The Mediterranean-type ecosystems of central Chile are highly biodiverse and rich in species that occur nowhere else, furthermore, they represent the entire Mediterranean biome of South America. However, Chile’s Mediterranean-type ecosystems are threatened due to habitat loss and degradation due to conversion for agriculture, grazing and urbanisation, habitat fragmentation and forest fires. The escalating impacts of the climate crisis now represent a critical threat to their survival. The Chilean summer of 2022-2023 has seen sudden, severe and extensive forest mortality in central Chile. The region is experiencing a period of prolonged drought dubbed the ‘Mega Drought’ (MD), where precipitation has been at least 25% lower than usual since 2010. Two exceptionally dry years occurred in 2019 and 2021, with precipitation some 80% lower than average, followed by a 50% reduction in 2022. By the end of summer 2023 widespread tree death and forest ecosystem collapse was apparent. Our understanding of where drought impacts should be felt first across the geographic distribution of a species suggests that we should see these impacts concentrated in the already hotter and drier parts of species ranges. However, in the Mediterranean climate region of Central Chile we are now seeing forests dying right across their natural distribution in mountain regions – with even those occurring in cooler locations higher in the mountains succumbing to drought-driven death. Consequently, forest mortality is witnessed across the higher elevation forests typified by the tree ‘Roble de Santiago” (Santiago Oak) as well as those lower forests typified by the peumo tree (the Chilean acorn) which is usually much more drought resistant. Neither of these dominant forest- forming trees has long-lived seeds. Consequently, there is a serious risk that as the adults die on such large scale, there will be very little potential for trees to regenerate. The risk is that forest will rapidly be replaced by shrubland ecosystems which are smaller in stature, store much less carbon, are highly flammable and with very different associated biodiversity. This exceptionally widespread forest mass mortality event in Chile presents an unprecedented opportunity to help us understand the pattern, process and implications of forest ecosystem collapse. Such an opportunity is highly rare and exceptionally valuable to help us better understand the risks to our forests at the global scale. In this project, we will conduct a detailed survey of the size and distribution of dead trees, any tree regeneration that we find from seeds and shoots and similar data from shrubs. We’ll also survey the seed bank to discover which species are most likely to regenerate from seed. We’ll use temperature and moisture sensors throughout the forest to understand small-scale variation in the climate that the trees are experiencing and link this to regeneration and the occasions where we find tree survival. As well as the plot-level data, we will access a detailed digital landscape model and survey the tree canopy using a drone mounted camera and unite these images with the field survey data so we can understand stand and canopy structure from above and below. This drone-based data will also enable us to scale up to remote sensing data from satellites so that we can understand the mortality extent and impacts at much larger spatial scales. In combination, the data will enable us to understand the extent and impacts of mortality on the forest itself, the potential for forest regeneration and the balance between tree and shrub survival and regeneration across the landscape. It will help us to understand where and why forests are dying – and what vegetation will remain after the trees die, enabling us to better plan for the impacts of climate change and to quantify what consequences forest loss will have for local and global models of carbon uptake and storage by trees.

El aumento en las condiciones de sequía experimentadas en el centro de Chile durante el
último siglo ha sido poco estudiado en términos de sus posibles impactos en la dinámica
forestal de los bosques mediterráneos de Chile central. Se ha observado una disminución del
crecimiento y una pobre regeneración por semilla, que se asociaría con los cambios en los
patrones climáticos. El presente proyecto busca evaluar desde una perspectiva histórica la
respuesta de los árboles mediterráneos de Chile frente al cambio global reciente, utilizando
especies perennes (bosques esclerófilos) y caducifolios (bosques de Nothofagus) en un
gradiente altitudinal y latitudinal (30°-35° S), complementando con estudios retrospectivos
(análisis dendrocronológico e isotópico) y estudios prospectivos (análisis en cámaras de
crecimiento controlado). Los resultados proporcionarán información valiosa para
comprender la resiliencia ecológica de los ecosistemas mediterráneos de América del Sur y,
por lo tanto, serán útiles para futuros programas de conservación y restauración ecológica.

El objetivo del proyecto es evaluar la dinámica de crecimiento y la variabilidad genética de las poblaciones remanentes de N. macrocarpa y su vulnerabilidad al cambio climático. Para ello, realizaremos muestreos y trabajos de campo en cinco áreas de estudio en la zona central de Chile utilizando técnicas clásicas de dendrocronología y genética forestal.

Los resultados generados permitirán destacar el estado de conservación del bosque mediterráneo caducifolio, caracterizado por la especie endémica N. Macrocarpa. De esta manera, podríamos entender y evaluar la degradación histórica que ha afectado a este bosque, que a pesar de su actual estado de conservación aún tendría un rol ecológico clave en Chile central. Además, nuestros resultados podrían ser utilizados en la toma de decisiones públicas para la conservación y restauración ecológica de este ecosistema, considerando que Chile está pasando por un momento de discusión, modificación e implementación de sus leyes forestales.

El aumento en las condiciones de sequía experimentadas en el centro de Chile durante el
último siglo ha sido poco estudiado en términos de sus posibles impactos en la dinámica
forestal de los bosques mediterráneos de Chile central. Se ha observado una disminución del
crecimiento y una pobre regeneración por semilla, que se asociaría con los cambios en los
patrones climáticos. El presente proyecto busca evaluar desde una perspectiva histórica la
respuesta de los árboles mediterráneos de Chile frente al cambio global reciente, utilizando
especies perennes (bosques esclerófilos) y caducifolios (bosques de Nothofagus) en un
gradiente altitudinal y latitudinal (30°-35° S), complementando con estudios retrospectivos
(análisis dendrocronológico e isotópico) y estudios prospectivos (análisis en cámaras de
crecimiento controlado). Los resultados proporcionarán información valiosa para
comprender la resiliencia ecológica de los ecosistemas mediterráneos de América del Sur y,
por lo tanto, serán útiles para futuros programas de conservación y restauración ecológica.

El presente proyecto busca evaluar desde una perspectiva histórica la respuesta de crecimiento y resiliencia ecológica del bosque mediterráneo chileno al cambio climático actual y futuro, utilizando especies de árboles esclerófilos en un gradiente altitudinal y latitudinal (32°-35 °S), complementando el análisis de anillos de árboles y modelos de predicción de distribución. Compararemos especies con amplia distribución geográfica (especies no amenazadas) y otras con distribución restringida (especies amenazadas). Se analizará el crecimiento, el reclutamiento y la idoneidad del hábitat en diferentes poblaciones de bosques esclerófilos. Esto nos permitirá (i) analizar la capacidad de adaptación de estos bosques al cambio climático, y (ii) conocer la predicción de la vulnerabilidad espacial a la mortalidad por sequía, lo que podría dar lugar a nuevas configuraciones de las distribuciones de los árboles esclerófilos.

El presente proyecto busca evaluar desde una perspectiva histórica la respuesta de crecimiento y resiliencia ecológica del bosque mediterráneo chileno al cambio climático actual y futuro, utilizando especies de árboles esclerófilos en un gradiente altitudinal y latitudinal (32°-35 °S), complementando el análisis de anillos de árboles y modelos de predicción de distribución. Compararemos especies con amplia distribución geográfica (especies no amenazadas) y otras con distribución restringida (especies amenazadas). Se analizará el crecimiento, el reclutamiento y la idoneidad del hábitat en diferentes poblaciones de bosques esclerófilos. Esto nos permitirá (i) analizar la capacidad de adaptación de estos bosques al cambio climático, y (ii) conocer la predicción de la vulnerabilidad espacial a la mortalidad por sequía, lo que podría dar lugar a nuevas configuraciones de las distribuciones de los árboles esclerófilos.

Proyecto GEF-Montaña/CONAF

Proyecto GEF-Montaña/CONAF

Existen dos tipos de restauración ecológica: activa y pasiva. La primera se refiere a la recuperación artificial del sistema, mediante un programa de introducción y manejo de especies simulando la sucesión natural. Este tipo de restauración es muy conveniente en aquellas áreas donde el ecosistema no es capaz de recuperarse naturalmente y se requiere la intervención del hombre, que a priori, no sería el caso del SNLN. Mientras que la Restauración pasiva se refiere a la recuperación natural del sistema, sin intervención o con un manejo mínimo. Este tipo de restauración se recomienda cuando no hay medios económicos o hay dificultades logísticas para recuperar áreas que son relativamente grandes, como es el caso del SNLN. El principio básico de este tipo de restauración es dejar que el sistema siga su curso natural de recolonización de especies nativas, dándole un mínimo impulso. Por lo tanto, actividades de restauración pasiva, como el cercado, pueden tener un efecto positivo sobre las condiciones de sitio y micrositio. El cercado reduce la presión de agentes de degradación como el ganado mayor, lo que favorece la regeneración, el aumento de la cobertura vegetal y la fijación de nutrientes en el suelo.

Forest dynamics have been affected by the high rates of greenhouse gas emissions that have direct consequences on global warming. This phenomenon is evident with the intensification of mega drought events in various parts of the world, including Chilean forests. It is still unclear how climate change may affect tree and shrub growth, especially in altitude regions such as the Mediterranean Andes of Central Chile (MACC) and how these populations would react to drought events on a timescale. In this sense, tree rings is one of the most important proxies for reconstructing environmental data, as trees contain historical records of previous growth conditions at annual resolution, which seems a useful tool to know the variations in xylem traits of woody species over time. One of the most important advances in tree-ring studies has been the additional focus on anatomical (i.e. vessels and wood density) and ecophysiological (i.e. carbon stable isotopes) features, since shows tree sensitivity to intra-seasonal environmental factors. The present proposal seek to investigate the adaptive strategies of woody species, based on xylem functional traits, for survival in current climate change scenarios on latitudinal and altitudinal gradients of the MACC, complementing dendrochronological, anatomical and isotopic analysis. This allow us to order to define priority locations for conservation and restoration projects and to identify which regions and populations are most vulnerable or resistant to severe climate change. We will test four hypotheses: (i) woody species populations from xeric sites have developed throughout their evolutionary history a hydraulic structure oriented to safety in comparison with the populations of wet sites; (ii) populations of all sites will have an increase of water use efficiency (iWUE) over time, as a result of a climate change adaptability strategy of trees, but it will not necessarily be reflected in higher trunk biomass; and (iii) xylem traits varied by altitudinal gradient affecting tree growth, being the populations of tree lines those that have trait values more resistant to current climatic change, and hence, more adapted to future scenarios of climate change. To test those hypotheses, we will select and will sample trees and shrub population of MACC (30-35°S, 71-71.5°W). We will use bibliography, expert interviews and local communities to select potential sites, as well as a drone (Phantom 4RTK®) to analyze vegetation characteristics. Preliminarily, the genera Prosopis, Acacia, Berberis and Adesmia will be selected because present wide distribution in MACC and high dendrochronological potential. Thus, this project will show us how they will respond in the future under the current climatic trends, identifying which regions and populations are the most vulnerable to climate change in the Andes of central Chile. Likewise, these results will serve to measure how the impacts of environmental variations have been in a region with high levels of endemism in South America, both in structure, hydraulic plasticity and carbon storage, being useful to be in conservation and restoration project, as well as replicated in future studies of other areas, both in South America and the world.