Resumo: Em florestas costeiras a água subterrânea é importante para o equilíbrio hídrico do ecossistema. O crescente uso antropogênico e a previsão de períodos de seca aumentarão as taxas de rebaixamento do lençol freático, possivelmente impactando estes ecossistemas nas regiões mediterrânicas e tropicais. As variações espaço-temporais do nível freático podem influenciar processos fisiológicos fundamentais, restringindo o desempenho das plantas e a sua sobrevivência. Neste contexto, o objetivo geral deste estudo foi avaliar as respostas ecofisiológicas de florestas dunares costeiras à variação do lençol freático em condições climáticas contrastantes. Em duas florestas dunares costeiras mediterrânicas (úmida e semi-árida) e uma tropical (restinga) foi modelado o nível freático, quantificada a contribuição de diferentes fontes de água para as plantas através de uma abordagem isotópica, e utilizada uma combinação de índices de reflectância foliar e de parâmetros isotópicos para caracterizar fisiologicamente a vegetação lenhosa dominante. A sua variação foi avaliada sob condições de disponibilidade hídrica contrastantes e ao longo de gradientes espaciais de profundidade do lençol freático. No capítulo 2, mostramos que na região mediterrânea de clima semi-árido os tipos funcionais de plantas coexistentes se segregam ao longo de um amplo espectro de uso de água, quando em condições de seca. Mudanças sazonais relevantes no uso da água em direção a camadas mais profundas do solo ocorreram nos dois climas. No entanto, sob um regime de precipitação tropical, tendo em conta as fontes de água usadas, não encontramos diferenciação entre espécies. No capítulo 3, mostramos que sob um clima mediterrânico e pressão antropogênica, o aumento da profundidade do lençol freático provoca ajustes na tomada de água em direção a camadas mais profundas do solo na estação seca, mas não em todos os tipos de plantas. Em condições semi-áridas, observou-se maior uso de água subterrânea e sua limitação afetou negativamente características relacionadas com capacidade fotossintética e estado hídrico das plantas, independentemente das fontes de água usadas. As espécies mostraram distintos intervalos operacionais, mas uma sensibilidade fisiológica comum à seca hidrológica. No capítulo 4, mostramos que na restinga, em condições menos úmidas, a variação topográfica do nível freático influencia a profundidade de tomada de água, mas não influencia as condições fisiológicas da vegetação. A densidade, biomassa e diversidade não influenciaram o desempenho fisiológico das plantas. Comparativamente, a disponibilidade de luz foi um fator importante na variação das características fotossintéticas, particularmente no particionamento de espécies de canópia e sub-bosque. Interações entre condições climáticas, hidrologia e capacidade de resposta da vegetação determinaram os padrões ecofisiológicos das plantas. Descobrimos que embora o ajuste abaixo do solo à variação do nível do lençol freático seja global, sua contribuição para o estado fisiológico das espécies lenhosas não o é. O impacto das variações do nível freático mostrou-se maior com o aumento da aridez. Em condições semi-áridas, o efeito combinado da escassez de água nas camadas superficiais do solo e de água subterrânea promove o estresse fisiológico e hídrico na comunidade lenhosa. Assim, plantas sob este contexto hidrológico são mais suscetíveis de sofrer com o aumento da profundidade do lençol freático Ver menos

Abstract: Ecosystems can be profoundly influenced by groundwater. Predicted droughts and anthropogenic groundwater use will increase the rates of water table lowering in both mediterranean and tropical regions. Spatio-temporal variations in water table depth can have a great impact on physiological fundamental processes, constraining plant performance and, ultimately, survival. In coastal dune forests, groundwater can be particularly important for ecosystem water balance and a relevant water source for vegetation. Our understanding of the impacts of groundwater changes on these ecosystems globally is still poor. Thus, the overall aim of this study was to investigate the ecophysiological responses of coastal dune forests to groundwater changes across contrasting climatic conditions. We modeled water table depth, quantified the contribution of different water sources to plant water through Bayesian isotope mixing models, and used a combination of leaf spectral reflectance and isotope data to characterize ecophysiology of the dominant woody vegetation. Their variation was evaluated under contrasting temporal water availability conditions and along spatial gradients of groundwater table depth, in two mediterranean (humid and semi-arid) and one tropical coastal dune forest (restinga). In chapter 2 we found that in semi-arid mediterranean coexisting plant functional types segregate along a wide spectrum of contrasting water-source use under extremely dry conditions, evidencing great soil water partitioning. Furthermore, we confirmed that the water-source-use behavior accompany broader strategies of drought resistance. Relevant seasonal water-use shifts towards deeper soil layers occurred across different climates, but in the tropical site we did not found differentiation among the woody species. In chapter 3 we found that under a mediterranean climate and antropogenic pressure, increasing depth to groundwater trigger water uptake adjustments towards deeper soil layers only in the dry season, but not in all plant functional types. Moreover, we observed a greater use of groundwater in semi-arid conditions. Under this climatic context, groundwater lowering negatively affects traits related to both photosynthetic capacity and plant water status, regardless plants¿ water-sources-use strategy. Species showed distinct operating physiological ranges but a common physiological sensitivity to hydrological drought. In chapter 4 we found that in restinga, under less-wet conditions, topographic variation of water table depth influenced plants¿ water-uptake depth, but not their physiological conditions. Under the studied conditions, stand density, biomass and diversity had a negligible influence on plants physiological performance. Comparatively, light availability is a major driver of photosynthetic traits¿ variations, particularly partitioning over and understory species. We have highlighted the ecophysiological responses of coastal dune woody vegetation to groundwater lowering in different climatic contexts. In these ecosystems, interactions between climatic conditions, hydrology and vegetation response capacity determined plant ecophysiological patterns. We found that while groundwater influence on water-uptake depth is globally prevalent, its contribution to overall physiological status of woody species is not. The physiological impact of increasing depth to groundwater showed to be greater with increasing aridity. Under semi-arid conditions, the combined effect of soil- and ground-water scarcity, promote physiological and water stress in the woody community. Thus, plants under this hydrological context are more susceptible to suffer from water table depletion Ver menos