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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: The effects of environmental changes on water and carbon relations of cloud forest trees = Efeitos de mudanças ambientais nas relações hídricas e de carbono de árvores de florestas nebulares
Title Alternative: Efeitos de mudanças ambientais nas relações hídricas e de carbono de árvores de florestas nebulares
Author: Eller, Cleiton Breder, 1986
Advisor: Oliveira, Rafael Silva, 1974-
Abstract: Resumo: Florestas tropicais nebulares (FTN) são um dos ecossistemas tropicais mais vulneráveis a mudanças climáticas. Esses ecossistemas possuem um grande número de espécies endêmicas que só podem sobreviver nas condições microclimáticas encontradas em FTN. Mudanças climáticas ameaçam a diversidade e funcionamento desses ecossistemas. Nessa tese eu investigo como mudanças em condições ambientais afetam as relações hídricas e o crescimento de árvores de FTN. No capítulo 1, eu investigo como absorção foliar de água (AFA) contribui para a manutenção do turgor foliar em árvores de TFN durante períodos de seca. Eu conduzi experimentos para avaliar diferenças na capacidade de AFA entre três espécies de árvores comuns em FTN. Eu também medi o efeito de exposição regular a neblina no potencial hídrico foliar de plantas expostas a seca, e usamos esses dados para modelar a resposta das espécies a secas de maior duração. Todas as espécies estudadas foram capazes de absorver água através de suas cutículas foliares e/ou tricomas, mas a taxa de AFA variou entre espécies. Durante o experimento de seca, as espécies com maior AFA mantiveram o turgor foliar por maior tempo quando expostas a neblina, enquanto espécies com menor AFA exerceram um maior controle estomático para manter o turgor foliar. Resultados do modelo ajustado aos dados do experimento de seca sugerem que, sem neblina, as espécies com maior AFA tem uma maior probabilidade de perder o turgor foliar durante secas sazonais. No capítulo 2, eu usei dois métodos de análise de dados dendrométricos distintos para medir o crescimento diário de árvores de FTN, e investigar como o crescimento de árvores com diferentes características funcionais responde a mudanças ambientais. Eu estimei o crescimento das árvores (c) diretamente de dados de mudanças de diâmetro da casca (dDb), e também com uma combinação de dDb e dados de velocidade de seiva no xilema para excluir o efeito da capacitância hidráulica da casca de dDb. Ambos os métodos usados para estimar c produziram resultados razoavelmente semelhantes em árvores de crescimento rápido (R2=0.46-0.81), mas produziram resultados bastante distintos em árvores de crescimento lento. Árvores de crescimento rápido foram capazes de crescer em um intervalo maior de condições de temperatura, radiação solar, disponibilidade de água no solo e tempo com folhas molhadas, do que espécies de crescimento lento. Entretanto, árvores de crescimento rápido também tiveram margens de segurança hidráulica menores e madeira menos densa. A maior parte das árvores aumentou seu c durante as condições mais quentes e nubladas da estação chuvosa. Nossos resultados mostram que as condições ambientais de FTN frequentemente limitam o crescimento das árvores e podem promover a perda de turgor foliar. Algumas árvores adotam estratégias hidraulicamente mais arriscadas para lidar com essas restrições ambientais, mantendo a transpiração e crescimento mesmo em condições ambientais desfavoráveis. Outras árvores adotam estratégias mais conservadoras e favorecem a manutenção de sua integridade hidráulica. Mudanças climáticas podem ameaçar particularmente árvores com alto AFA, que dependem de eventos de neblina para manutenção do turgor e crescimento durante secas

Abstract: Tropical Montane Cloud Forests (TMCF) are considered one of the most vulnerable tropical ecosystems to climate change. These ecosystems possess a high number of endemic species that can only thrive on the particular environmental conditions found in TMCF. Increases in temperature and changes in the frequency of cloud immersion events might threaten the diversity and functioning of these ecosystems. In this thesis, I investigate how environmental conditions affect carbon and water relations of TMCF trees. In chapter 1, I investigated how foliar water uptake (FWU) helps TMCF trees to maintain leaf turgor during soil drought. I conducted several experiments using apoplastic tracers, deuterium labeling and leaf immersion in water to evaluate differences in FWU among three common TMCF tree species. I also measured the effect of regular fog exposure on the leaf water potential of plants subjected to soil drought and used these data to model species¿ response to long-term drought. All the studied species were able to absorb water through their leaf cuticles and/or trichomes, although the capacity to do so differed between species. During the drought experiment, the species with higher FWU capacity maintained leaf turgor for a longer period when exposed to fog, whereas the species with lower FWU exerted tighter stomatal regulation to maintain leaf turgor. The model fitted to the experimental data suggest that without fog, species with high FWU are more likely to lose turgor during seasonal droughts. In chapter 2, I used two different dendrometer techniques to measure daily growth of TMCF trees, and investigate how the growth of trees with different functional traits responds to changes in environmental conditions. I estimated tree growth (g) directly from bark diameter changes (dDb), and also using a combination of dDb and sap velocity measurements to exclude the bark capacitance effect from dDb. I measured tree functional traits such as xylem hydraulic safety margins, stomatal regulation strategies and wood density. Both methods to estimate g showed a medium to high agreement (R2=0.46-0.81) in fast-growing trees, but poor agreement in slow growing trees. Fast growing trees were able to grow in a wider range of temperature, irradiance, soil water availability and leaf-wetting conditions than slow growing trees. However, fast growing trees had narrower xylem safety margins and less dense wood. Most trees increased g during hotter and cloudy wet season conditions. These results show that environmental conditions in TMCF often limit tree growth and promote leaf turgor loss. The TMCF trees developed different strategies to deal with these environmental restrictions. Some trees adopt hydraulically riskier strategies favoring carbon uptake even during unfavorable periods; while others are more conservative and favor hydraulic safety. Climatic changes that alter fog events might threaten particularly trees with high FWU, which depend on leaf-wetting events for the maintenance of leaf turgor and growth during droughts
Subject: Seca
Neblina
Floresta nebular
Mudanças climáticas
Árvores - Crescimento
Language: Inglês
Editor: [s.n.]
Citation: ELLER, Cleiton Breder. The effects of environmental changes on water and carbon relations of cloud forest trees = Efeitos de mudanças ambientais nas relações hídricas e de carbono de árvores de florestas nebulares. 2016. 1 recurso online (102 p.). Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia, Campinas, SP. Disponível em: <http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/325739>. Acesso em: 31 ago. 2018.
Date Issue: 2016
Appears in Collections:IB - Tese e Dissertação

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