Coordenação de características funcionais dos órgãos abaixo e acima de solo e seu efeito na performance de árvores distribuídas em um gradiente hidrológico na Amazônia Central
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Flavia Regina Capelotto Costa
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Marciel José Ferreira
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Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia - INPA
Resumo
Compreender as características funcionais das árvores e sua influência em seu desempenho é essencial para prever como as florestas tropicais responderão às mudanças climáticas. Na Amazônia, compreender os mecanismos hídricos que sustentam as estratégias de resiliência é especialmente relevante, dada a crescente frequência e intensidade das secas. Embora muitos estudos tenham se concentrado em folhas e caules, o funcionamento do componente subterrâneo, especialmente as raízes, permanece pouco explorado. Este projeto investiga a coordenação entre características funcionais das raízes e sua relação com características foliares ao longo de um gradiente hidroedáfico, e como a distribuição vertical da biomassa de raízes finas em florestas de terra firme rasas da Amazônia Central influencia o lençol freático. A hipótese central propõe que a variação na profundidade do lençol freático modula tanto a coordenação de características funcionais quanto a profundidade do enraizamento, afetando atributos acima do solo, como a estrutura da floresta. O estudo está dividido em três capítulos: - Capítulo 1: Avaliação da coordenação entre características morfológicas e anatômicas de raízes finas; - Capítulo 2: Como a coordenação de características das raízes se relaciona com características foliares no ambiente e em espécies arbóreas generalistas e Capítulo 3: Análise da distribuição vertical da biomassa radicular em diferentes profundidades e ambientes hidrológicos. As coletas foram realizadas na Reserva Ducke e em parcelas ao longo da rodovia BR-319, abrangendo diferentes condições hídricas. Os resultados revelaram ajustes significativos nas características morfológicas e na profundidade radicular entre os ambientes. Duas estratégias funcionais foram identificadas: "outsourcing", predominante em águas rasas, com raízes mais espessas e maior colonização micorrízica; e "do-it-yourself", comum em planaltos, com raízes mais finas e ramificadas. A coordenação entre as características radiculares foi maior em águas rasas. Há uma forte relação hidráulica entre as características radiculares e foliares, entre eficiência e segurança no transporte da água. Em escala regional, o excesso de água no solo restringe a distribuição de raízes finas às camadas superficiais, levando a uma maior distribuição de biomassa subterrânea e a estruturas florestais com alta densidade de árvores menores. Em áreas menos alagadas, padrões opostos são observados. Enquanto a disponibilidade de nutrientes influencia a distribuição de biomassa, os regimes do lençol freático modulam significativamente esse efeito. A descoberta de que o regime hídrico exerce controle generalizado sobre a distribuição de raízes finas desafia a perspectiva dominante focada em nutrientes e clima, oferecendo novas implicações para modelagem ecológica e prevendo o papel da Amazônia no ciclo biogeoquímico e no armazenamento de carbono.
Abstract:
Understanding the functional traits of trees and their influence on performance is essential to predicting how tropical forests will respond to climate change. In the Amazon, understanding the water mechanisms that support resilience strategies is especially relevant given the increasing frequency and intensity of droughts. Although many studies have focused on leaves and stems, the functioning of the belowground component—especially roots—remains little explored. This project investigates the coordination between root functional traits, their relationships with leaf features, along a hydro-edaphic gradient, and how the vertical distribution of fine root biomass affects the “terra firme” forests of Central Amazonia, where the water table is shallow. The central hypothesis proposes that variation in water table depth modulates both the coordination of functional traits and rooting depth, affecting aboveground attributes such as forest structure. The study is divided into three chapters: - Chapter 1: Assessment of the coordination between morphological and anatomical traits of fine roots. – Chapter 2: How the coordination of root traits relates to leaf traits across environments and within generalist tree species; and Chapter 3: Analysis of the vertical distribution of root biomass at different depths and hydrological environments. Collections were conducted at the Ducke Reserve and in plots along BR-319, encompassing different water conditions. The results revealed significant adjustments in morphological characteristics and rooting depth between environments. Two functional strategies were identified: "outsourcing," predominant in lowlands, with thicker roots and greater mycorrhizal colonization; and "do-it-yourself," common on plateaus, with thinner and more branched roots. Coordination between root traits was stronger in lowlands. Between root and leaf traits, there is a strong hydraulic trade-off between efficiency and safety in water transport. At a regional scale, excess soil water restricts the distribution of fine roots to the surface layers, leading to greater allocation of belowground biomass and forest structures with a high density of smaller trees. In less waterlogged areas, opposite patterns are observed. Although nutrient availability influences biomass partitioning, water table regimes strongly modulate this effect. The discovery that water regime exerts pervasive control over fine root distribution challenges the dominant nutrient- and climate-centric view, offering new insights for ecological modeling and forecasting the Amazon's role in biogeochemical cycles and carbon storage.