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Efectos de la heterogeneidad del paisaje agrícola mediterráneo sobre los polinizadores y la eficacia de la polinización

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Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Evolutiva, Ecologia i Ciències Ambientals

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[spa] La intensificación agrícola, que altera el uso de la tierra y las secuencias de cultivos en busca de maximizar la productividad y los ingresos, afecta la abundancia y diversidad de polinizadores, que son cruciales para la polinización. Esta tesis investiga cómo las características del paisaje agrícola afectan la abundancia de polinizadores en la región mediterránea noroccidental, con un enfoque en sírfidos y abejas. Durante un período de dos años, el estudio monitoreó la densidad de polinizadores y la efectividad de la polinización en veintidós campos de colza ubicados en paisajes que diferían en términos de diversidad de cultivos, extensión de hábitats seminaturales y tamaño del campo. Estas diferencias proporcionaron una base para analizar cómo las características específicas del paisaje influyen en la abundancia y efectividad de los polinizadores. Si bien muchos estudios se han centrado en la fracción no cultivada de los paisajes agrícolas, pocos han examinado los efectos temporales de la gestión de las tierras agrícolas, específicamente cómo la diversidad de cultivos y la prevalencia de ciertos cultivos que proporcionan recursos florales influyen en los polinizadores. Esta tesis adopta un enfoque más integral al considerar tanto el papel de los hábitats seminaturales como los efectos temporales de las prácticas agrícolas dentro de la matriz cultivada sobre la actividad de los polinizadores. Este doble enfoque subraya la importancia de comprender la interacción entre las áreas cultivadas y no cultivadas en la configuración de la abundancia de polinizadores y los servicios de polinización, mediante el examen de los efectos en una especie de cultivo alógamo facultativo. Esta tesis se organiza en dos secciones principales, cada una de las cuales aborda distintos aspectos de la matriz agrícola. En el primer apartado se aborda la diversidad de cultivos, mientras que el segundo se centra en la cobertura de cultivos de floración masiva, ambos analizados desde una perspectiva temporal. Se examinaron cuatro características del paisaje: la diversidad de cultivos equivalente en el año de muestreo (ERG), la diversidad de cultivos equivalente del año anterior (ERGp), el porcentaje de hábitats seminaturales (SNH) y el tamaño medio del campo (MFS). El estudio, realizado en veintidós campos de colza en paisajes con diferentes características, encontró que diferentes variables del paisaje influyeron en los grupos de polinizadores de distintas maneras. SNH influyó positivamente en la abundancia de abejorros, mientras que ERGp y MFS fueron importantes para otras abejas silvestres y para los sírfidos. Estos hallazgos proporcionan información práctica para priorizar estrategias para beneficiar a grupos específicos de polinizadores, mejorar la planificación del paisaje agrícola y promover la conservación de los polinizadores silvestres a través de la diversidad de cultivos. El estudio también exploró cómo ciertas características del paisaje (ERGp, SNH y MFS), así como las densidades de polinizadores (abejas silvestres [WB] y abejas melíferas [HB]) influyeron en los resultados de la polinización y en la cantidad y calidad de las semillas en los cultivos de colza. La investigación en un subconjunto de veinte campos de colza reveló una relación positiva entre el ERGp y la densidad de polinizadores. El experimento de exclusión en estos campos mostró que la polinización por insectos mejoró significativamente la calidad y cantidad de la colza. El ERGp surgió como una característica relevante del paisaje, que tuvo un impacto positivo en la densidad de WB y la efectividad de la polinización, mejorando así la producción de colza. Además, el estudio examinó los efectos de la cobertura de cultivos de floración masiva (MFC) del año anterior (MFC1) y acumulada durante tres años (MFC3). También se tuvieron en cuenta los hábitats seminaturales y los efectos del tamaño medio del campo sobre los polinizadores y el rendimiento de la colza. El modelo de ecuaciones estructurales indicó que MFC1 y MFC3 influyeron positivamente en las densidades de abejas silvestres (WB). Los tamaños de campo más pequeños promovieron densidades más altas de abejas grandes (LB). El número de semillas por vaina se relacionó positivamente con el WB en general y con el LB en particular. También se relacionó positivamente con MFC1 y MFS. El contenido de aceite de semilla se asoció positivamente con las densidades de LB y negativamente con MFS. La SNH se correlacionó con un aumento en el peso de mil semillas. En general, el estudio destaca la importancia de los hábitats fuera de los cultivos y de los recursos florales y su temporalidad para promover los servicios de polinización en paisajes agrícolas mediterráneos dominados por los cereales. Por lo tanto, la gestión del paisaje debe centrarse en estos factores para promover la sostenibilidad y maximizar los beneficios agrícolas y ecológicos.

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[eng] Agricultural intensification, which alters land use and crop sequences in search of maximizing productivity and revenue, affects pollinator abundance and diversity, which are crucial for pollination. This thesis investigates how agricultural landscape characteristics affect pollinator abundance in the northwestern Mediterranean region, with a focus on hoverflies and bees. Over a two-year period, the study monitored pollinator density and pollination effectiveness in twenty-two oilseed rape fields located in landscapes that differed in terms of crop diversity, the extent of semi-natural habitats, and field size. These differences provided a basis for analyzing how specific landscape features influence pollinator abundance and effectiveness. While many studies have focused on the non-cultivated fraction of agricultural landscapes, few have examined the temporal effects of agricultural land management, specifically how crop diversity and the prevalence of certain crops providing floral resources influence pollinators. This thesis adopts a more comprehensive approach by considering both the role of semi-natural habitats and the temporal effects of agricultural practices within the cultivated matrix on pollinator activity. This dual focus underscores the importance of understanding the interplay between cultivated and non-cultivated areas in shaping pollinator abundance and pollination services, by examining the effects in a facultative allogamous crop species.
This thesis is organized into two primary sections, each addressing distinct aspects of the agricultural matrix. The first section addresses crop diversity, while the second focuses on the cover of mass flowering crops, both analyzed with a temporal perspective.
Four landscape characteristics were examined: equivalent crop diversity in the sampling year (ERG), equivalent crop diversity from the previous year (ERGp), the percentage of semi-natural habitats (SNH), and mean field size (MFS). The study, conducted in twenty-two oilseed rape fields in landscapes with varying characteristics, found that different landscape variables influenced pollinator groups in distinct ways. SNH positively influenced bumblebee abundance, while ERGp and MFS were important for other wild bees and for hoverflies. These findings provide actionable insights to prioritize strategies for benefiting specific pollinator groups, improve agricultural landscape planning, and promote wild pollinator conservation through crop diversity.
The study also explored how certain landscape features — ERGp, SNH and MFS— as well as pollinator densities (wild bees [WB] and honeybees [HB]) influenced pollination outcomes and seed quantity and quality in oilseed rape crops. The research in a subset of twenty oilseed rape fields revealed a positive relationship between ERGp and pollinator density. A pollinator
 
exclusion experiment in these fields showed that insect pollination significantly improved rapeseed quality and quantity. ERGp emerged as a relevant landscape feature, positively impacting WB density and pollination effectiveness, thereby improving oilseed rape production. Additionally, the study examined the effects of mass flowering crop cover (MFC) from the previous year (MFC1) and accumulated over three years (MFC3). It also considered semi-natural habitats and mean field size effects on pollinators and oilseed rape yield. Structural equation modeling indicated that MFC1 and MFC3 positively influenced wild bee (WB) densities. Smaller field sizes promoted higher densities of large bees (LB). The number of seeds per pod was positively related to WB in general and LB in particular. It was also positively related to MFC1 and MFS. Seed oil content was positively associated with LB densities and negatively with MFS. SNH correlated with an increase in thousand seed weight. Overall, the study highlights the importance of off-crop habitats and of on-crop floral resources and their temporality to promote pollination services in cereal-dominated Mediterranean agricultural landscapes. Therefore, landscape management should focus on these factors to promote sustainability and maximize agricultural and ecological benefits.

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Tesis Doctorals - Departament - Biologia Evolutiva, Ecologia i Ciències Ambientals

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Efectos de la heterogeneidad del paisaje agrícola mediterráneo sobre los polinizadores y la eficacia de la polinización