Estabilidade de comunidades vegetais diante das mudanças climáticas: o efeito da diversidade funcional e das fontes alternativas de água na resposta das vegetações campestres à seca

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2019
Autor(a) principal: Matos, Ilaíne Silveira lattes
Orientador(a): Rosado, Bruno Henrique Pimentel lattes
Banca de defesa: Prevedello, Jayme Augusto lattes, Dias, André Tavares Corrêa lattes, Mattos, Eduardo Arcoverde de lattes, Eller, Cleiton Breder lattes
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Ecologia e Evolução
Departamento: Centro Biomédico::Instituto de Biologia Roberto Alcantara Gomes
País: BR
Palavras-chave em Português:
Palavras-chave em Inglês:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/4902
Resumo: Unveiling the factors underlying differential stability across biological systems remains one of the most fundamental questions in Ecology. Considering the worldwide increase in drought intensity, duration and frequency, the main goal of this study was to investigate the role of two factors, functional diversity (diversity on species response to disturbances and/or stresses and on their effects on the ecosystem functioning) and use of alternative water sources (fog) on plants response to drought. Since grasslands cover a large proportion of the terrestrial land surface and their productivity is controlled by precipitation, those factors were evaluated, particularly, on grassland stability. Firstly, a meta-analysis of manipulation rainfall experiments performed on 101 grasslands locations distributed worldwide was conducted to evaluate the general stability on biomass production; and to quantify the relative importance of drought features and prevailing conditions in explaining stability variation. On average, grasslands were resilient to drought, they kept biomass unchanged after drought; but significantly differed on their ability to resist, to keep biomass unchanged during drought, and to recover, to compensate damages incurred during drought, leading to a negative relationship between the last two properties. Those differences were not explained by either experimental drought features, nor by prevailing conditions. This suggests that soil and/or intrinsic biotic features, such as the degree of functional diversity, could be more important to determine differential stability across grasslands. A new conceptual framework, integrating eco-physiological strategies and functional originality indices was then proposed, in order to assess the role of functional diversity and to predict community stability under distinct scenarios of species loss. The framework was applied, using the Campos de Altitude, a Brazilian tropical mountain grassland vegetation, as a model system. The general stability of Campos de Altitude would be ensured under most of the evaluated scenarios, due to the presence of a large number of resistant species. However, instability was observed for scenarios where a small group of non-resistant species, which rely on foliar water uptake to deal with drought were lost (i.e. absorption of fog through leaves, FWU). Those species were one of the group most sensitive to drought, and thus conservation priorities should be assigned on them. Finally, the interspecific variation in FWU was investigated, and the ecological implications of this variation under climate change scenario was assessed. It was shown that species foliar traits and ecological strategies could explain this variation, with ruderal species showing greater FWU than stress-tolerant species. In conclusion, although grasslands were resilient to drought in terms of above-ground biomass, their functional diversity migh be unstable. In a future with more droughts and less fog, resistant species could outperform non-resistant ones, leading to a functional homogenisation. Future experiments should subject vegetation to more extreme droughts, in order to test those predictions and to develop a better understanding about the mechanisms underlying differential stability across biological systems
id UERJ_70c005559d5630bada23de47307946a2
oai_identifier_str oai:www.bdtd.uerj.br:1/4902
network_acronym_str UERJ
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
repository_id_str
spelling Rosado, Bruno Henrique Pimentelhttp://lattes.cnpq.br/4721490556510186Prevedello, Jayme Augustohttp://lattes.cnpq.br/7678496109580941Dias, André Tavares Corrêahttp://lattes.cnpq.br/8112542881684486Mattos, Eduardo Arcoverde dehttp://lattes.cnpq.br/0917719340591062Eller, Cleiton Brederhttp://lattes.cnpq.br/6262148655590009http://lattes.cnpq.br/2034870657894656Matos, Ilaíne Silveira2020-11-08T17:27:27Z2019-04-302019-02-26MATOS, Ilaíne Silveira. Estabilidade de comunidades vegetais diante das mudanças climáticas: o efeito da diversidade funcional e das fontes alternativas de água na resposta das vegetações campestres à seca. 2019. 216 f. Tese (Doutorado em Ecologia e Evolução) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2019.http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/4902Unveiling the factors underlying differential stability across biological systems remains one of the most fundamental questions in Ecology. Considering the worldwide increase in drought intensity, duration and frequency, the main goal of this study was to investigate the role of two factors, functional diversity (diversity on species response to disturbances and/or stresses and on their effects on the ecosystem functioning) and use of alternative water sources (fog) on plants response to drought. Since grasslands cover a large proportion of the terrestrial land surface and their productivity is controlled by precipitation, those factors were evaluated, particularly, on grassland stability. Firstly, a meta-analysis of manipulation rainfall experiments performed on 101 grasslands locations distributed worldwide was conducted to evaluate the general stability on biomass production; and to quantify the relative importance of drought features and prevailing conditions in explaining stability variation. On average, grasslands were resilient to drought, they kept biomass unchanged after drought; but significantly differed on their ability to resist, to keep biomass unchanged during drought, and to recover, to compensate damages incurred during drought, leading to a negative relationship between the last two properties. Those differences were not explained by either experimental drought features, nor by prevailing conditions. This suggests that soil and/or intrinsic biotic features, such as the degree of functional diversity, could be more important to determine differential stability across grasslands. A new conceptual framework, integrating eco-physiological strategies and functional originality indices was then proposed, in order to assess the role of functional diversity and to predict community stability under distinct scenarios of species loss. The framework was applied, using the Campos de Altitude, a Brazilian tropical mountain grassland vegetation, as a model system. The general stability of Campos de Altitude would be ensured under most of the evaluated scenarios, due to the presence of a large number of resistant species. However, instability was observed for scenarios where a small group of non-resistant species, which rely on foliar water uptake to deal with drought were lost (i.e. absorption of fog through leaves, FWU). Those species were one of the group most sensitive to drought, and thus conservation priorities should be assigned on them. Finally, the interspecific variation in FWU was investigated, and the ecological implications of this variation under climate change scenario was assessed. It was shown that species foliar traits and ecological strategies could explain this variation, with ruderal species showing greater FWU than stress-tolerant species. In conclusion, although grasslands were resilient to drought in terms of above-ground biomass, their functional diversity migh be unstable. In a future with more droughts and less fog, resistant species could outperform non-resistant ones, leading to a functional homogenisation. Future experiments should subject vegetation to more extreme droughts, in order to test those predictions and to develop a better understanding about the mechanisms underlying differential stability across biological systemsUma questão central na Ecologia é desvendar fatores que expliquem a variação na estabilidade entre sistemas biológicos. Considerando o aumento na intensidade, duração e frequência dos eventos de seca, o objetivo geral deste estudo foi investigar os efeitos de dois fatores: diversidade funcional (diversidade no modo como as espécies respondem aos distúrbios e/ou estresses e afetam o funcionamento do sistema) e o uso de fontes alternativas de água (neblina), na resposta da vegetação à seca. Esses efeitos foram avaliados particularmente sobre a estabilidade das vegetações campestres. Já que elas recobrem larga porção da superfície terrestre e têm sua produtividade predominantemente controlada pela precipitação. Primeiramente, uma meta-análise de experimentos de manipulação de chuva foi realizada a fim de avaliar a estabilidade geral na produção de biomassa aérea; e de quantificar a importância relativa das características da seca e das condições climáticas para explicar a variação de estabilidade entre 101diferentes vegetações. De modo geral, esses sistemas se mostraram resilientes, i.e. se mantiveram inalterados após a seca; porém diferiram na sua capacidade de resistir, i.e. se manter inalterado durante a seca, e de se recuperar, i.e. compensar os danos sofridos durante a seca, resultando numa relação negativa entre essas duas últimas propriedades. Tanto as características das secas, como as condições climáticas, não foram capazes de explicar essas diferenças. Logo, outros fatores como propriedades do solo e/ou características intrínsecas da vegetação, como diferenças na diversidade funcional, podem ser mais importantes para determinar a variação na estabilidade na resposta à seca. Em seguida, o efeito da diversidade funcional foi avaliado utilizando-se os Campos de Altitude como sistema-modelo. Através da integração de estratégias eco-fisiológicas e de índices de originalidade funcional foi possível predizer a estabilidade das comunidades vegetais sob diferentes cenários de extinção de espécies. Devido à presença de um grande número de espécies resistentes à seca, os Campos de Altitude se mostraram estáveis na maioria dos cenários avaliados.Contudo, instabilidade foi observada nos cenários em que houve a perda de espécies não-resistentes, as quais se baseiam na absorção de neblina para lidar com a seca. Este pequeno grupo se mostrou como um dos mais sensíveis a seca, devendo, portanto, receber prioridade de conservação. Finalmente, foi investigado o porquê algumas espécies se beneficiam mais da neblina do que outras, e quais as implicações ecológicas dessa variação num cenário de mudanças climáticas. Foi demonstrado que características foliares e estratégias ecológicas das espécies podem explicar essa variação interespecífica, com espécies ruderais exibindo maior absorção do que as espécies tolerantes ao estresse. Conclui-se que apesar das vegetações campestres serem resilientes à seca em termos de biomassa, elas podem ser instáveis quanto à diversidade funcional. Num futuro com mais secas e menos neblina, as espécies resistentes poderão suplantar as não-resistentes, resultando na perda de diversidade. Sugere-se que futuros experimentos submetam as vegetações a secas mais extremas e monitorem o desempenho durante o período pós-seca a fim de testar essas previsões e de continuar avançando no conhecimento dos mecanismos subjacentes à estabilidadeSubmitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2020-11-08T17:27:27Z No. of bitstreams: 1 TESE_ILAINE_MATOS_FINAL_2019.pdf: 5500038 bytes, checksum: 4396c574937ef30abd79fa2a10374ff4 (MD5)Made available in DSpace on 2020-11-08T17:27:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TESE_ILAINE_MATOS_FINAL_2019.pdf: 5500038 bytes, checksum: 4396c574937ef30abd79fa2a10374ff4 (MD5) Previous issue date: 2019-02-26Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorapplication/pdfporUniversidade do Estado do Rio de JaneiroPrograma de Pós-Graduação em Ecologia e EvoluçãoUERJBRCentro Biomédico::Instituto de Biologia Roberto Alcantara GomesCampos de altitudeFoliar water uptakeFunctional originalityFunctional redundancyRecoveryResilienceResistanceAbsorção foliar de águaCampos de altitudeOriginalidade funcionalRecuperaçãoRedundância funcionalResiliênciaResistênciaEcologia vegetalMudanças climáticasEcofisiologiaCNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::ECOLOGIAEstabilidade de comunidades vegetais diante das mudanças climáticas: o efeito da diversidade funcional e das fontes alternativas de água na resposta das vegetações campestres à secaPlant community stability under climate change: the effect of functional diversity and alternative sources of water on grasslands response to droughtinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJinstname:Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)instacron:UERJORIGINALTESE_ILAINE_MATOS_FINAL_2019.pdfapplication/pdf5500038http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/4902/1/TESE_ILAINE_MATOS_FINAL_2019.pdf4396c574937ef30abd79fa2a10374ff4MD511/49022024-02-26 16:13:53.853oai:www.bdtd.uerj.br:1/4902Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.bdtd.uerj.br/PUBhttps://www.bdtd.uerj.br:8443/oai/requestbdtd.suporte@uerj.bropendoar:29032024-02-26T19:13:53Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)false
dc.title.por.fl_str_mv Estabilidade de comunidades vegetais diante das mudanças climáticas: o efeito da diversidade funcional e das fontes alternativas de água na resposta das vegetações campestres à seca
dc.title.alternative.eng.fl_str_mv Plant community stability under climate change: the effect of functional diversity and alternative sources of water on grasslands response to drought
title Estabilidade de comunidades vegetais diante das mudanças climáticas: o efeito da diversidade funcional e das fontes alternativas de água na resposta das vegetações campestres à seca
spellingShingle Estabilidade de comunidades vegetais diante das mudanças climáticas: o efeito da diversidade funcional e das fontes alternativas de água na resposta das vegetações campestres à seca
Matos, Ilaíne Silveira
Campos de altitude
Foliar water uptake
Functional originality
Functional redundancy
Recovery
Resilience
Resistance
Absorção foliar de água
Campos de altitude
Originalidade funcional
Recuperação
Redundância funcional
Resiliência
Resistência
Ecologia vegetal
Mudanças climáticas
Ecofisiologia
CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::ECOLOGIA
title_short Estabilidade de comunidades vegetais diante das mudanças climáticas: o efeito da diversidade funcional e das fontes alternativas de água na resposta das vegetações campestres à seca
title_full Estabilidade de comunidades vegetais diante das mudanças climáticas: o efeito da diversidade funcional e das fontes alternativas de água na resposta das vegetações campestres à seca
title_fullStr Estabilidade de comunidades vegetais diante das mudanças climáticas: o efeito da diversidade funcional e das fontes alternativas de água na resposta das vegetações campestres à seca
title_full_unstemmed Estabilidade de comunidades vegetais diante das mudanças climáticas: o efeito da diversidade funcional e das fontes alternativas de água na resposta das vegetações campestres à seca
title_sort Estabilidade de comunidades vegetais diante das mudanças climáticas: o efeito da diversidade funcional e das fontes alternativas de água na resposta das vegetações campestres à seca
author Matos, Ilaíne Silveira
author_facet Matos, Ilaíne Silveira
author_role author
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Rosado, Bruno Henrique Pimentel
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/4721490556510186
dc.contributor.referee1.fl_str_mv Prevedello, Jayme Augusto
dc.contributor.referee1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/7678496109580941
dc.contributor.referee2.fl_str_mv Dias, André Tavares Corrêa
dc.contributor.referee2Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/8112542881684486
dc.contributor.referee3.fl_str_mv Mattos, Eduardo Arcoverde de
dc.contributor.referee3Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/0917719340591062
dc.contributor.referee4.fl_str_mv Eller, Cleiton Breder
dc.contributor.referee4Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/6262148655590009
dc.contributor.authorLattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/2034870657894656
dc.contributor.author.fl_str_mv Matos, Ilaíne Silveira
contributor_str_mv Rosado, Bruno Henrique Pimentel
Prevedello, Jayme Augusto
Dias, André Tavares Corrêa
Mattos, Eduardo Arcoverde de
Eller, Cleiton Breder
dc.subject.eng.fl_str_mv Campos de altitude
Foliar water uptake
Functional originality
Functional redundancy
Recovery
Resilience
Resistance
topic Campos de altitude
Foliar water uptake
Functional originality
Functional redundancy
Recovery
Resilience
Resistance
Absorção foliar de água
Campos de altitude
Originalidade funcional
Recuperação
Redundância funcional
Resiliência
Resistência
Ecologia vegetal
Mudanças climáticas
Ecofisiologia
CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::ECOLOGIA
dc.subject.por.fl_str_mv Absorção foliar de água
Campos de altitude
Originalidade funcional
Recuperação
Redundância funcional
Resiliência
Resistência
Ecologia vegetal
Mudanças climáticas
Ecofisiologia
dc.subject.cnpq.fl_str_mv CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::ECOLOGIA
description Unveiling the factors underlying differential stability across biological systems remains one of the most fundamental questions in Ecology. Considering the worldwide increase in drought intensity, duration and frequency, the main goal of this study was to investigate the role of two factors, functional diversity (diversity on species response to disturbances and/or stresses and on their effects on the ecosystem functioning) and use of alternative water sources (fog) on plants response to drought. Since grasslands cover a large proportion of the terrestrial land surface and their productivity is controlled by precipitation, those factors were evaluated, particularly, on grassland stability. Firstly, a meta-analysis of manipulation rainfall experiments performed on 101 grasslands locations distributed worldwide was conducted to evaluate the general stability on biomass production; and to quantify the relative importance of drought features and prevailing conditions in explaining stability variation. On average, grasslands were resilient to drought, they kept biomass unchanged after drought; but significantly differed on their ability to resist, to keep biomass unchanged during drought, and to recover, to compensate damages incurred during drought, leading to a negative relationship between the last two properties. Those differences were not explained by either experimental drought features, nor by prevailing conditions. This suggests that soil and/or intrinsic biotic features, such as the degree of functional diversity, could be more important to determine differential stability across grasslands. A new conceptual framework, integrating eco-physiological strategies and functional originality indices was then proposed, in order to assess the role of functional diversity and to predict community stability under distinct scenarios of species loss. The framework was applied, using the Campos de Altitude, a Brazilian tropical mountain grassland vegetation, as a model system. The general stability of Campos de Altitude would be ensured under most of the evaluated scenarios, due to the presence of a large number of resistant species. However, instability was observed for scenarios where a small group of non-resistant species, which rely on foliar water uptake to deal with drought were lost (i.e. absorption of fog through leaves, FWU). Those species were one of the group most sensitive to drought, and thus conservation priorities should be assigned on them. Finally, the interspecific variation in FWU was investigated, and the ecological implications of this variation under climate change scenario was assessed. It was shown that species foliar traits and ecological strategies could explain this variation, with ruderal species showing greater FWU than stress-tolerant species. In conclusion, although grasslands were resilient to drought in terms of above-ground biomass, their functional diversity migh be unstable. In a future with more droughts and less fog, resistant species could outperform non-resistant ones, leading to a functional homogenisation. Future experiments should subject vegetation to more extreme droughts, in order to test those predictions and to develop a better understanding about the mechanisms underlying differential stability across biological systems
publishDate 2019
dc.date.available.fl_str_mv 2019-04-30
dc.date.issued.fl_str_mv 2019-02-26
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2020-11-08T17:27:27Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv MATOS, Ilaíne Silveira. Estabilidade de comunidades vegetais diante das mudanças climáticas: o efeito da diversidade funcional e das fontes alternativas de água na resposta das vegetações campestres à seca. 2019. 216 f. Tese (Doutorado em Ecologia e Evolução) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2019.
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/4902
identifier_str_mv MATOS, Ilaíne Silveira. Estabilidade de comunidades vegetais diante das mudanças climáticas: o efeito da diversidade funcional e das fontes alternativas de água na resposta das vegetações campestres à seca. 2019. 216 f. Tese (Doutorado em Ecologia e Evolução) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2019.
url http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/4902
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade do Estado do Rio de Janeiro
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação em Ecologia e Evolução
dc.publisher.initials.fl_str_mv UERJ
dc.publisher.country.fl_str_mv BR
dc.publisher.department.fl_str_mv Centro Biomédico::Instituto de Biologia Roberto Alcantara Gomes
publisher.none.fl_str_mv Universidade do Estado do Rio de Janeiro
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
instname:Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)
instacron:UERJ
instname_str Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)
instacron_str UERJ
institution UERJ
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
bitstream.url.fl_str_mv http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/4902/1/TESE_ILAINE_MATOS_FINAL_2019.pdf
bitstream.checksum.fl_str_mv 4396c574937ef30abd79fa2a10374ff4
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)
repository.mail.fl_str_mv bdtd.suporte@uerj.br
_version_ 1792352117000765440