Estudio de la comunidad vegetal tras la restauración ecológica de una marisma transformada en el Parque Nacional de Doñana

La necesidad de recuperar hábitats con un alto valor ecológico degradados por la actividad humana ha llevado ai desarrollo reciente, conceptual y práctico, de una parte de ia Ecología que constituye la Ecología de Restauración. Desde esta perspectiva, se están realizando en la actualidad acciones encaminadas a mejorar el funcionamiento del Parque Nacional de Doñana, entre ellas algunas que pretenden revertir procesos que sirvieron hace varias décadas para desecar y transformar grandes extensiones de marismas en áreas de cultivo, cuando aquéllas eran vistas como lugares improductivos e insalubres. Surge así desde el Ministerio de Medio Ambiente ei Proyecto Doñana 2005, con cuyas actuaciones se pretende dar respuesta a la necesidad de regeneración y restauración ecológica de las marismas y los humedales de Doñana. Parte de la Actuación n° 6 del citado Proyecto contempla la restauración dei Caño Travieso y del área inundable a ambos lados de dicho cauce, en toda la superficie de ia Finca Caracoles, aislada y transformada para el cultivo de secano desde ios años 70. Es aquí donde se enmarca la presente tesis doctoral, dentro de uno de los proyectos de investigación que se están desarrollando: "Ecología de restauración de la fauna y flora en la Finca Caracoles (Actuación n°6 del Proyecto Doñana 2005, Ministerio de Medio Ambiente). Dinámica de la vegetación acuática y terrestre. Procesos de colonización y factores que lo regulan. Dinámica del banco de sem¡llas',. El estudio abarca el período transcurrido desde 2004, año en que se llevó a cabo la primera fase de las actuaciones de restauración, hasta 2010. Una segunda fase, tras haber sido retrasada en varias ocasiones, se está efectuando en la actualidad (2014). En el primer capítulo y a modo de introducción, se detallan los antecedentes históricos que justificaron la realización del proyecto en el marco del Proyecto Doñana 2005. Posteriormente, se describen el área de estudio, las labores de restauración ejecutadas, así como las transformaciones realizadas en la finca para su puesta en cultivo. En este sentido, se exponen detalladamente los resultados de la búsqueda bibliográfica realizada para conocer su actividad agrícola: especies cultivadas, períodos de rotación, momento del abandono,... Por otro lado, también se explica el diseño metodológico que sirve de base en los subsiguientes capítulos. Los objetivos y referencias claros son esenciales para evaluar la calidad de la restauración y mejorar la gestión futura de los ecosistemas restaurados. Es por ello que en ei capítulo 2 se caracterizan los principales factores ambientales y su efecto sobre las distintas comunidades vegetales que componen las zonas de referencia empleadas en este trabajo. Se discuten temas de importancia en Ecología de la Restauración, entre ellos la cuestión de definir los ecosistemas de referencia en ambientes muy heterogéneos espacial y temporalmente, como son los de ia zona de estudio. Los capítulos 3 y 4 abordan los cambios experimentados por la comunidad vegetal durante el proceso de sucesión espontánea tras ei abandono de los cultivos y las actuaciones de restauración. En el primero de eilos, el estudio se centra en la zona no perfilada de la Finca Caracoles, donde se relacionan dichos cambios con los factores ambientales (físico-químicos, espacio-temporales y agrícolas). Se emplean para ello dos aproximaciones distintas: una para las dominantes comunidades anuales, utilizando la malla de puntos de muestreo permanentes, y otra, con el empleo de cuadros de 30 x 30 metros, para las poblaciones arbustivas autóctonas dispersas por el área de estudio. En ambos casos se estudia su dinámica a lo largo del tiempo. De manera similar son abordadas las comunidades de anuales en el capítulo 4, focalizado en ia zona perfilada del Caño Travieso. Por otra parte, para el seguimiento de la comunidad de vegetación perenne que está colonizando el cauce (helófitos) se recurrió al uso de fotografías aéreas verticales. En este capítulo se tratan de manera especial los efectos de la restauración sobre la recuperación hidrológica, sus consecuencias en los procesos de dispersión de semillas y la trascendencia de factores estocásticos en la recolonización. Dado el generalizado empobrecimiento del banco de semillas en campos de cultivo abandonados, en el último capítulo se evalúa su estado de conservación para conocer el alcance de un posible factor limitante de cara a la restauración. Para ello, se analizan su riqueza, densidad y composición específica a distintas profundidades y con diferentes tratamientos de humedad. Al final de la tesis aparecen una discusión general y las conclusiones generales extraídas del conjunto de los capítulos.The need to repair habitats of high ecological value degraded by human activity has led to recent conceptual and practical developments in Ecology that constitute Restoration Ecology, From this perspective, actions are currently being undertaken to improve the ecological functioning of the Doñana National Park, including some that seek to reverse processes which served, several decades ago, to drain and transform large areas of marsh into cropland, when marshes were considered unproductive and unhealthy places. Thus the 'Doñana 2005 Project' of the Ministry of Environment has actions intended to respond to the need for regeneration and ecological restoration of the marshes and wetlands of Doñana. Part of the Action n° 6 comprises the restoration of the Travieso Stream and the floodplains on either side of its riverbed, across the Caracoles Estate, isolated and transformed for dry-land agriculture since the 1970s. This thesis is framed within one of the research projects that are being developed: 'Restoration ecology of the fauna and flora in the Caracoles Estate (Action n°6 from the Doñana 2005 Project, Ministry of Environment). Dynamics of the aquatic and terrestrial vegetation. Colonization processes and factors which regulate them. Seed bank dynamics'. The study covers the period since 2004, when the first phase of the restoration was conducted, until 2010. The second phase is taking place now (2014) after being delayed repeatedly. In the first chapter and as introduction, the historical background that justified the project under the Doñana 2005 Project is detailed. Subsequently, the study site, the restoration works and the transformations performed on the estate for its agricultural conversion are described. In this context, the results of literature research concerning the agricultural activity are explained in detail: species cultivated, rotation periods and time since abandonment. Furthermore, the methodological design that underlies the following chapters is explained. Clear objectives and references are essential to evaluate restoration success and to improve the future management of the restored ecosystems. That is why in Chapter 2 the main environmental factors and their effects on the different plant communities that comprise the reference sites used in this study are characterized. Topics of importance in Restoration Ecology are discussed, including the issue of defining reference conditions in spatially and temporally heterogeneous landscapes, such as the study site. Chapters 3 and 4 address the changes undergone by the plant community through spontaneous succession after land abandonment and restoration actions. In the former, the focus is on the part of Caracoles that was not re-excavated, where changes are related to environmental factors (physicochemical, spatiotemporal and agricultural). Two different approaches are considered: one for the dominant annual communities, using a grid of permanent sampling points, and another for the native shrub populations scattered throughout the study site, with the use of 30 x 30 m permanent quadrats. In both cases the dynamics through time are studied. Similarly, annual communities are addressed in Chapter 4, but focusing on the re-excavated channel of the Travieso. Furthermore, here the perennial community (helophytes) that is colonizing the channel was monitored using vertical aerial photographs. This chapter deals especially with the effects of restoration on the hydrological recovery, as well as its consequences for seed dispersal processes and the relevance of stochastic factors in the re-colonization. Given the widespread impoverishment of the native seed bank in abandoned agricultural land, in the last chapter seed banks are assessed in order to determine their conservation status and role as a possible limiting factor for restoration. To do this, seed bank richness, density and species composition were analyzed at various depths and under different moisture regimes. At the end of the thesis, a general discussion and the general conclusions extracted from all the chapters are indicated