Proyectos

Fires have historically played an important role in the composition and distribution of terrestrial ecosystems. However, these events have also represented an important pressure that have induced land degradation worldwide; especially in regions with Mediterranean climates with dry summers and elevated temperatures. In forests, fires not only exert an individual effect on each of their components; including vegetation, animals and other natural resources such as soil and water, among others, but also on the relationship among these constituents, which in turns, compromise the functionally of the whole ecosystem. Forest fires directly affect aboveground biomass production and other ecosystem services (i.e. benefits society directly or indirectly obtain from ecosystems). Land burning can also compromise belowground conditions that are essential to support aboveground life. Though soil biological processes are recognized as main drivers of ecosystem recovery following fires, the consequences of land burning on soil microorganisms are less understood than those on soil physicochemical properties. The present research aims precisely to elucidate what are the effects of fires on a particular group of soil microorganisms, crucial for maintenance of proper soil ecosystem services and natural resilience. The microbial specialist studied in this project would be microorganisms capable of nitrogen fixation (diazotrophs), particularly those living in non-mutualistic associations in soil environments (within the soil rhizosphere or as free-living organisms in bulk soils). It is known that land burning can negatively impact soil microorganisms directly by compromising diversity and altering their composition; moreover, these pressures can also indirectly affect soil microbiota by altering soil physicochemical properties. Recently, advanced on molecular biology and analytical techniques have allowed to incorporate the study of microbial interactions and adaptations following soil disturbances. Microbial co-occurrences network studies have shed lights on particular microbial taxa relationships (negative and positive) and adaptations to changes in soil abiotic factors following disturbances. Thus, these analyses can contribute to better understand the ecological significance of environmental pressures on proper soil ecosystem functioning considering the previous background, the present study aims to assess through ecological molecular analyses how non-mutualistic diazotrophic microorganisms interact with other members of the bacterial community and adapt to changes in soil physicochemical conditions in Mediterranean forest following fires. In the present work, it is hypothesized that ecological networks will reveal shifts in non-mutualistic diazotrophic population structure in Mediterranean forest after fires, due to changes in their interactions with other microorganisms and responses to modified physicochemical properties. To test this hypothesis, classical soil physicochemical analyses and cutting-edge, molecular based, microbial ecology analyses will be implemented in burned and unburned soils of two Mediterranean native forest in the Region of O’Higgins in central Chile. The strategy used for this study will consist of two types of studies: 1) at the field scale, and 2) at a field-laboratory scale. The field scale study will include burned areas and unburned areas for comparison. The field-laboratory scale experiment will consist of soil samples taken in the field, burned in the laboratory, and incubated at their original site for different periods of time. By accomplishing the proposed project, it is expected to identify what are the main biotic conditions (e.g. taxa positively or negatively interacting with diazotrophs) and the main abiotic parameters correlating with these interactions in burned and unburned soils. This knowledge would allow to better design and implement soil restoration initiatives in Mediterranean native forest, which will in turn contribute to the reestablishment of proper functionally of the whole forest ecosystem, contributing to sustain their ecosystem services and their natural resilience towards future environmental pressures.

La presente propuesta busca generar un proceso de evaluación rápida de los efectos post-incendio a diferentes escalas, para la toma de decisiones informadas entre la academia y actores involucrados en la gestión preventiva, mitigación y de recuperación desde el suelo hasta paisajes funcionales. Considerando que (i) no se cuenta con una sistematización de los impactos de los incendios en los ecosistemas forestales a corto plazo, (ii) existe una falta de conocimiento sobre el papel que desempeña el suelo en la respuesta de la vegetación frente a incendios de diversas intensidades y severidades, y (iii) se ha experimentado un aumento significativo en la investigación basada en sensores remotos debido a su alcance espacial y temporal, la presente propuesta consiste en la creación de un prototipo de evaluación multiescala para la toma de decisiones interdisciplinarias post-incendios forestales: recuperando los servicios ecosistémicos desde el suelo a paisajes multifuncionales. El producto obtenido como prototipo de solución será un proceso de levantamiento y validación de información que permita integrar el conocimiento científico-técnico a la toma de decisiones post-incendios. El proceso de construcción del prototipo busca generar las bases para impactar de manera positiva la planificación colaborativa, proactiva e informada de las acciones de evaluación temprana de los efectos de los incendios en los ecosistemas, para la prevención o mitigación de los riesgos asociados a la ocurrencia de incendios y prácticas de recuperación atendiendo dichas condiciones climáticas se hacen cada vez más evidentes.

Los ecosistemas costeros son ambientes altamente susceptibles a los efectos del cambio climático, para los cuales se proyecta a escala global un aumento en el nivel del mar de entre 0,5 y 1 m hacia el 2100. Una consecuencia importante del aumento del nivel del mar es la intrusión de agua salada, que se produce por el movimiento del agua de mar hacia los continentes. En Chile, el Ministerio del Medio Ambiente ha identificado las zonas más expuestas (por debajo de los 10 m s.n.m) a fenómenos asociados al aumento del nivel del mar y cambios en la cota de inundación en comunas de zonas costeras. Sin embargo, estos estudios no asocian la vulnerabilidad de dichos ecosistemas con fenómenos de intrusión salina. El aumento del nivel del mar y la entrada de agua salada a los continentes han demostrado afectar comunidades costeras, sistemas productivos como la agricultura, así como servicios ecosistémicos relacionados con estos. Dentro de estos últimos, se encuentra la capacidad de los suelos de proveer alimentos y de funcionar como un sumidero de carbono, y así mitigar los efectos del cambio climático. Contrario de los avances de conocimiento en la materia a nivel internacional, en Chile se desconocen estudios sistemáticos que evalúen los riesgos de intrusión marina y su relación con la agricultura y el desarrollo sostenible de zonas costeras en Chile. No obstante, estudios locales recientes destacan a las comunas de Pichilemu (región de O'Higgins) y Maullín (región de Los Lagos), como zonas vulnerables a inundaciones por el aumento del nivel del mar y que actualmente evidencian intrusión salina y afectación de suelos agrícolas. En este contexto, para abordar de manera integral el impacto de la intrusión marina en los territorios a nivel nacional, se requiere del desarrollo de la ciencia de resiliencia costera en Chile, así como de nuevas técnicas para identificar con éxito la vulnerabilidad de los paisajes costeros y sistemas agrícolas a la intrusión de agua salada, todo lo cual requiere la interacción de la academia y las comunidades locales, los agricultores y tomadores de decisiones. Consecuentemente, la presente propuesta tiene como objetivo crear una red internacional entre la Universidad de O’Higgins, la Universidad de Chile y la Universidad de Maryland, con un enfoque interdisciplinar, es decir integrando las disciplinas de las ciencias agronómicas, ciencias naturales y las ciencias sociales para abordar desafíos relacionados con la adaptación de los sistemas agrícolas costeros y servicios ecosistémicos de suelos a los efectos de la intrusión marina. La red de colaboración, a desplegar en Pichilemu y Maullín, permitirá robustecer y abordar esta temática en Chile, y así contribuir al desarrollo de soluciones en la materia con alcances a nivel nacional.

Proyecto de colaboración internacional entre España, Chile, Argentina y Ecuador. El proyecto aborda la recuperación de suelos degradados a través del uso de enmiendas orgánicas.

El objetivo principal de esta propuesta es estudiar las redes de regulación post-transcripcionale de miARNs en especies vegetales del desierto de Atacama, su adaptación a ambientes extremos e interacción con el medio donde habita. Se propone un enfoque que integra (1) la implementación de un nuevo método computacional para predecir estas interacciones miARN:ARNm que permita integrar información de los datos de secuenciación y la interacción de otros microorganismos, lo que permitirá (2) la construcción de redes regulatorias post-transcripcionales miARN:ARNm asociadas a la adaptación y supervivencia en los límites de la vida.

El presente proyecto propone estudiar las intrusiones de agua marina (SWI, por sus siglas en inglés) en la localidad costera de Bucalemu, comuna de Paredones, Región de O’Higgins, con el objetivo de entender cómo las variaciones del nivel del mar y la llegada de Ríos Atmosféricos afectan la salinidad de suelos y cuerpos de agua costeros. Las SWIs constituyen un fenómeno en aumento debido al cambio climático y al alza sostenida del nivel medio del mar, lo que impacta negativamente los recursos hídricos, la calidad del suelo y la productividad agrícola. El proyecto surge como una extensión del trabajo previo realizado en Pichilemu por la Universidad de O’Higgins (proyecto URO RED21992), donde se evidenció un incremento en la conductividad eléctrica del suelo y la salinidad del estero San Antonio, asociados a eventos de lluvias intensas y marejadas vinculadas a Ríos Atmosféricos. Bucalemu, además de su importancia turística y pesquera, enfrenta presiones sobre su acuífero, declarado en restricción por el Ministerio de Obras Públicas, lo que refuerza la necesidad de un monitoreo científico del fenómeno. Desde una perspectiva interdisciplinaria, la investigación combina la geofísica, la edafología y la hidrogeología. La geofísica permitirá registrar las variaciones del nivel del mar y del estero mediante la técnica de reflectometría interferométrica GNSS (GNSS-IR), una metodología innovadora y costo-efectiva que usa señales satelitales para medir cambios de altura en cuerpos de agua. La edafología abordará los impactos de la salinidad en el suelo mediante muestreos sistemáticos a diferentes profundidades, mientras que la hidrogeología contribuirá a interpretar los procesos de mezcla entre agua dulce y salada. Las hipótesis de trabajo plantean que las variaciones de marea y los Ríos Atmosféricos generan incrementos de la conductividad eléctrica del suelo cerca de la desembocadura del estero, y que el impacto de las SWIs disminuye tierra adentro. Los objetivos específicos incluyen medir simultáneamente niveles de mar y agua, identificar y caracterizar Ríos Atmosféricos, analizar su relación con la salinidad del suelo, y realizar seminarios de difusión científica en la comunidad. La metodología contempla la instalación de dos estaciones GNSS y un sensor de conductividad eléctrica Teros- 12, junto a campañas de muestreo de suelo en invierno y verano. Los datos se complementarán con análisis de series temporales y catálogos de Ríos Atmosféricos derivados del reanálisis ERA5. Asimismo, se realizarán vuelos con dron para obtener modelos de elevación de alta precisión y determinar áreas vulnerables a inundación marina. El equipo de trabajo está liderado por el Dr. Raúl Valenzuela, experto en Ríos Atmosféricos y mediciones GNSS, junto a la Dra. Claudia Rojas, especialista en edafología, y el Dr. Etienne Bresciani, con experiencia en hidrogeología costera. La colaboración internacional incluye al Dr. Pierre Bosser (ENSTA Bretagne, Francia), experto en GNSS-IR. El proyecto contribuirá al manejo hídrico sostenible y la adaptación al cambio climático en la Región de O’Higgins, fortaleciendo el conocimiento científico y la resiliencia costera mediante una aproximación interdisciplinaria. Se espera que sus resultados sirvan como base para políticas públicas orientadas a la gestión del borde costero y la protección de ecosistemas como el Humedal de Bucalemu.

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Este proyecto analiza cómo distintos impulsores del cambio global afectan la biodiversidad y el funcionamiento de los ecosistemas en Chile, considerando su ocurrencia simultánea y su interacción a lo largo de gradientes ambientales y antrópicos. Mediante un enfoque de macrosistemas, se busca comprender cómo estos factores pueden modificar patrones de diversidad, estructura de comunidades y procesos ecosistémicos, incluyendo fenómenos como la homogeneización biótica. La investigación combina análisis biogeográficos, diseños de muestreo multiescala, modelación ecológica y evaluación de funciones ecosistémicas asociadas al ciclo de nutrientes, hidrología y producción de biomasa vegetal. Los resultados permitirán entender mejor las consecuencias del cambio global sobre la biodiversidad y los servicios ecosistémicos, aportando bases científicas para la conservación y gestión sostenible de los ecosistemas frente a escenarios de cambio ambiental.

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Los nematodos entomopatógenos (NEP) son organismos que habitan en el suelo y que se han utilizado como agentes de control biológico de insectos en las últimas cuatro décadas . Estos organismos han ganado mucha atención debido a su capacidad para buscar y matar a su huésped. El único estadio capaz de matar insectos es el llamado juvenil infectivo (IJ). Una vez que los IJ han ingresado al hospedador, se libera un simbionte bacteriano y la muerte ocurre por septicemia entre las 48 a 96h. Los NEP son seguros para los organismos no-diana, amigables con el ambiente y pueden producirse en masa en grandes fermentadores. A pesar de todas las ventajas mencionadas, en ocasiones, el performance de estos nematodos no es tan bueno como se espera. Uno de los principales problemas relacionados con dichas fallas es la existencia de grandes vacíos en su caracterización biológica y ecológica. Por ejemplo, la distribución de NEP en el suelo (como una matriz tridimensional) después de su aplicación en el campo no se conoce totalmente porque la determinación de su presencia depende de pruebas indirectas usando insectos trampas. Otra opción es el uso de RT-PCR para correlacionar la cantidad de ADN de una especie de NEP con una cantidad de individuos en una muestra de suelo, requiriendo mucho tiempo y esfuerzo. Aún existen muchas preguntas que resolver, incluida la distribución y persistencia en el suelo de los NEO, y la competencia entre las "poblaciones naturales" y las "aplicadas comercialmente", que siguen sin respuesta debido a la complejidad de la matriz del suelo. La opción más precisa para comprender cómo se comportan los NEP en el suelo sería, marcarlos individualmente y en grandes cantidades para rastrearlas en tiempo real. El marcaje NEP nos permitirá extraerlos directamente del suelo y contarlos bajo cualquier diseño óptico. Desafortunadamente, el único método disponible para marcar nematodos hasta el momento se basa en la inserción de proteínas fluorescentes, que son costosas, consumen mucho tiempo e imposibles de aplicar a grandes lotes de nematodos (decenas de millones). Esta situación puede ser revertida con el uso de puntos cuánticos de carbono (C-dots),ya que son baratos de producir, fluorescentes, no tóxicos y listos para usar en grandes lotes de NEP. El objetivo de este proyecto es desarrollar tecnologías de marcaje de NEP con c-dots para poder mejorar su actividad en condiciones de campo.