Orientador: Rafael Silva Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-16T23:35:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lima_AlineLopese_M.pdf: 3394396 bytes, checksum: 696ed48aed8374dfcb4e215ad3c94135 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Eventos de neblina constituem uma importante fonte de água em vários ecossistemas terrestres, pois molham as superfícies foliares das plantas sem aumentar significativamente o conteúdo de água no solo. A água interceptada pode escoar ou ser absorvida diretamente pelas folhas inclusive de espécies lenhosas. No entanto, pouco se sabe sobre o papel ecológico desse processo e os mecanismos e estruturas envolvidos no transporte de água do exterior para os tecidos foliares, especialmente em espécies tropicais. Nesse contexto, avaliamos as vias anatômicas envolvidas na absorção de água pelas folhas e elucidamos as consequências desse processo no desempenho ecofisiológico, crescimento e sobrevivência de três espécies lenhosas comuns em matas nebulares do sudeste brasileiro, Drimys brasiliensis, Eremanthus erythropappus e Myrsine umbellata. Experimentos com água deuterada e sais traçadores apoplásticos mostraram que as espécies são capazes de obter água diretamente pelas folhas. A absorção foliar pode contribuir em até 42% do conteúdo de água das folhas em D. brasiliensis, que inclusive apresentou fluxo reverso de seiva e menores taxas de transpiração noturna quando expostas à neblina. A água pode difundir diretamente pelas cutículas foliares em todas as espécies. Os tricomas tectores de E. erythropappus e os tricomas glandulares peltados de M. umbellata parecem ser estruturas importantes para a absorção de água nessas espécies. Após transpor a barrreira cuticular, as soluções podem difundir pelas vias apoplásticas da epiderme e do parênquima das folhas das três espécies e atingir o xilema de E. erythropappus e acumular nas células coletoras de M. umbellata. A alta concentração de compostos hidrofílicos nos tecidos foliares de D. brasiliensis e M. umbellata pode ter contribuído na retenção das soluções no mesofilo destas espécies. A borrifação de ramos causou aumento imediato do status hídrico foliar nas espécies, benefício também observado em um experimento de longa duração. Após dois meses, plantas das três espécies que receberam neblina exclusivamente na parte aérea apresentaram maior potencial hídrico, fotossíntese e condutância estomática em comparação às plantas do tratamento de seca em casa de vegetação. D. brasiliensis apresentou 100% de mortalidade após um mês no tratamento de seca. O conteúdo relativo de água no solo das plantas dessa espécie sob neblina manteve-se constante ao longo do experimento, indicando que a neblina pode ter sido usada como fonte de água transpirada neste período. E. erytropappus foi a única espécie que manteve taxas de crescimento e sobrevivência semelhantes entre os tratamentos, sendo que e os benefícios da nebulização só se tornaram evidentes no final do segundo mês. O conteúdo de água no solo das plantas de M. umbellata foi reduzido nos tratamentos de neblina e seca, mas não observamos reduções no potencial hídrico, condutância estomática e fotossíntese. Estes dados sugerem que a absorção de água pelas folhas desta espécie causou um desacoplamento das relações hídricas foliares e das trocas gasosas em relação à disponibilidade de água no solo. Demonstramos que durante eventos de neblina, as três espécies lenhosas de matas nebulares tropicais podem absorver água diretamente pelas folhas. Este processo favorece a hidratação, o desempenho ecofisiológico, o crescimento e a sobrevivência das plantas, mesmo sob baixa disponibilidade de água no solo. / Abstract: Fog deposition is an important water source in several terrestrial ecosystems. Fog water intercepted by the plants can run off to the soil or be absorbed by the leaves. However, very little is known about the ecological role of fog and the mechanisms and structures involved in foliar water uptake by woody species in tropical environments. In this context, we investigated the anatomical pathways involved in the process of foliar uptake of water and evaluated the consequences of this process in the ecophysiological performance, growth and survival of three common woody species from Brazilian cloud forests: Drimys brasiliensis, Eremanthus erythropappus e Myrsine umbellata. Greenhouse experiments using artificial fog enriched in deuterium and labelling experiments with fluorescent apoplastic tracers demonstrated that the three species absorbed water directly through their leaf surfaces. Leaf water uptake contributed to as much as 42% of total foliar water content in D. brasiliensis. Fog exposition caused reversals in sap flow and reduced nighttime transpiration for this species. Water diffused directly through leaf cuticles in all species. Tector trichomes of E. erythropappus and glandular peltate trichomes of M. umbellata are important pathways for water uptake in these species. After the cuticular barrier was transposed, solutions moved through apoplast routes at the epidermis and parenchyma in all species, reaching the xylem in E. erythropappus and accumulating on collector cells of M. umbellata. The high abundance of hidrofilic compounds found on leaf surfaces of D. brasiliensis and M. umbellata may have contributed to the great retention of solution with apoplastic tracers in the mesophyll of these species. Sprayed water on isolated branches caused an immediate increase in leaf water status in the three species, a benefit also observed in a long-term experiment. After two months, plants under the fog treatment improved leaf water potential, photosynthesis and stomatal conductance in relation to plants exposed to drought in a greenhouse experiment. Species responses to the treatments were different. D. brasiliensis had 100% mortality after a month under drought. Soil water content (SWC) of fogged plants was constant throughout the experiment, suggesting that fog water might have been used as the main water source for transpiration during this period. E. erytroppappus was the only species with similar growth and survival rates in all treatments and the beneficial effects of fog water was only observed after two months. For M. umbellata, SWC decreased substantially in the drought and fog treatments but no decrease in water potential, photosynthesis and stomatal conductance was observed. For this species, fog water deposition caused a decoupling of foliar water relations and gas exchange from soil water availability.We demonstrated that the three cloud forest woody species can absorb water directly through their leaves during fog deposition, allowing shoot rehidratation and improving ecophysiological performance, growth and survival when soils are dry. / Mestrado / Biologia Vegetal / Mestre em Biologia Vegetal

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:31:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2941.pdf: 567635 bytes, checksum: 18b3f5d53030b198ba538da511d6b2e3 (MD5) Previous issue date: 2010-03-02 / Universidade Federal de Minas Gerais / Together with fire and climate changes, soil is considered a major determinant in the Braziliancerrado, the richest savanna in the world. Soil can influence plants by filtering species capableof acquiring resources and compete for them, but can also influence plant patterns ofallocation in defense against herbivory. Although many studies focused on plant soilrelationship in cerrado, few focused on the influence of soil at fine scale. We expectedcommunity descriptors, such as floristic composition, richness, evenness, diversity, and totalabundance to be related to soil features at fine scale within a physiognomy. We also expectedplants on nutrient-poor soils to present higher anti-herbivory defenses. In a cerrado site, weplaced 100 contiguous 25 m2 plots, in which we identified all woody individuals, measuredsoil variables and the following leaf traits: specific leaf area, C:N ratio, water content,toughness, trichomes, latex, and presence of tannins, alkaloids, and terpenoids. We did apartial redundancy analysis to test for relationship between soil features and floristiccomposition, controlled for spatial dependence. We also did multiple regression or spatialautoregressive models to test for relationships between soil features and: (1) the abundance ofthe five commonest species, (2) total abundance, (3) richness, (4) evenness, and (5) diversityand to predict defense traits based on soil features. We found no relationship between soil andfloristic composition, probably due to functional redundancy or limited dispersal. Organicmatter was positively related to Myrsine umbellata, the most abundant species, and totalabundance, and negatively related to evenness, what suggests positive feedbacks to cause thedominance by Myrsine umbellata. We also found a positive relationship between sum of basisand species richness, probably reflecting a fertility gradient. Contrary to our expectations, wefound no relationship between total defenses and total soil fertility or soil variables, whatcould result from low variability in soil fertility at fine scale or of high phenotypic variability.Presence of tannins was positively related to organic matter, possibly reflecting a strategytowards lower tolerance due to low reserve allocation or interactions with other resources.However, since tannins decrease leaf decomposition rates, organic matter could beaccumulating in soil. Overall, we suggest that soil is an important factor structuring cerradocommunity even at fine scales and that the dominance of cerrado species could be related topositive plant-soil feedbacks. / O solo, juntamente com o fogo e as variações climáticas, é considerado um dos principaisdeterminantes do cerrado brasileiro, a savana mais rica do mundo. O solo pode influenciar asespécies de planta selecionando aquelas adaptadas a explorar e competir por recursos, mastambém pode influenciar os padrões de alocações em defesas contra herbivoria. Emboramuitos estudos tenham se voltado a entender as relações entre solo e vegetação no cerrado,poucos se focaram efeitos em escala local. De forma geral, nossa expectativa é de quedescritores da comunidade, como composição florística, riqueza, equabilidade, diversidade eabundância total estejam relacionados com o solo, mesmo em escala local, dentro de umadeterminada fisionomia, e que plantas em solos pobres em nutrientes invistam mais emdefesas contra herbivoria devido ao alto custo em repor as folhas perdidas. Em uma área decerrado, lançamos 100 parcelas contíguas de 25 m2 cada, identificamos todos os indivíduosem nível de espécies, coletamos amostras de solo e medimos os seguintes traços foliares dedefesa contra herbivoria: área foliar específica, razão C:N, quantidade de água, dureza,densidade de tricomas, quantidade de látex, e presença de alcaloides, terpenoides e taninos.Para testar a relação entre a composição florística e as variáveis do solo, usamos uma análisede redundância parcial, controlando a autocorrelação espacial. Para testar a relação entre asvariáveis do solo e (1) a abundância das cinco espécies mais abundantes, (2) a abundânciatotal, (3) a riqueza de espécies, (4) a equabilidade e (5) a diversidade de espécies; para prevera distribuição dos traços de defesa contra herbivoria por meio das variáveis do solo,utilizamos regressões múltiplas ou modelos autorregressivos, na presença de autocorrelaçãoespacial. Encontramos uma baixa relação entre o solo e a composição florística,provavelmente devido à presença de espécies funcionalmente redundantes e espécies comdispersão limitada. O conteúdo de matéria orgânica esteve positivamente relacionado àabundância de Myrsine umbellata, a espécie mais abundante na área, e à abundância total, enegativamente relacionada à equabilidade, o que sugere que um mecanismo deretroalimentação positiva pode ser a causa da dominância de Myrsine umbellata. Tambémencontramos uma relação positiva entre soma de bases e a riqueza de espécies provavelmenterefletindo um gradiente de fertilidade. Contrariamente às nossas expectativas, nãoencontramos relação entre o investimento total em defesas e a fertilidade do solo,provavelmente refletindo uma baixa variação nas variáveis do solo em escala local ouvariações fenotípicas entre indivíduos da mesma espécie ou ambas. Entretanto, a presença detaninos esteve relacionada positivamente com o conteúdo de matéria orgânica, o que poderefletir menor tolerância à herbivoria em solos mais pobres ou uma alta acumulação dematéria orgânica no solo devido à lenta taxa de decomposição de folhas com tanino. De formageral, sugerimos que o solo é um importante fator estruturando a comunidade, mesmo emescala local, e que a dominância de espécies de cerrado pode estar relacionada a mecanismosde retroalimentação positiva.