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Las sabanas mediterráneas (dehesas) son sistemas agrosilvopastoriles típicos, caracterizados por la presencia dispersa de robles (Quercus spp.) y especies arbustivas. Estos ecosistemas están sometidos a una marcada estacionalidad, propia del clima mediterráneo, lo que se refleja en la dinámica microbiana del suelo. La interacción de los factores que más afectan la dinámica microbiana (clima, vegetación y suelo), es clave para comprender los ciclos biogeoquímicos que, a su vez se espera que se reflejen en la estructura de la materia orgánica (MOS). Para evaluar el efecto del cambio climático, utilizamos pirólisis analítica (Py-GC/MS) para la caracterización molecular de la MOS en un experimento de imitación en campo (2017-2021). Entre los 117 compuestos biogénicos encontrados, las distribuciones y contenidos de ác. grasos y n-alcanos fueron más sensibles a los tratamientos climáticos. Además, se observa una degradación preferencial de compuestos derivados de holocelulosa y acumulación de compuestos derivados de la lignina, que se encuentra poco evolucionada, lo que apunta a condiciones desfavorables para la su degradación. Los resultados sugieren que la composición molecular de la MOS y la aplicación de Py-GC/MS aporta información sobre los cambios ambientales del suelo y que tienen valor como biomarcadores para el seguimiento del cambio climático en suelos mediterráneos.