Estratégias ecológicas associadas aos padrões de sazonalidade da fenologia foliar na Amazônia central

dc.contributor.advisorAlmeida, Juliana Schietti de
dc.contributor.authorTameirão, Lucas Barbosa Souza
dc.contributor.co-advisorAleixo, Izabela Fonseca
dc.date.accessioned2025-10-13T13:27:45Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractUnderstanding the mechanisms governing tree phenology and mortality in humid tropical forests is crucial for predicting these ecosystems' responses to climate change. This doctoral thesis investigates the complex interactions among environmental gradients, species' functional traits, and trees' internal dynamics in shaping foliar phenological patterns and signaling senescence and death in Central Amazonian terra firme forests. The first chapter addresses the role of spatial gradients in soil water availability on leaf phenology. Through a 52-year analysis of phenological data from hundreds of trees, we demonstrate that water table depth is a key determinant of the frequency, duration, and timing of leaf production. Distinct hydrological environments promote contrasting leaf exchange strategies, even in predominantly evergreen forests. These subtle variations, including the coexistence of mature, old, and new leaves, suggest complex phenological plasticity that confers resilience to local environmental constraints. Our results enhance the representation of phenology in ecological models and contribute to understanding the functionality and diversity of Amazonian forests in a changing environmental scenario. Secondly, the thesis explores the link between tree functional traits and the timing of new leaf flushing. We hypothesize that traits related to water and resource use efficiency, such as embolism resistance (P50, P12) and wood density, are key predictors of new leaf production seasonality. We identified two distinct phenological strategies in evergreen trees: a drought avoidance/resource acquisition strategy, with flushing during wet periods to mitigate hydraulic function losses, and a drought resistance/resource conservation strategy, with flushing during drier periods. Network analysis of traits revealed a modular structure in the correlation among hydraulic, structural, and resource acquisition traits, highlighting the integration of multiple functional dimensions in determining plant strategies. These findings are fundamental to understanding how water and resource use strategies shape the seasonality of leaf productivity in the central Amazon. Finally, we investigate tree mortality from the perspective of physiological self-regulation and early warning signals. We applied statistical methods of resilience indicators to a 52-year phenological dataset to test whether variations in leaf flushing patterns can signal impending death. We show that an increase in variance and critical slowing down in leaf phenology dynamics precede tree death by approximately seven and a half years. This suggests a progressive decline in physiological regulation and vitality, indicating that tree death is not solely driven by external disturbances but can also be shaped by internal factors such as aging and senescence. Additionally, deciduous tree species that died by falling exhibited greater losses in resilience compared to evergreen and standing dead trees. This systemic approach offers unprecedented insights into the use of leaf phenology dynamics to predict tree death and tree homeostasis and paves the way for a deeper understanding of tree aging and death.
dc.description.resumoA compreensão dos mecanismos que regem a fenologia e a mortalidade de árvores em florestas tropicais úmidas é crucial para prever a resposta desses ecossistemas às mudanças climáticas. Esta tese de doutorado investiga as complexas interações entre gradientes ambientais, características funcionais das espécies e a dinâmica interna das árvores na definição dos padrões fenológicos foliares e na sinalização da senescência e morte em florestas de terra firme na Amazônia Central. O primeiro capítulo aborda o papel de gradientes espaciais de disponibilidade hídrica no solo sobre a fenologia foliar. Através de uma análise de 52 anos de dados fenológicos de centenas de árvores, demonstramos que a profundidade do lençol freático (HAND) é um fator determinante na frequência, duração e sincronia da produção e senescência foliar. Ambientes hidrológicos distintos promovem estratégias contrastantes de troca foliar, mesmo em florestas predominantemente perenifólias. Essas variações sutis, incluindo a coexistência de folhas maduras, velhas e novas, sugerem uma complexa plasticidade fenológica que confere resiliência a restrições ambientais locais. Nossos resultados aprimoram a representação da fenologia em modelos ecológicos e contribuem para a compreensão da funcionalidade e diversidade das florestas amazônicas em um cenário de mudanças ambientais. No segundo capítulo, a tese explora a ligação entre características funcionais das árvores e o tempo de brotação de folhas novas. Levantamos a hipótese que traços relacionados à eficiência no uso da água e recursos, como a resistência à embolia (P50, P12) e a densidade da madeira, são preditores-chave da sazonalidade da produção de folhas novas. Identificamos duas estratégias fenológicas distintas em árvores perenifólias: uma de evitação da seca/aquisição de recursos, com brotação durante períodos úmidos para mitigar perdas de função hidráulica, e outra de resistência à seca/conservação de recursos, com brotação durante períodos secos. A análise de redes de traços funcionais revelou uma estrutura modular na correlação entre características hidráulicas, morfológicas e de aquisição de recursos, evidenciando a integração de múltiplas dimensões funcionais na determinação das estratégias vegetais. Esses achados são fundamentais para entender como as estratégias de uso de água e recursos moldam a sazonalidade da produtividade foliar na Amazônia. Finalmente, a tese inova ao investigar a mortalidade de árvores sob a perspectiva da autorregulação fisiológica e dos sinais de alerta precoce (EWS, early warning signals em inglês) no terceiro capítulo. Aplicamos métodos estatísticos de indicadores de resiliência a um conjunto de dados fenológicos de 52 anos para testar se variações nos padrões de brotação foliar podem sinalizar a morte iminente. Demonstramos que um aumento na variância e uma ""desaceleração crítica"" na dinâmica da fenologia foliar precedem a morte da árvore em aproximadamente sete anos e meio. Isso sugere um declínio progressivo na regulação fisiológica e vitalidade, indicando que a morte de árvores não é exclusivamente impulsionada por distúrbios externos, mas também moldada por fatores internos como o envelhecimento e a senescência. Adicionalmente, espécies decíduas que morreram por queda apresentaram maiores perdas de resiliência em comparação com árvores perenifólias e aquelas que morreram em pé. Esta abordagem sistêmica oferece insights inéditos sobre a homeostase das árvores e abre caminho para uma compreensão mais profunda do envelhecimento e da morte no reino vegetal.
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.61818/ted25053
dc.identifier.urihttps://repositorio.inpa.gov.br/handle/1/41109
dc.language.isopt_BR
dc.publisher.programEcologiapt_BR
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectSérie temporal
dc.subjectCaracterísticas hidráulicas
dc.subjectSinais prévios de morte
dc.titleEstratégias ecológicas associadas aos padrões de sazonalidade da fenologia foliar na Amazônia central
dc.typeTesept_BR
dspace.entity.typePublication
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