Análise e modelagem de ecofisiologia da espécie Poincianella microphylla da Caatinga em campo e sob condições de alta concentração de CO2

• Ano de defesa: 2015
• Autor(a) principal: Luiz Felipe Campos de Rezende
• Orientador(a): Jean Pierre Henry Balbaud Ometto, Celso Von Randow
• Banca de defesa: Tomas Ferreira Domingues, Rômulo Simões Cezar Menezes
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Ciência do Sistema Terrestre
• País: BR
• Resumo em Inglês: The Caatinga biome is extremely important because of its biodiversity, its endemism and its dimensions (844,453 km$^{2}$). Despite its importance, there is little information about the physiology of the species of the Caatinga. Plant physiology measurements are crucial to the calibration of Dynamic Global Vegetation Models (DGVMs) that are used to simulate the responses of vegetation in face of global changes. One goal of this study was to calibrate the maximum velocity of carboxylation (Vc$_{max}$) of a DGVM (in this case, the INLAND model) and thus improve the representation of productivity in the model. In a fieldwork carried out in a preserved forest area of Caatinga located in Petrolina, Pernambuco, measurements of carbon assimilation in response to light and CO$_{2}$ concentration were performed on 11 individuals of \emph{Poincianella microphylla} (Mart. Ex G. Don) LP Queiroz, one native species that is abundant in this region. These data were used in Multiple Linear Regression (MLR) and data mining techniques Classification and Regression Tree (CART) and K-means to obtain a fit equation and Vc$_{max}$ average values. Then, Gross Primary Productivity (GPP) was simulated in INLAND using the average values of Vc$_{max}$ obtained by CART, K-MEANS methods, or calculated by the regression equation. The results were compared with observed data of GPP obtained with meteorological and environmental sensors installed in a tower in Petrolina. It was found that the simulated GPP reached 72\% of the observed GPP when using the calibrated values of Vc$_{max}$, while the uncalibrated model obtained 42\% of the observed GPP. Thus, this work reinforces the importance of using ecophysiological measurements for calibration of the DGVMs. In face of increased CO$_{2}$ concentrations in the atmosphere in a scenario of global change some responses of vegetation as biomass gain and the increase in Water Use Efficiency (WUE) have been observed and reported. In order to study what is the response of the vegetation of the Caatinga to increased CO$_{2}$ concentration in the atmosphere a laboratory experiment was conducted cultivating seedlings of the species P. \emph{microphylla} in open-top chambers (OTCs) in four different conditions: 1. CO$_{2}$ concentration in ambient atmosphere (400 ppm) and under water stress; 2. CO$_{2}$ concentration in enriched atmosphere (800 ppm) and under water stress; 3. CO$_{2}$ concentration in ambient atmosphere (400 ppm) and with the seedlings subjected to irrigation every two days; 4. CO$_{2}$ concentration in enriched atmosphere (800 ppm) and with the seedlings subjected to irrigation every two days. The results corroborate many reports presented in the literature as the gain of biomass and increasing of WUE to plants grown in a high concentration of CO$_{2}$. These are known responses for vegetation from other biomes, however were still unknown to species of Caatinga.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m18/2015/02.26.17.51

O bioma Caatinga é extremamente importante devido à sua biodiversidade, seu endemismo e suas dimensões (844.453 km$^{2}$). Apesar de sua importância, ainda são escassas as informações sobre a fisiologia das espécies da Caatinga. Medidas de fisiologia vegetal são cruciais para a calibração de Modelos de Vegetação Global Dinâmica (DGVMs) que são utilizados para simular as respostas da vegetação diante das mudanças globais. Um dos objetivos deste trabalho foi calibrar a velocidade máxima de carboxilação (Vc$_{max}$) de um DGVM (neste caso, do modelo INLAND) e desta forma melhorar a representação de produtividade e da Eficiência do Uso da Água (EUA) no modelo. Num trabalho de campo realizado numa área de floresta preservada na Caatinga, localizada em Petrolina-PE, medidas de assimilação de carbono em resposta à luz e à concentração de CO$_{2}$ foram realizadas sobre 11 indivíduos de \emph{Poincianella microphylla} (Mart. ex G. Don) L.P. Queiroz, uma espécie nativa que é abundante nesta região. Estes dados foram utilizados em Regressão Linear Múltipla (MLR) e técnicas de mineração de dados como \emph{Classification And Regression Tree} (CART) e K-MEANS para se obter uma equação de ajuste e valores de médios de Vc$_{max}$. Na sequência, foi realizada a simulação de Produtividade Primária Bruta (PPB) no INLAND utilizando a equação obtida na regressão para estimar a Vcmax e os valores médios de Vc$_{max}$ obtidos pelos métodos CART, K-MEANS. Os resultados foram comparados com dados observados de PPB obtidos com sensores meteorológicos e ambientais instalados numa torre na mesma área experimental. Verificou-se que a PPB simulada atingiu 72\% da PPB observada ao se utilizar os valores de Vcmax calibrada, enquanto que o modelo não calibrado obteve 42\% da PPB observada. Observou-se também que a simulação da EUA atingiu 92\% da EUA observada. Desta forma, este trabalho comprova e reforça a importância de utilizar medidas ecofisiológicas obtidas em campo com a finalidade de calibrar de DGVMs. Diante do aumento da concentração de CO$_{2}$ na atmosfera num cenário de mudanças globais tem se observado e relatado algumas respostas da vegetação como o ganho de biomassa e o aumento da EUA. Com o objetivo de estudar quais seriam as respostas da vegetação da Caatinga ao aumento da concentração de CO$_{2}$ na atmosfera foi realizado um experimento em laboratório cultivando plântulas da espécie: P. \emph{microphylla} em câmaras de topo aberto (OTCs) em quatro condições diferentes: 1. concentração de CO$_{2}$ numa atmosfera ambiente (400 ppm) e sob estresse hídrico; 2. concentração de CO$_{2}$ numa atmosfera enriquecida (800 ppm) e sob estresse hídrico; 3. concentração de CO$_{2}$ numa atmosfera ambiente (400 ppm) e as plântulas submetidas a regas a cada dois dias; 4. concentração de CO2 numa atmosfera enriquecida (800 ppm) e as plântulas submetidas a regas a cada dois dias. Os resultados corroboram diversos relatos registrados na literatura como o ganho de biomassa e o aumento da EUA para plantas cultivadas numa elevada concentração de CO$_{2}$. São respostas conhecidas para a vegetação de outros biomas, no entanto ainda eram desconhecidas para espécies da Caatinga.