Modelling the effects of climate change on weed population dynamics

Abstract

As the human population continues to increase –it will have surpassed 9 billion people by 2050- food supply must rise in order to sustain people. Climate change represents a threat in the provision of sufficient, secure and nutritious nourishment for everyone. Possible consequences of climate change include a reduction in global agro-ecosystem production, with Spain as one of the most affected countries in Europe. Accordingly, little is known about the possible effects on weed populations, their relationships to the crops and the impact on human health (e.g., allergies). Population dynamics is an established theory focused on the understanding of population changes derived from the endogenous processes and exogenous factors that regulate population fluctuations. In this thesis, population theory is used as a tool to understand the effects of climate change on weeds. Below, three studies are presented which examine the interaction between climate variables and weed population dynamics. The first study was performed in a cereal system in Central Spain and focuses on endogenous and exogenous factors that affect the temporal fluctuations of seven weed types with economic relevance. The second study, developed with a database created in 1843 in the Southern United Kingdom, assesses the effect of climate and management factors on species coexistence in a weed community. The third study used data from a locality in Southern Spain and attempted to explain pollen fluctuations in grasses, project its future evolution and determine the possible consequences for allergies. The content developed in this doctoral thesis represents an original approach to studying the effects of climate change on weeds, with innovative concepts for Weed Science. This thesis contributes to understanding the possible effects of climate change on weed population dynamics and helps to answer the question of how, and to what...

La creciente población humana –que se prevé sobrepasará los 9 mil millones de personas en 2050- necesita aumentar la disponibilidad de alimento. El cambio climático representa una amenaza para lograr producir alimentos suficientes, seguros y nutritivos para todos. Las posibles consecuencias del cambio climático incluyen una reducción de la producción global de los agro-ecosistemas con España a la cabeza dentro de los países europeos más afectados. En este sentido, los efectos del cambio climático que puedan experimentar las poblaciones de las malas hierbas, su relación con los cultivos y su incidencia en la salud humana (ej. alergias) son poco conocidos. La dinámica de poblaciones es una teoría consolidada y enfocada a comprender los cambios poblacionales derivados de la influencia de procesos endógenos y exógenos que regulan las fluctuaciones poblaciones. En esta tesis, se utiliza la teoría poblacional como una herramienta para comprender los efectos del cambio climático sobre las malas hierbas. En el contexto presentado, la presente tesis doctoral unifica tres estudios sobre la interacción entre las variables climáticas y la dinámica de poblaciones de malas hierbas. El primer estudio se realizó en un sistema cerealista del centro de España y se focalizó en estudiar los factores endógenos y exógenos que afectan a las fluctuaciones temporales de siete malas hierbas de relevancia económica. El segundo estudio se realizó a partir de una base de datos creada en 1843 en el sur de Reino Unido y evaluó el efecto de factores climáticos y de manejo sobre la coexistencia de especies en una comunidad de plantas arvenses. El tercer estudio empleó datos de una localidad del sur de España y trata de explicar las fluctuaciones del polen de gramíneas, proyectar su evolución futura y las posibles consecuencias para las alergias. 12...