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Previous issue date: 2017-05-24 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / A biodiversidade afeta positivamente diversas fun??es ecossist?micas. No entanto, os mecanismos pelos quais a biodiversidade afeta os ecossistemas ainda s?o pouco compreendidos e requerem novos estudos experimentais destinados a identificar seus componentes. Estudos anteriores sugeriram que comunidades de plantas mais diversas podem proporcionar mais estabilidade aos ecossistemas, devido aos efeitos de complementaridade e redund?ncia. A diversidade das esp?cies de plantas pode atuar em diferentes n?veis das propriedades de um ecossistema. Um exemplo claro ? o efeito da diversidade de plantas sobre a din?mica de nutrientes nos ecossistemas terrestres. A diversidade de plants pode alterar as taxas de ac?mulo de nutrientes no solo e, tamb?m, a carga de nutrientes para os sistemas aqu?ticos. No entanto, os impactos antr?picos nos ecossistemas t?m causado a perda de habitats e, tamb?m, de biodiversidade. Tais perdas acabar?o por comprometer as fun??es dos ecossistemas e seus servi?os associados, que s?o vitais para o bem-estar humano. Portanto, o desenvolvimento de projetos de restaura??o ? fundamental para mitigar os impactos antr?picos e para a conserva??o da biodiversidade. Projetos de restaura??o oferecem a possibilidade de desenvolver um conhecimento s?lido sobre o funcionamento dos ecossistemas diante diferentes tipos de perturba??es. Para alcan?ar esse conhecimento, precisamos realizar experimentos de restaura??o baseados no conhecimento cient?fico para avaliar a variabilidade, a previsibilidade e a confiabilidade do funcionamento dos ecossistemas restaurados. Neste contexto, esta tese de doutorado ? baseada em tr?s experimentos que testaram como a diversidade de plantas e suas caracter?sticas funcionais poderiam influenciar o funcionamento dos ecossistemas restaurados. Os objetivos dessa tese foram: (i) investigar quais esp?cies de plantas e caracter?sticas funcionais s?o mais eficientes paraa reten??o de nutrientes no solo, reduzindo assim as perdas por lixivia??o e seu consequente impacto nos ecossistemas aqu?ticos; (ii) testar os efeitos da riqueza de esp?cies vegetais e da diversidade filogen?tica para o sucesso da restaura??o de uma floresta rip?ria rec?m restaurada (i.e. o sucesso foi medido como produ??o de biomassa e sobreviv?ncia das plantas); e (iii) avaliar a influ?ncia de uma esp?cie de planta invasora sobre as din?micas de nutrientes no solo e na ?gua do solo em comunidades de pastagem com diferentes n?veis de diversidade funcional. Os experimentos realizados para esta tese est?o de acordo com estudos recentes que investigam como diferentes medidas de biodiversidade e, tamb?m, diferentes fontes de estresse podem afetar o funcionamento dos ecossistemas. Os principais resultados desta tese revelam que (i) apenas uma esp?cie de planta (Mimosa tenuiflora) influenciou a limpeza da ?gua e a reten??o de nutrientes do solo. Al?m disso, tra?os funcionais relacionados ao conte?do de mat?ria seca da parte a?rea (SDMC) e ao teor de ?gua da raiz (RWC) foram mais importantes para o controle de fun??es ecossist?micas individuais relacionadas ? reten??o de ?gua e nutrientes no solo. De outro modo, somente tra?os funcionais relacionados ? produ??o de biomassa nas plantas afetaram a multifuncionalidade do ecossistema; (ii) o uso de esp?cies filogeneticamente distantes pode aumentar o sucesso da restaura??o afetando positivamente a produ??o de biomassa nas plantas; e (iii) a diversidade funcional das plantas promoveu, parcialmente, a limpeza da ?gua e, tamb?m, a fertilidade do solo em pastagens restaurados, mas n?o impediu a invas?o. Esp?cies invasoras, por sua vez, comprometem a influ?ncia da diversidade de plantas nativas na din?mica de nutrientes no solo, uma vez que afetam negativamente a produ??o de biomassa das plantas nativas. Esse efeito tem o potencial para criar um feedback positivo para novas invas?es. Tais resultados podem servir de suporte para o desenvolvimento de futuros projetos de restaura??o com ?nfase no controle de esp?cies invasoras e na restaura??o do funcionamento dos ecossistemas, uma vez que pode indicar quais esp?cies s?o mais adequadas para maximizar a fertilidade do solo e, tamb?m, a qualidade da ?gua do solo. Por fim, esta tese oferece uma contribui??o para o aprofundarmos o entendimento a respeito dos feedbacks entre plantas e solos. / Biodiversity positively affects several ecosystem functions. Nevertheless, the mechanisms by which biodiversity affects ecosystems are still poorly understood and call for new experimental studies designed to identify its underlying components. Previous studies have suggested that more diverse plant communities can provide more ecosystem stability due to complementarity and redundancy effects. Plant species diversity can act on different levels of the ecosystem properties. A clear example is the effect of plant diversity on nutrient dynamics of terrestrial ecosystems. Plant diversity can alter rates of soil nutrient accumulation and nutrient loading in aquatic systems. However, human impacts on natural ecosystems are leading to habitat and biodiversity loss. Such losses will ultimately jeopardize ecosystem functions and its associated services that are vital for human well-being. Therefore, the development of adequate restoration projects is paramount to mitigate anthropogenic impacts, while contributing to the conservation of biodiversity. Restoration projects offer the possibility to develop a solid knowledge on the functioning of ecosystems facing disturbance. For achieving this knowledge, we need to conduct theory-based restoration experiments in order to assess the variability, predictability and reliability of functioning from restored ecosystems. In this context, this PhD thesis is based on three experiments testing how plant diversity and functional traits would influence the functioning of restored ecosystems. The objectives are to investigate (i) the plant species and traits that are most efficient for retaining nutrients in the soil, thus reducing nutrient leaching losses and its consequent impact on aquatic systems; (ii) the effects of plant species richness and phylogenetic diversity on restoration success (measured as biomass production and plant survival) in a recently restored riparian forest; and (iii) the influence of an invasive alien plant species on soil and soil water nutrients in communities with different levels of functional diversity. The experiments conducted during this thesis are in accordance with recent studies that investigate how different measures of biodiversity and sources of stress could affect ecosystem functioning. The main results of this thesis reveal that (i) only one species (Mimosa tenuiflora) could influence water cleaning and soil nutrient content. Additionally, plant traits related to shoot dry matter content (SDMC) and root water content (RWC) are more important for controlling individual functions related to water and nutrient retention in the soil, while only traits related to biomass production affected ecosystem multifunctionality; (ii) the use of phylogenetically distant species can increase restoration success by positively affecting plant biomass production; and (iii) plant functional diversity partially promotes water cleaning and soil fertility in restored systems, nevertheless did not prevent invasion. In turn, invasive species disrupts the influence of plant diversity on soil nutrient dynamics by jeopardizing native plant biomass production thus, potentially, creating a positive feedback for further invasions. These results support future restoration projects focusing on invasive species control and ecosystem functions, indicating which species are most suitable for restoration to maximizing soil fertility and soil water quality. Finally, this thesis offers a contribution to the knowledge of plant-soil feedbacks.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufrn.br:123456789/23964 |
| Date | 24 May 2017 |
| Creators | Pinto, Leonardo Henrique Teixeira |
| Contributors | 10250312883, Fonseca, Carlos Roberto Sorensen Dutra da, 75617633791, Kollmann, Johannes, 00000000000, Attayde, Jos? Luiz de, 03130326707, Weisser, Wolfgang W., 00000000000, Ganade, Gislene Maria da Silva |
| Publisher | PROGRAMA DE P?S-GRADUA??O EM ECOLOGIA, UFRN, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFRN, instname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte, instacron:UFRN |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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