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.

La madera ha sido usada a lo largo de la historia para crear objetos, muebles, viviendas, medios de transporte, y obras de arte. Estas piezas arqueológicas son indicadores paleoambientales esenciales para estudiar el cambio climático en regiones con poca información sobre la variabilidad climática reciente. La dendrocronología tiene un rol clave para poder comprender eventos y procesos histórico de los bosques a través de los registros presentes en los anillos de crecimiento de los árboles, y son ampliamente usados en reconstrucciones climáticas. La siguiente propuesta busca datar y estudiar piezas de madera históricas (estructuras patrimoniales) y prehistóricas (pseudo fósiles de la laguna de Tagua Tagua) de la región de O’Higgins, utilizando una aproximación interdisciplinaria entre dendrocronología, arqueología y paleoclimatología. Específicamente se establecen cuatro objetivos específicos: (i) identificar y seleccionar piezas históricas de museos y/o estructuras patrimoniales con potencial dendrocronológico, (ii) explorar el yacimiento arqueológico de la Laguna Tagua Tagua como sitio de interés para la dendroarqueología utilizando radiocarbono, (iii) Construir una cronología de ancho de anillos de extensión milenaria para la región de O’Higgins, (iv) Explorar cambios en la variabilidad climática de la región de O’Higgins del cuaternario tardío utilizando la cronología regional de anillos de crecimiento y datos paleoambientales de radiocarbono. El primero se enfocará en una revisión exhaustiva de bibliografía y registros de colecciones en museos y arquitectura antigua con el fin de identificar, a partir de caracteres morfológicos y/o anatómicos, piezas de madera nativa que presenten potencial para ser utilizadas en estudios dendrocronológicos. Estas piezas serán seleccionadas con base en su relevancia histórica y capacidad para proporcionar información climática. El segundo objetivo está orientado al levantamiento de información y datos prehistóricos de piezas de madera que se puedan encontrar en la laguna Tagua Tagua, que, por medio de datación cruzada y radiocarbono, se establezca una fecha estimada de la antigüedad de las muestras. En el tercer objetivo se confeccionará una cronología regional de ancho de anillos a partir de series existentes y de nuevas piezas de madera colectadas en los objetivos anteriores. Se espera abarcar la mayor extensión temporal posible para luego, por medio de la técnica de datación cruzada, poder concatenar las series obtenidas de piezas de madera históricas y arqueológicas, y crear una serie temporal extensa de resolución anual. Finalmente, mediante análisis de regresiones lineales simples y múltiples, se explorarán diferentes reconstrucciones paleoclimáticas de la región de O’Higgins, esperando abarcar al menos los últimos 1000 años. En conclusión, esta propuesta posee relevancia en dos áreas de gran interés para el desarrollo científico de la región; en primer lugar, permitirá elaborar una serie temporal climática de la región de O’Higgins que abarque un extenso periodo histórico, lo que proporcionará una visión más amplia y detallada de las variaciones climáticas pasadas en la región y su posible relación con el cambio climático actual; y en segundo lugar, será un aporte relevante para una mejor caracterización del uso histórico de la manera y su relación con las comunidades, a través de una contextualización histórica más completa gracias a la recopilación de información y elaboración de cronologías. Por lo tanto, los resultados aportarán a la valorización del patrimonio cultural y la comprensión de los procesos climáticos de la región de O’Higgins.

Since 2010, central Chile is experiencing a multi-dimensional crisis due to the pervasive impacts of the ongoing mega drought. Political institutions and stakeholders have responded reactively to socio-economic crises associated with the mega drought as they emerge (particularly in the agricultural and health sectors). While governments should move towards risk-based management (Wilhite et al. 2014), they require robust decision making tools to facilitate the transition. One such tool are early warning systems (EWS), which aim to reduce vulnerability and to improve response capacity of people at risk. However, the current observatory developed for Chile, While Chile current has the Chilean Agroclimatic Observatory (Verbist et al., 2016), was mainly designed for scientific purposes and has a poor user experience (UX). To this endwe propose the development of a multi-scale drought observatory for Chile that will help mitigate agricultural and ecological impacts. Using a macrosystems perspective (Heffernan et al. 2014), this observatory will integrate global climate and land satellite data with in-situ measurements from national weather stations. It will have two main components: i) monitoring climate and land variables and their impacts on agricultural and socio-ecological systems, and ii) a drought early warning system (DEWS). The drought monitoring and DEWS platforms will target three user groups – the general public, decision makers , and the scientific community – and will comply with FAIR data principles (Wilkinson et al. 2016), to enhance usability of all products. We will monitor drought-related variables at two spatial scales: the national scale (Fig. 1a) and at ii) the local scale for which we selected the Aconcagua watershed (Fig 1b). Local-scale measurements will also be used to validate and improve drought monitoring at the national scale. We selected this watershed for two reasons: i) it has been highly impacted by drought (Fig. 2c, showing the extreme drought conditions across the watershed), which have triggered several conflicts this year (2021) between agricultural interests and groups concerned with access to drinking water; and ii) this watershed will provide a preview of the future for other watersheds that have yet to experience the evolving, multi-dimensional impacts of similarly extreme droughts.

Anthropogenic climate change (global change) has caused widespread negative impacts on the vitality and natural dynamics of forest ecosystems across different biomes worldwide. Such impacts are forecast to continue throughout the 21st Century, with Mediterranean-type ecosystems (MTE) being one of the most vulnerable worldwide. MTE are a global conservation priority owing to their high biodiversity, endemism and, carbon and water cycling. In particular, there are significant concerns and uncertainties about the future of tree-dominated MTEs given their vulnerability to global change and, therefore, the consequent likelihood of rapid changes in species distribution. I will assess the response and adaptation of the only Mediterranean forest ecosystems in South America to current and forecasted climate change along biogeographic gradients from sclerophyllous forest to relict mountain in central Chile, using a multi-scale approach, from shrubs to tall trees, and from seeds to ecosystem. This information will allow us to understand the stability of the trailing edge and the potential threats due to the upward migration of other species under global warming in Chilean MTE forest. To achieve these goals, I will exploit multidisciplinary approaches based on hydrology, remote sensing, dendrochronology, ecology, genetic and plant physiology, combining field, laboratory and experimental studies, with the purpose of forecasting forest. Considering that climate change is expected to drive abrupt nonlinear changes throughout the 21st century. I will include analytical approaches that can accommodate these non-linear relationships such as process-based models, non-stationary time-series models and structural equation modeling, as they can support a physiological approach that can robustly assess the forest productivity responses to future climate variability. This proposal will involve three approaches to forecasting forest resilience at different ecological scales: (i) forest-scale research to assess and predict canopy decline and change in foliar phenology using remote sensing and model-based climatic projections using in situ and ex situ data (Obj 1); population-based study assessing the current and future resilience of tree populations using demographic rates, ecophysiological indicators and genetic traits (Obj 2); regeneration-based study to investigate mechanisms of local adaptation in early life stages and potential for persistence of populations, using plant-growth chambers to simulate current and future climate condition in Chile’s MTE (Obj 3). Finally, a multivariate analysis to determine the relative resilience of forests based on information of three previous approach will be assess (Objective 4). Each projected approach will be transformed to predict change percentage, and thus, forecasted resilience rate by short-intermediate (2030-2065) and long term (2065-2100), considering the same weight of each approach. This proposal is a pioneer in global change research in ecology and biogeography due to its focus on possible migration from sclerophyllous trees to mountain forest in South American MTE. Findings will enable us to identify and predict species- and population-level resilience in the face of global climate change to inform priorities for conservation, mitigation and adaptation.

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 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.

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.