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Título: Ecologia hidráulica de árvores amazônicas: da variação intraespecífica ao funcionamento de ecossistemas
Autor: Garcia, Maquelle Neves
Orientador: Flavia, Costa
Coorientador: Tomas, Domingues
Rafael, Oliveira
Palavras-chave: Mudanças climáticas
ecofisiologia
Data do documento: 8-Out-2021
Editor: Maquelle Garcia
Programa: Ciências de Florestas Tropicais - CFT
Abstract: This thesis helps to understand interactions between environmental gradients and the hydraulic and carbon gain properties of Amazon tree species and how these interactions could affect forest dynamics. Specifically, the first chapter investigated the intraspecific variation of hydraulic and carbon acquisition/conservation traits of two dominant species in a forest in central Amazonia. Examining how environmental and ontogenetic aspects affect the intraspecific variation of these two species. The main finding was a high intraspecific variability of the studied traits. The variation in the hydraulic characteristics of individuals was more associated with soil water variation along topographic gradients. In contrast, the gain/conservation and carbon traits were more associated with ontogenetic and light variations. Furthermore, the existence of these different selection pressures of functional traits of individuals leads to decoupling in the coordination between carbon acquisition/conservation and water use characteristics, breaking the common patterns reported between different species. The second chapter investigated hydraulic functional and carbon gain traits at the community level. Specifically, studied hydraulic and photosynthetic traits related to temperature-sensitive in leaves would be good predictors of diametric growth and, through this, could affect the relative abundance patterns of species. This chapter covered 103 individuals, including 33 species in a forest in central Amazonia. The tested functional traits are good predictors of growth performance, and that the trees that have the lowest growth rates are the rarest in the forest and are also the safest hydraulically. The difference between the ambient temperature and the optimum temperature for photosynthesis for each species affect carbon assimilation, and through this pathway, indirectly affect species dominance. Thus, temperature sensitivity can be used to predict changes in species composition as a function of climate change. The third chapter focused on studing the variation of the tree hydraulics responses in different sites along the Amazon basin, intending to predict the ecosystem's vulnerability to droughts. Specifically, it tested which environmental factors (water table depth, soil fertility, and site precipitation deficit) are most important in defining embolism vulnerability, including 165 trees covering 64 species in 4 sites that combine all variations of the three environmental factors. Shallow water table depth and high soil fertility are more critical in defining a vulnerable hydraulic system than a constant water supply via precipitation (i.e., low seasonal rainfall deficit at the site). The distribution of embolism vulnerability was modeled across the Amazon basin and discussed possible tree strategies to deal with this.
Resumo: Essa tese foi elaborada para entender algumas das interações entre os gradientes ambientais e as propriedades hidráulicas e de ganho de carbono de espécies arbóreas na Amazônia e como isso potencialmente pode influenciar as relações com a dinâmica dessa floresta. Especificamente, no primeiro capítulo estudo a amplitude de variação intraespecífica de características hidráulicas e de aquisição/conservação de carbono de duas espécies dominantes em uma floresta na Amazônia central, e investigo como características ambientais e ontogenéticas afetam a variação intraespecífica dessas duas espécies. Encontrei uma alta variabilidade intraespecífica das características estudadas. A variação nas características hidráulicas dos indivíduos esteve mais associada à variação hídrica do solo ao longo de gradientes topográficos, enquanto a variação de características de ganho/conservação e carbono foram mais ligadas à variações ontogenéticas e de luz. Além disso, a existência destas diferentes pressões de seleção de características funcionais dos indivíduos leva a um desacoplamento na coordenação entre aquisição/conservação de carbono e características de uso de água, quebrando os padrões que são geralmente reportados entre diferentes espécies. No segundo capítulo estudo características funcionais hidráulicas e de ganho de carbono no nível da comunidade. Especificamente, eu testei se as características hidráulicas e fotossintéticas que se espera que sejam sensíveis à temperatura das folhas seriam bons preditores do crescimento diamétrico e, se através disso, poderiam afetar os padrões de abundância relativa das espécies. Neste capítulo estudamos 103 indivíduos cobrindo 33 espécies em uma floresta na Amazônia central. Eu encontrei que as características funcionais testadas são boas preditoras do crescimento e que as árvores que possuem menores taxas de crescimento são as mais raras na floresta e que também são as mais seguras hidraulicamente. A diferença entre a temperatura ambiente e a temperatura ótima da fotossíntese de cada espécie afetam a assimilação de carbono, e através deste caminho, afetam indiretamente a dominância das espécies. Assim, a sensibilidade à temperatura pode ser usada para prever as mudanças de composição de espécies em função de mudanças climáticas. No terceiro capítulo estudo os determinantes das características hidráulicas de árvores em diferentes sítios ao longo da bacia Amazônica, para poder prever a vulnerabilidade do ecossistema às secas. Especificamente, eu testei quais fatores ambientais (a profundidade do lençol freático, a fertilidade do solo e o déficit de precipitação do local) são mais importantes para definir vulnerabilidade ao embolismo de 165 árvores cobrindo 64 espécies, em 4 sítios que combinam todas as variações dos 3 fatores ambientais. Encontrei que o lençol freático superficial e a alta fertilidade são particularmente mais importantes para a definição de um sistema hidráulico vulnerável do que um suprimento constante de água via precipitação (i.e., baixo déficit sazonal precipitação no local). Para discutir a implicação desses resultados eu modelei a distribuição da vulnerabilidade ao embolismo ao longo da bacia amazônica e discuto as possíveis estratégias de árvores para lidar com isto.
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