Atributos funcionais de caatinga, uma floresta sazonalmente seca: estratégias, distribuição espacial, interações entre plantas e restauração de comunidades
| Ano de defesa: | 2020 |
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| Autor(a) principal: | |
| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Tese |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ECOLOGIA |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/29700 |
Resumo: | Functional traits are all physiological, morphological anatomical and biochemical features of an organism that allow it to survive and reproduce in its environment. The functional traits of organisms, here limited to tree species, in a given region, are primary selected by environmental filters. The understanding of how the environment modulates vegetation community is a worldwide question in Ecology. Once limited by environmental conditions, the functional traits will also exert effects on its environment, by changing abiotic resources and condition, affecting the surrounding organisms. Such effect can also modulate community structures. Understand both processes its fundamental to the understanding not only general ecological patterns, but to generate information in order to apply ecological theories to rebuild communities as in restoration programs. Mentioned that, this work is made by 3 independent chapters all focused in Seasonal dry Forest Caatinga. The first chapter aim to analyzed tree species coordinated trade-offs of one of the most biodiverse Seasonal tropical dry forest, determined its functional groups gathering above-below ground and biochemical traits, test if these groups are spatially associated over the biome and if the distribution is limited to a aridity gradient. We sampled several anatomical, physiological, structural and biochemical functional traits of adult tree species in situ, and young plants of 2 and 6 months old cultivated in a greenhouse. We performed PCA test, K-means. Ripleys K analysys and gls to respond the aforesaid questions, respectively. We found distinct coordinated trade-offs representing the slow-fast growth strategies continuum. This continuum were collapsed in two main groups of acquisitive and conservative strategies, and the majority of species were selected to conservative group. Species of both groups are independently distributed over the biome, and fast-strategy species occurrence is more related to arid regions than slow-strategies. The second chapter aim to test which functional traits are important to explain facilitation capabilities of nurse plants, and if specific combinations of nurse-target functional traits explain the outcome of species-specific interaction. We performed a in-situ experiment with 60 adult plant-target tree species combination replicated 5 times. Using the already sampled functional traits as predictive variable and plant neighbour performance as response variable, we performed a GLMM followed by variable simplification. We found that both conservative and acquisitive species can exert positive effects and the outcome is highly dependent on the pair of species match. The positive outcome however, happened when the species exerting the effect, had functional traits which effect on environment, fulfill the ecological above- or below-ground requirements of its plants neighbour. At least, the third chapter, aim to disentangle the facilitation from functional complementarity effects, and test the importance of this components on biomass production and community function. We produced 4704 seedlings of 16 semiarid tree species using a new growing method. All individuals were planted in 147 experimental build communities of 13 m X 18 m, with 32 individuals each. The experimental communities were build at five levels of diversity and with distinct composition at each level replicated three times. The biomass production and the Net biodiversity Effect (NBE) were calculated and used as response variables. As a predictive variables we used facilitation community potential, community weighted mean and functional diversity based on above and below-ground traits. For both response variables, we performed a generalized linear mixed models to understand how they drive the productivity and function of communities. We showed that facilitation is a key process for restoration acting since the community biomass productivity until its net biodiversity effects. Both parts of complementarity effect, functional diversity and facilitation, are fundamental for a higher community function at the initial years of rebuilt communities.Additionally, we showed how to manipulate the three components of the Net biodiversity Effect, facilitation, functional diversity and community functional identity, in order to guide future restoration programs. |
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Atributos funcionais de caatinga, uma floresta sazonalmente seca: estratégias, distribuição espacial, interações entre plantas e restauração de comunidadesEstratégias funcionaisDistribuição espacialMontagem de comunidadesRestauraçãoFacilitaçãoDiversidade funcionalFlorestas tropicais sazonalmente secasEstratégias para lidar com secaCNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::ECOLOGIAFunctional traits are all physiological, morphological anatomical and biochemical features of an organism that allow it to survive and reproduce in its environment. The functional traits of organisms, here limited to tree species, in a given region, are primary selected by environmental filters. The understanding of how the environment modulates vegetation community is a worldwide question in Ecology. Once limited by environmental conditions, the functional traits will also exert effects on its environment, by changing abiotic resources and condition, affecting the surrounding organisms. Such effect can also modulate community structures. Understand both processes its fundamental to the understanding not only general ecological patterns, but to generate information in order to apply ecological theories to rebuild communities as in restoration programs. Mentioned that, this work is made by 3 independent chapters all focused in Seasonal dry Forest Caatinga. The first chapter aim to analyzed tree species coordinated trade-offs of one of the most biodiverse Seasonal tropical dry forest, determined its functional groups gathering above-below ground and biochemical traits, test if these groups are spatially associated over the biome and if the distribution is limited to a aridity gradient. We sampled several anatomical, physiological, structural and biochemical functional traits of adult tree species in situ, and young plants of 2 and 6 months old cultivated in a greenhouse. We performed PCA test, K-means. Ripleys K analysys and gls to respond the aforesaid questions, respectively. We found distinct coordinated trade-offs representing the slow-fast growth strategies continuum. This continuum were collapsed in two main groups of acquisitive and conservative strategies, and the majority of species were selected to conservative group. Species of both groups are independently distributed over the biome, and fast-strategy species occurrence is more related to arid regions than slow-strategies. The second chapter aim to test which functional traits are important to explain facilitation capabilities of nurse plants, and if specific combinations of nurse-target functional traits explain the outcome of species-specific interaction. We performed a in-situ experiment with 60 adult plant-target tree species combination replicated 5 times. Using the already sampled functional traits as predictive variable and plant neighbour performance as response variable, we performed a GLMM followed by variable simplification. We found that both conservative and acquisitive species can exert positive effects and the outcome is highly dependent on the pair of species match. The positive outcome however, happened when the species exerting the effect, had functional traits which effect on environment, fulfill the ecological above- or below-ground requirements of its plants neighbour. At least, the third chapter, aim to disentangle the facilitation from functional complementarity effects, and test the importance of this components on biomass production and community function. We produced 4704 seedlings of 16 semiarid tree species using a new growing method. All individuals were planted in 147 experimental build communities of 13 m X 18 m, with 32 individuals each. The experimental communities were build at five levels of diversity and with distinct composition at each level replicated three times. The biomass production and the Net biodiversity Effect (NBE) were calculated and used as response variables. As a predictive variables we used facilitation community potential, community weighted mean and functional diversity based on above and below-ground traits. For both response variables, we performed a generalized linear mixed models to understand how they drive the productivity and function of communities. We showed that facilitation is a key process for restoration acting since the community biomass productivity until its net biodiversity effects. Both parts of complementarity effect, functional diversity and facilitation, are fundamental for a higher community function at the initial years of rebuilt communities.Additionally, we showed how to manipulate the three components of the Net biodiversity Effect, facilitation, functional diversity and community functional identity, in order to guide future restoration programs.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESAtributos funcionais são características fisiológicas, morfológicas, anatômicas e bioquímicas, responsáveis pelo sucesso da interação dos organismos com o meio em que habitam. Tais características adaptativas que compõem os organismos de uma região, aqui limitado à plantas arbóreas, são primeiramente selecionadas através de filtros ambientais. Neste sentido, compreender como as estratégias da vegetação são limitadas e moduladas pelos diferentes tipos de ambiente ao redor do mundo, é uma questão chave em ecologia. Os atributos funcionais das plantas, uma vez selecionados, também exercem efeitos sobre o ambiente em que vivem, alterando características abióticas como disponibilidade hídrica, radiação solar e disponibilidade de nutrientes. Além disto, estas alterações causam efeitos diretos e indiretos nos organismos vizinhos, podendo também agir como força moduladora da estrutura das comunidades. Compreender estes processos é fundamental para, além de entendermos padrões ecológicos gerais, podermos efetivar ações de restauração e montagem de comunidades com uma abordagem ecológica robusta. Neste sentido, este trabalho possui três capítulos, todos focados no ambiente sazonalmente seco Caatinga. O primeiro capítulo tem o objetivo de analisar os principais trade-off entre atributos funcionais de 20 espécies lenhosas, determinar seus grupos funcionais, testar se estes grupos estão associados espacialmente e se sua distribuição é limitada pela aridez. Foram coletados diversos atributos fisiológicos, anatômicos, bioquímicos e estruturais de espécies adultas in situ. Realizamos análises de componentes principais, para analisar os trade-off, análise de k-means para determinar os grupos funcionais, teste de Ripley para testar a distribuição espacial dos grupos e um gls para testar se os grupos ocorrem em locais com diferentes níveis de aridez. Encontramos que as espécies da Caatinga possuem diversos trade-offs com diferentes atributos representando um continuum entre estratégias aquisitivas e conservativas. Todos os trade-off deste continuo, colapsam em dois grupos funcionais de estratégias conservativas e aquisitivas, porém grande parte das espécies está contida no grupo de estratégias conservativas. Os dois grupos ocorrem de modo independente através do bioma e o grupo de espécies aquisitivas tende a ocorrer em locais mais áridos do bioma. O segundo capítulo busca testar como e quais os atributos funcionais das plantas afetam seus vizinhos positivamente e se atributos funcionais podem explicar as relações espécies-específicas comumente encontradas. Para isto, fizemos um experimento in situ com interações entre 60 combinaçoẽs de pares de espécies, cada um replicados cinco vezes. Utilizando os atributos funcionais das espécies adultas já coletados como variáveis preditoras e a performance de plantas vizinhas como variáveis resposta, calculamos um modelo linear misto generalizado, seguido de simplificação de variáveis. Vimos que, tanto espécies com características conservativas quanto aquisitivas têm o potencial de afetar positivamente os indivíduos vizinhos e que o resultado é altamente dependente do par de espécies em interação. No entanto, os resultados positivos, surgem quando a espécie que está exercendo o efeito possui atributos funcionais, cujo efeito no ambiente, majoritariamente relacionados à água, suprem as necessidades ecológicas das plantas vizinhas. Por fim, o terceiro capítulo desatrela os efeitos de facilitação e complementariedade funcional e testa quais são as principais características funcionais das comunidades que levam a maior produção de biomassa e funcionamento das comunidades. Produzimos 4704 mudas de 16 espécies nativas. Com elas, foram montadas 147 comunidades, com 5 níveis de diversidade, monocultura, duas, quatro, oito e 16 espécies e 45 composições diferentes, cada comunidade foi montada com 32 indivíduos. Monitoramos a produtividade das comunidades em biomassa foliar produzida e também seu ‘Net biodiveristy Effect’ (NBE) como variáveis resposta. Como variáveis preditoras, calculamos o nível de potencial de facilitação por parcela, o valor médio de atributos ponderado pela abundância para 9 atributos separadamente, e a complementariedade funcional de cada comunidade. Calculamos quais destas variáveis melhor explicariam a produção de biomassa e o NBE através de modelos lineares mistos generalizados. A produção de biomassa foi influenciada positivamente por atributos relacionados à rapida captura de recursos e fixação de carbono como área específica foliar e comprimento específico de raiz e pelo potencial facilitativo das comunidades. O NBE foi influenciado principalmente pela diversidade funcional e pelo potencial facilitativo das espécies. Por fim, demonstramos como ecologicamente a facilitação se diferencia de complementariedade funcional e quais suas consequências para restauração e montagem de comunidades. Ademais, propomos tomadas de decisões utilizando os componentes ecológicos testados para guiar práticas de restauração e maximizar tanto a produtividade das comunidades, quanto seus serviços.Universidade Federal do Rio Grande do NorteBrasilUFRNPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ECOLOGIAGanade, Gislene Maria da SilvaSouza, Alexandre Fadigas deRowland, LucyCosta, Flávia Regina CapellottoLeal, Inara RobertaStaggemeier, Vanessa GrazieleFagundes, Marina Vergara2020-07-22T17:48:03Z2020-07-22T17:48:03Z2020-02-13info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfFAGUNDES, Marina Vergara. Atributos funcionais de caatinga, uma floresta sazonalmente seca: estratégias, distribuição espacial, interações entre plantas e restauração de comunidades. 2020. 154f. Tese (Doutorado em Ecologia) - Centro de Biociências, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2020.https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/29700info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRN2020-07-26T07:52:33Zoai:repositorio.ufrn.br:123456789/29700Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/repositorio@bczm.ufrn.bropendoar:2020-07-26T07:52:33Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false |
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