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Título: A arquitetura hidráulica explica a ocorrência e a abundância de lianas em ambientes semiáridos?
Título em inglês: Does hydraulic architecture explain the occurrence and abundance of lianas in semiarid environments?
Autor(es): Carvalho, Ellen Cristina Dantas de
Orientador(es): Araújo, Francisca Soares de
Palavras-chave: Ecofisiologia vegetal
Xilema
Densidade da madeira
Condutividade hidráulica potencial
Resistência à seca
Deciduidade foliar
Data do documento: 2014
Citação: CARVALHO, E. C. D. (2014)
Resumo: O sucesso de lianas em florestas tropicais sazonalmente secas é explicado por uma vantagem competitiva em relação às demais formas de crescimento. Lianas possuem sistema hidráulico eficiente, com vasos largos e compridos, e raízes profundas que conseguem absorver água das camadas mais profundas do solo, garantindo a fixação de carbono e a manutenção de altas taxas de crescimento durante o período seco. Em ambientes semiáridos, a ocorrência e a abundância de lianas são menores, podendo ser considerado o extremo seco de distribuição dessa forma de crescimento. Nós acreditamos que o sistema hidráulico eficiente de lianas é bastante vulnerável a cavitação induzida por seca em ambientes áridos e semiáridos, o que diminuiria a capacidade competitiva. Entretanto, evidências empíricas que suportem essa ideia são marcadamente escassas. Nosso principal objetivo foi analisar se as características morfofisiológicas do sistema hidráulico, a dinâmica foliar e as relações hídricas foliares podem explicar a ocorrência e a abundância de lianas em ambientes semiáridos. No capítulo 1, analisamos a arquitetura hidráulica do xilema ao longo do contínuo raiz-caule-ramos de três lianas congêneres que ocorrem com abundâncias contrastantes em duas áreas semiáridas com diferenças nas características estruturais dos solos e no déficit de pressão de vapor do ar (VPDar). Mensuramos a densidade da madeira (DM), área da secção transversal ocupada por parênquima (AP), fibras (AF) e vasos (AV), densidade de vasos (N), diâmetro médio (d) e máximo (dmáx) dos vasos, diâmetro das pontoações das paredes dos vasos (dpit), densidade de pontoações (Npit), diâmetro hidráulico (Dh) e condutividade hidráulica potencial (Kp) em ramos, caule e raiz. Evidenciamos que as lianas apresentaram duas zonas de segurança hidráulica, uma nas raízes e outra nos ramos, diferindo do usualmente descrito para árvores cuja segurança hidráulica é crescente das raízes aos ramos. Nossos resultados indicaram que a diminuição da Kp e o aumento da segurança hidráulica nos ramos e raízes demonstraram haver convergência funcional entre as três espécies. No capítulo 2, comparamos a profundidade do sistema radicular, a dinâmica foliar, o potencial hídrico foliar sazonal (Ψleaf) e a resistência à cavitação (P50) entre as espécies, principais características que são utilizadas para explicar o padrão de distribuição e abundância de lianas. Os nossos resultados são contrastantes com o comumente descrito para lianas. Em síntese, evidenciamos que, todas as espécies, apresentaram raízes superficiais, alta variação no potencial hídrico foliar na madrugada (Ψpredawn) entre os períodos chuvosos e seco, deciduidade foliar em resposta ao estresse hídrico do solo e ao VPDar e maior resistência à seca (P50). A maior resistência à cavitação e a deciduidade foliar aumentam a resistência à seca nas lianas, porém limitam a fixação de carbono ao período chuvoso. Uma vez que suas raízes são superficiais, e a deciduidade foliar impede o ganho de carbono e o crescimento durante o período seco, principal vantagem competitiva em relação às árvores em outros ambientes sazonais, a abundância de lianas deve ser menor.
Abstract: The success of lianas in seasonally dry tropical forests is explained by a competitive advantage over other growth forms. Lianas have efficient hydraulic system, with wide and long vessels, and deep roots that can absorb water from the deeper layers of the soil, ensuring carbon fixation and maintenance of high growth rates during the dry season. In semiarid environments, the occurrence and abundance of lianas are smaller and can be considered the dry extreme distribution of this growth form. We believe the efficient hydraulic system of lianas is quite vulnerable to cavitation induced-drought in arid and semiarid environments, which would decrease the competitiveness. However, empirical evidence to support this idea are remarkably scarce. Our main goal was to analyze if the physical and physiological characteristics of the hydraulic system, leaf dynamics and leaf water relations, may explain the occurrence and abundance of lianas in semiarid environments. In Chapter 1, we analyzed the hydraulic architecture of xylem along the continuum root-stem-branches three congener’s lianas occurring with contrasting abundances in two semiarid areas with differences in the structural characteristics of the soil and vapor pressure deficit of the air (VPDair). We measured the wood density (WD), the cross-sectional area occupied by parenchyma (AP), fiber (AF) and vessels (AV), vessel density (N), average vessel diameter (d) and maximum (dmax), pit diameter in the vessel walls (dpit), pits density (Npit), the hydraulic diameter (Dh) and potentially hydraulic conductivity (Kp) in branches, stems and roots. We show that lianas presented two hydraulic safety zones, one in the roots and the other in the branches, different from usually described for trees with a hydraulic safety is growing from the roots to the branches. Our results indicated that the decrease in Kp and an increase in the safety of the hydraulic branches and roots demonstrated a functional convergence of the three species. In Chapter 2, we compared root system depth, leaf dynamics, seasonal leaf water potential (Ψleaf), and cavitation resistance (P50) between species, key features that are used to explain the pattern of distribution and abundance of lianas. Our results are contrasting with the commonly described for lianas. In summary, we observed that all species had shallow roots, high variation in leaf water potential at dawn (Ψpredawn) between the rainy and dry seasons, leaf deciduousness in response to soil water stress and VPDair and greater drought resistance (P50). The greatest resistance to cavitation and leaf deciduousness increase resistance to drought in lianas, but limit carbon fixation to the rainy season. Once your roots are shallow, and leaf deciduousness prevents carbon gain and growth during the dry season, the main competitive advantage over other trees in seasonal environments, the abundance of lianas should be less.
Descrição: CARVALHO. Ellen Cristina Dantas de. A arquitetura hidráulica explica a ocorrência e a abundância de lianas em ambientes semiáridos? 2014. 77 f. Tese (Doutorado em ecologia e recursos naturais)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2014.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/17173
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