El estudio del impacto de los eventos extremos de sequía sobre los ecosistemas secos mediterráneos es fundamental para desarrollar herramientas de gestión adaptativa frente al cambio climático. La complejidad en la respuesta de los ecosistemas y las dificultades experimentales para llevar a cabo estudios de campo sobre eventos extremos de sequía, son los principales obstáculos en este campo de investigación. Es necesario desarrollar metodologías que permitan estudiar la relación de los ecosistemas con la disponibilidad hídrica y parametrizar los eventos de sequía extrema para poder resolver las inconsistencias surgidas hasta el momento en este ámbito. En la presente tesis se han estudiado las respuestas de los ecosistemas a distintos niveles ecológicos, desde el sistema suelo planta hasta los procesos ecosistémicos, frente a cambios en la disponibilidad hídrica durante eventos extremos de sequía. Para ello, se han realizado dos experimentos manipulativos de lluvia y se ha analizado un evento de sequía extrema natural en seis comunidades vegetales dominadas por arbustos del Sureste de la Península Ibérica, en la Comunidad Valenciana. Los resultados de estos estudios, mostrados a lo largo de seis capítulos en esta tesis, indican que la sequía extrema, y los cambios en la disponibilidad hídrica que ella produce, afectan a estos ecosistemas a todos los niveles ecológicos estudiados. Además, apuntan a la relevancia del patrón de precipitaciones y de la dinámica de la humedad del suelo como principales responsables de la respuesta de los ecosistemas. La respuesta de los ecosistemas a la sequía extrema fue mayor a niveles ecológicos superiores, siendo la reducción en la tasa de descomposición de hojarasca y la acumulación de combustible seco las principales consecuencias tanto a nivel experimental como natural. La sequía extrema también afectó a la fenología y esfuerzo reproductivo de la vegetación, así como a su crecimiento y procesos productivos. Finalmente se observaron cambios en la dinámica de nutrientes edáficos asociados al aumento de intensidad de la sequía. Estos resultados nos permitirán avanzar en la comprensión de las relaciones autoecológicas de la vegetación. La metodología desarrollada en este estudio ha demostrado simular satisfactoriamente las condiciones y efectos de la sequía extrema, mostrándose por tanto como una herramienta válida para realiza este tipo de estudios. / Tesis financiada por una beca predoctoral FPU-UA (2015). La parte experimental de esta tesis ha sido financiada por los proyectos CASCADE [GA 283068] (CEAM), SURVIVE-2 [CGL2015-69773-C2-2-P] y ALTERACLIM [CGL2015-69773-C2-1-P].