas por la inoculación.
Variabilidad espaciotemporal de parámetros biofísicos de calidad del agua integrando datos in-situ y teledetección: caso Laguna Grande San Pedro de la Paz.
(Universidad de Concepción, 2023) Torres Poblete, Daniel Alonso; Yépez, Santiago
Este estudio tiene como objetivo desarrollar e implementar una metodología para la estimación de parámetros bio-ópticos en una laguna ubicada en la región del Biobío, en el centro-sur de Chile, mediante el análisis de series temporales de imágenes satelitales Landsat-8, específicamente utilizando el sensor multiespectral OLI. Los parámetros bio-ópticos, es decir, la clorofila-a (mg·m-3) y la turbidez (NTU) también se midieron in-situ sincronizados con los pases del satélite para minimizar el impacto de las distorsiones atmosféricas. Para calibrar las imágenes de satélite, se evaluaron varios métodos de corrección atmosférica (incluidos ACOLITE, C2RCC, iCOR y LaSRC) durante la fase de preprocesamiento de las escenas. A continuación, se compararon las firmas espectrales obtenidas de las escenas para cada modelo de corrección atmosférica con las firmas espectrales adquiridas in-situ en la superficie del agua. En resumen, el modelo ACOLITE resultó ser el que mejor se ajustaba al proceso de calibración. Posteriormente, aprovechamos los datos de reflectancia derivados del modelo ACOLITE para establecer correlaciones entre diversos índices espectrales y datos in-situ. Los modelos empíricos de recuperación (basados en combinaciones de bandas) que mostraron un rendimiento superior, como indican los valores R2 más altos, fueron sometidos a una rigurosa validación estadística y optimización mediante la aplicación de un enfoque de bootstrapping. Nuestro análisis abarcó un espectro de fechas, estaciones y años, lo que nos permitió profundizar en la evolución del estado trófico asociado al lago. Identificamos un llamativo periodo de ocho años (2014-2022) caracterizado por un descenso de la concentración de clorofila-a en el lago, posiblemente atribuible a las medidas gubernamentales adoptadas en la región para la protección y conservación del lago. Los resultados de este estudio inicial sirven de base para la creación de un sistema de seguimiento moderno que mejora los métodos tradicionales basados en mediciones puntuales, ofreciendo una visión holística de los procesos en curso dentro del lago.
Effect of LiDAR point density and plot size on modeling of dasometric variables in Pinus radiata stands.
(Universidad de Concepción, 2023) López González, Marcelo; Sandoval Rocha, Simón
Forest inventories based on LiDAR technology offer significant advantages in terms of cost and execution time compared to traditional methods. The Area Based Approach (ABA) method is a commonly used methodology in LiDAR inventories, which requires input va riables, such as terrain data and LiDAR point clouds, to model key dasometric characteristics, including dominant height, basal area, stand density and volume. The accuracy of these dasometric predictors obtained through the ABA approach is highly dependen t on the quality of the input data and the conditions of the study area, especially stand density. Therefore, it is crucial to determine adequate sample plot sizes for different stand conditions to obtain reliable dasometric estimates. In addition, it is e ssential to evaluate the impact of the LiDAR point density used in the analysis, considering that an excessive increase in point density leads to an increase in the operational costs associated with LiDAR inventories. The objective of this study is to investigate the effect of LiDAR point density, plot size and stand conditions on dasometric modeling using the ABA approach. The work will be divided into three phases. In the first phase, two stand conditions will be eval uated, using two plot sizes, along with a LiDAR cloud density of 400 points/m². The objective is to select the most appropriate metrics to obtain accurate models of the dasometric variables of interest using a LASSO type regularization approach. In the sec ond phase, the effect of LiDAR point density will be analyzed. For this purpose, the initial point density will be systematically reduced in percentages from 80% to 1%, generating a total of ten different point density conditions. It is expected to identif y a turning point in the results of the dasometric variables, thus determining the optimal LiDAR point density for forest inventories without incurring excessive operational costs associated with high densities. Finally, the third phase will aim to perform modeling with the SUR (seemingly unrelated regression) method, a new methodology in the area for the estimation of dasometric variables with LiDAR information. This study will contribute to the advancement of LiDAR based forest inventory methodology by providing practical recommendations for the proper selection of cloud point densities and plot sizes, improving the efficiency and accuracy of forest inventory modeling.
Dinámicas seleccionadas de carbono en sistemas silvopastoriles con Nothofagus obliqua (mirb.) oerst. en Ranchillo Alto, precordillera andina chilena.
(Universidad de Concepción, 2024) Parra Cabrera, Sebastián; Dube, Francis
Existe limitada información en cuanto a las dinámicas de carbono en sistemas silvopastoriles ubicados en sectores precordilleranos de clima templado. Esto es preocupante, puesto que las causas y consecuencias del cambio climático han degradado el ambiente de manera irreversible, provocando situaciones que frecuentemente no logran ser identificadas a tiempo, por esto, se vuelve imperante identificar y validar nuevas técnicas de manejo sustentable del suelo, las cuales integren perspectivas sustentables, donde confluya medioambiente, economía y comunidad. En respuesta a esta necesidad, el presente estudio investigó dinámicas de carbono seleccionados en un sistema silvopastoril que involucra especies forrajeras, bosque nativo (Roble) y ganado, con el fin de modelar como ocurren los ingresos y las pérdidas de carbono dentro del sistema, en el mediano y largo plazo. El estudió se realizó en el predio “Ranchillo Alto”, Comuna de Yungay, Chile, entre los años 2020 y 2023. En este sector precordillerano de clima templado, abunda un bosque altamente degradado de Nothofagus obliqua (Roble). El presente estudio se realizó en 4 condiciones, los que para fines metodológicos, se considerarán como “tratamientos”: Semi-cerrado (SC), Semi-abierto (SA), Abierto (A), y un control (Ctrl), que corresponde a bosque no intervenido. Esta clasificación se realizó en función del porcentaje de penetración lumínica que logra ingresar al suelo, definiéndose Semi-Cerrado (SC, 45-55%), Semi-Abierto (SA, 65-75%) y Abierto (A, 85-95%). en cada uno de ellos se analizaron 4 dinámicas de carbono (C) de forma comparativa, utilizando la metodologíía de descomposición de hojarasca y trampas de litera, se identificó que, luego de 17 meses, SC presentó una descomposición más lenta de la hojarasca, conservando un 9% más de hojarasca que SA, y un 11,4% más que A. De igual forma, en SC se registró la mayor tasa de respiración de suelo, lo que se asocia a una mayor actividad de la microbiota del suelo, la cual se beneficia de la gran cantidad de litera foliar que es depositada en SC, y mayores temperaturas y humedad de este tratamiento. Si bien las causas de estas diferencias se deben principalmente a los microclimas presentes en este ensayo (SC, SA y A), la temperatura media anual no registra diferencias significativas, pese a esto, se identifica que en A se alcanzan los máximos de temperatura en verano. Finalmente, la medición de lixiviados de C no otorgó diferencias significativas entre tratamientos, lo que podría explicarse por la reciente intervención (del manejo agroforestal), que estos sectores han recibido. Para estudios futuros, se sugiere fortalecer la forma en que se definen los puntos de muestreo dentro de un microclima, puesto que incluso dentro de el mismo tratamiento, existío una amplia dispersión de los datos, lo que podría explicarse por la presencia de “microclimas dentro de los microclima”.
Evaluación de severidad de la quema para el incendio ocurrido en el Parque Nacional Torres del Paine a fines de la temporada 2011.
(Universidad de Concepción, 2015) Miranda Farias, Marco Jerónimo; Aguayo Arias, Mauricio
El concepto de severidad de la quema surge a partir de la necesidad de identificar y cuantificar los efectos del fuego sobre el medioambiente, definida como el grado de cambio de un área quemada con respecto a las condiciones existentes antes del incendio, obteniéndose a partir de una evaluación en terreno que considera características visibles de la combustión. La severidad de la quema se ha transformado en un indicador cualitativo de los efectos del fuego sobre un ecosistema, permitiendo entre otras cosas observar respuestas del ecosistema, ante un incendio forestal, esto ha permitido apoyar una adecuada planificación y supervisión de actividades de recuperación ecológica, además de proporcionar información base para futuros monitoreos. En este contexto el Parque Nacional Torres del Paine ha sido afectado al menos en 29 oportunidades por incendios forestales durante el periodo comprendido entre los años 1985 y 2010, el último de ellos, ocurrido a fines del año 2011, es considerado uno de los más devastadores desde la creación del Parque, no solo por la superficie afectada, alrededor de 17.000 ha., sino por la severidad del incendio sobre la vegetación y los suelos. Debido a esto el Ministerio del Medioambiente ha planteado la necesidad de establecer un programa de restauración ecológica, incluyendo la rehabilitación y reparación de los ecosistemas afectados dentro del Parque, e incorporando una visión integrada y de largo plazo de los valores culturales y económicos del área como Reserva de la Biósfera. Aunque se han realizado estudios en el Parque que miden la severidad de la quema, estos no presentan mediciones en terreno de los efectos del fuego, y se basan principalmente en el uso de sensores remotos. El objetivo del presente estudio fue apoyar la realización de un plan de restauración ecológica en el Parque Nacional Torres del Paine, mediante la evaluación de la severidad de la quema a partir del incendio forestal ocurrido a fines de la temporada 2011. Se midieron los efectos visuales del fuego en terreno, lo que permitió calibrar y validar la información proveniente de sensores remotos, antes y después de ocurrido el incendio. Los resultados obtenidos indicaron que los índices espectrales dNBR y RdNBR se relacionaron de mejor manera con los valores de severidad obtenidos en el Parque Nacional. La segmentación de imágenes, como herramienta de trabajo, fue un buen aporte a la metodología de trabajo utilizada, ya que mejoró los resultados obtenidos por el clasificador, aumentando la fiabilidad global, la separabilidad entre clases de severidad de la quema y el índice kappa.
Obtención y caracterización de compósitos de nanofibras de celulosa y quitosano por formación nebulizada de películas.
(Universidad de Concepción., 2023) Torres Rojas, Camilo Antonio; Pereira Soto, Miguel A.
One of the current challenges is to reduce the production and disposal of fossil-based plastics in the food packaging industry. In the search for a more sustainable industry, various alternatives have been studied, including nanofibrillated cellulose from plant biomass and chitosan. While individual contributions related to each material and the use of NFC as reinforcement for CS have been made, the broader mix of NFC and CS has received less attention. Additionally, comprehensive studies on the electrostatic interaction between NFC and CS are still lacking. Thus, the general objective of this research was to develop and characterize a sustainable material from NFC/CS mixtures with characteristics suitable for food packaging applications. For this, two sets of films were prepared. The first set varied the NFC/CS composition. The second set maintained a constant composition and varied the chitosan protonation degree, by adjusting the pH of the dispersions. Regarding the NFC/CS composition, it was found that increasing CS content reduced the Young's modulus, elastic limit, and increased air permeability of the films. The modification of chitosan protonation degree in films with NFC-CS mixture was confirmed by changes in FTIR and Raman spectra. A higher protonation degree significantly increased the Young's modulus and elastic limit of the films. This was attributed to the increase in electrostatic interactions between NFC and CS, reinforcing the nanofiber matrix. Contact angle measurements revealed that increasing CS percentage in the NFC-CS mixture resulted in higher contact angles. Films with 100% NFC were hydrophilic (43.5°), while those with 100% CS were hydrophobic (104.2°). However, by increasing the protonation degree, it was possible to obtain hydrophobic films with higher NFC content. The combination of NFC and CS, along with chitosan protonation modification, showed potential for producing composite materials as sustainable alternatives for the food packaging industry. These results suggest that pH modification can be a simple and scalable way to produce more environmentally friendly materials.
Evaluación del uso de cócteles enzimáticos comerciales en la conversión de pulpa grado papel a pulpa grado soluble de eucalipto para elaboración de hidrogeles de celulosa.
(Universidad de Concepción., 2023) Vidaurre Villalobos, Sebastián Ignacio; Teixeira Mendonça, Regis Marcelo
Cellulosic pulp obtained from wood through pulping processes is the raw material for paper grade and dissolving pulp production. Dissolving pulp is used to obtain different biodegradable derivatives such as cellulose hydrogels. Currently, chemical treatments are used for the conversion of paper grade pulp to dissolving grade pulp but more sustainable alternatives as enzymatic treatments have also been tested. This work evaluated the effect of enzymatic treatments on bleached Eucalyptus Kraft pulp using the commercial cocktails Cellic CTec2 and Cellic CTec 3, and a monocomponent cellulase from Trichoderma reesei; comparing their effect on dissolving grade pulp obtained from a purification and activation with acid hydrolysis. The objective was to obtain soluble grade pulps of superior quality by means of the enzymatic treatments, to elaborate cellulose-based hydrogels and their adsorption capacity of methylene blue dye. For this purpose, the intrinsic viscosity, carboxyl content and supramolecular structure of the treated pulps were determined, as well as the bulk density, porosity, and adsorption capacity of the hydrogels in different concentrations of methylene blue. After the application of the commercial enzyme preparations (10 and 100 U), it was possible to obtain soluble grade pulp from paper grade pulp, and subsequently the elaboration of cellulose hydrogels. The analysis of the chemical and supramolecular properties of the treated eucalyptus pulps and hydrogels showed an improvement when applying a dose of 10 U of endoglucanases from T. reesei (EGTr), presenting a higher carboxyl content (0.1391 mmol/g), a 17.61% decrease in intrinsic viscosity and a degree of crystallinity of 85.6 in pulps. These hydrogels showed a lower density (0.0437 g/cm3), higher porosity (96.92%) and maximum methylene blue adsorption capacity (22.90 mg/g) as compared with those from pulps treated with Cellic CTec enzymatic multicomponents (16.15 to 20.43 mg/g) and from the chemical treatment by alkaline extraction and acid hydrolysis (17.06 mg/g). The preparation of endoglucanases from T. reesei represents the best alternative among the commercial enzyme cocktails tested to replace chemical treatments under the conditions used in this study, for the modification of eucalyptus pulp intended for the elaboration of biomaterials, such as hydrogels with dye adsorption capacity.
Pretratamiento químico-enzimático de pulpa Kraft de Eucalipto para la producción de nanocelulosa fosforilada.
(Universidad de Concepción., 2023) Reyes González, Isidora Andrea; Teixeira Mendonça, Regis Marcelo
Kraft pulp from Eucalyptus species is one of the most important fiber sources for the generation of cellulose-based products. Cellulose nanofibers (CNF) are a nanomaterial that has multiple applications due to its good potential for surface modification and relatively large specific surface area. These nanocelluloses are produced by means of chemical and/or enzymatic pretreatments followed by mechanical fibrillation treatments. In this work, chemical and enzymatic pretreatments for CNF production from bleached eucalyptus Kraft pulp (BEKP) were evaluated. The BEKP pulp was subjected to chemical-enzymatic treatments with xylanase from Aspergillus oryzae, 15% cold caustic extraction (CCE15), commercial endoglucanase (EG) from Trichoderma ressei and phosphorylation with urea and dibasic ammonium phosphate (P), with different combinations, prior to mechanical homogenization to obtain cellulose nanofibers (CNF). The effect of selected treatments on the production of CNF was evaluated on some physical-mechanical properties of films made by drop-casting from the different nanocelluloses obtained. Preliminary results indicated that the xylanase enzymes were not effective in reducing the content of residual xylans in the pulp (determined by 18% alkali solubility), therefore they were not used in subsequent treatments. Of the different pulps produced, only those coded as BEKP-EG, BEKP-P, BEKP-EG-P, CCE15-P, CCE15-EG-P could be homogenized to produce CNF, obtaining nanocelluloses with different mechanical properties and appearance. All phosphorylated CNF films obtained air impermeability. In terms of high transparency of the films (low opacity), the BEKP-EG, BEKP-EG-P and CCE15-P samples stood out, while the mechanical properties of the tensile strength and explosion indexes were higher in the BEKP-EG sample. In summary, the results obtained showed that, depending on the type or combination of chemical-enzymatic treatment applied to the cellulose fibers, nanocelluloses with varied characteristics will be obtained. In addition, emphasis is given to phosphorylation as an alternative for the chemical modification of cellulose for the production of CNF, with or without the use of hydrolytic enzymes in the process.

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