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Tipo: Tese
Título: Impactos de fatores do solo e da competição com Cryptostegia madagascariensis sobre as respostas ecofisiológicas de plantas jovens e adultas de Copernicia prunifera
Título em inglês: Impacts of soil factors and competition with Cryptostegia madagascariensis on the ecophysiological responses of young and adult plants of Copernicia prunifera
Autor(es): Medeiros, Wiliana Júlia Ferreira de
Orientador: Lacerda, Claudivan Feitosa de
Palavras-chave: Caatinga;Plantações de carnaúba;Invasão biológica;Fotossíntese;Déficit hídrico;Excesso hídrico;Solos afetados por sais
Data do documento: 2021
Citação: MEDEIROS, Wiliana Júlia Ferreira de. Impactos de fatores do solo e da competição com Cryptostegia madagascariensis sobre as respostas ecofisiológicas de plantas jovens e adultas de Copernicia prunifera. 2021. 116 f. Tese (Doutorado em Ciência do Solo) - Centro de Ciências Agrárias, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza. 2021.
Resumo: A biota global tem sido modificada por invasões biológicas, reduzindo a biodiversidade e causando perdas econômicas. Copernicia prunifera (carnaúba), uma palmeira nativa do ecossistema da Caatinga (Nordeste do Brasil), tem sido impactada pela invasora Cryptostegia madagascariensis (viúva alegre), causando a morte de centenas de árvores de carnaúba. Neste estudo foram avaliadas as respostas fisiológicas, bioquímicas e nutricionais em plantas jovens e adultas de C. prunifera e C. madagascariensis, buscando um melhor entendimento da interação entre essas duas espécies. O estudo foi dividido em duas etapas: a primeira realizada em campo com plantas adultas e a segunda com plantas jovens em casa de vegetação. O estudo de campo foi realizado em duas áreas, no município de Caucaia, Ceará, Brasil: Distrito de Catuana (intenso déficit hídrico durante a estação seca) e Fazenda Minguaú (salinidade, sodicidade e excesso de água ao longo do ano). Nossos resultados mostram que a espécie nativa C. prunifera está melhor adaptada a condições de déficit hídrico severo, mas esse desempenho ecofisiológico não é suficiente para manter as populações de carnaúba após a introdução de C. madagascariensis. A invasora torna-se mais competitiva sob condições de excesso de água e em solos afetados por sais, e suas respostas ecofisiológicas não são severamente afetadas, mesmo com alto acúmulo de sódio nas folhas. Os resultados também mostram que os impactos negativos na palmeira nativa ocorrem apenas na fase final da infestação, quando o sombreamento causado pela espécie invasora restringe o acesso à radiação solar e acelera o processo de senescência foliar, confirmado pela redução do teor de nitrogênio e taxa fotossintética. No experimento realizado em casa de vegetação buscou-se avaliar o estabelecimento de plantas jovens de C. prunifera e C.madagascariensis, expostas a períodos de excesso hídrico no solo. O experimento foi conduzido sob delineamento estatístico de blocos casualizados, no arranjo de parcelas subdivididas com cinco repetições. Os tratamentos nas parcelas foram formados por cinco períodos de estresse por alagamento (0; 8; 12; 16 e 20 dias) e as subparcelas pelas duas espécies. Para variáveis avaliadas em diferentes épocas considerou o tempo como subsubparcela. As avaliações não destrutivas (trocas gasosas foliares, fluorescência e teor relativo de clorofila) foram realizadas aos 8, 12, 16 e 20 dias de alagamento, bem como aos 32 e 40 dias. As taxas de crescimento em altura e diâmetro foram estimadas para o período de 0 a 20 e de 20 a 40 dias. As plantas foram colhidas aos 40 dias, e amostras foliares foram utilizadas para as análises bioquímicas e nutricionais. Plantasjovens de C. prunifera. e C. madagascariensis apresentaram tolerância ao alagamento, sobrevivendo a períodos de até 20 dias de estresse e com boa capacidade de recuperação após a drenagem do excesso hídrico. Em resposta ao alagamento, a espécie invasora reduz a relação raiz/parte aérea, promove a formação de raízes adventícias e concentra suas raízes na camada superficial do solo (0 a 8 cm). De forma contrária, a espécie nativa tem maior relação raiz/parte aérea, a qual é ligeiramente aumentada sob estresse por alagamento, e tem melhor distribuição das raízes no solo. A taxa de fotossíntese líquida em folhas maduras é maior e menos impactada pelo alagamento na espécie invasora, apesar do maior acúmulo de sódio nas folhas. Entretanto, a acumulação de biomassa é menos impactada na espécie nativa, indicando que características foliares, especialmente a baixa área foliar específica, e adaptações morfológicas e anatômicas do sistema radicular podem assegurar maior capacidade de assimilação líquida de carbono na planta inteira, em ambientes com alagamento temporário, em relação à C.madagascariensis. Os resultados reforçam a vulnerabilidade das populações de carnaúba no ecossistema da Caatinga, que podem ser severamente impactadas sem o desenvolvimento de tecnologias para mitigar os impactos nas áreas invadidas. .
Abstract: The global biota has been modified by biological invasions, reducing biodiversity and causing economic losses. Copernicia prunifera (carnauba), a palm tree native to Caatinga ecosystem (Northeastern Brazil), has been impacted by invasive C.madagascariensis (viúva alegre), causing death of hundreds of carnauba trees. In this study we evaluated physiological, biochemical, and nutritional responses in adult plants of C. prunifera and C. madagascariensis, seeking a better understanding of the interaction between these two species. The study was divided into two stages: the first carried out in the field with mature plants and the second with young plants in a greenhouse. The field study was carried out in two areas, in the municipality of Caucaia, Ceará, Brazil: District of Catuana (intense water deficit during dry season) and Minguaú Farm (salinity, sodicity and excess water throughout the year). Our results show that the native species C. prunifera is better adapted to severe water deficit conditions, but this ecophysiological performance is not sufficient to maintain the carnauba populations after introduction of the C. madagascariensis. The invader becomes more competitive under waterlogging in salt-affected soils, and its ecophysiological responses are not severely impacted even with high sodium accumulation in the leaves. The results also show that the negative impacts on the native palm tree occur only in the final stage of infestation, when the shading caused by the invasive species restricts access to solar radiation and accelerates the leaf senescence process, confirmed by the reduction of nitrogen content and photosynthetic rate. The experiment carried out in a greenhouse aimed to evaluate the establishment of young plants of C. prunifera and C.madagascariensis, exposed to periods of excess water in the soil. The experiment was carried out under a randomized block statistical design, in a split-plot arrangement with five replications. The treatments in the plots were formed by five periods of stress by flooding (0, 8, 12, 16 and 20 days) and the subplots by the two species. For some variables the time was considered as a sub-subplot. Non-destructive evaluations (leaf gas exchange, fluorescence and relative chlorophyll content) were carried out at 8, 12,16 and 20 days of flooding, as well as at 32 and 40 days. The growth rates in height and diameter were estimated for the period from 0 to 20 and from 20 to 40 days. Plants were harvested at 40 days, and leaf samples were used for biochemical and nutritional analyses. Young plants of C. prunifera. and C. madagascariensis showed tolerance to flooding, surviving periods up to 20 days of stress and with good recovery capacity afterdraining excess water. In response to flooding, the invasive species reduces the root/shoot ratio, promotes the formation of adventitious roots and concentrates its roots in the topsoil (0 to 8 cm). Conversely, the native species has a higher root/shoot ratio, which is slightly increased under flood stress, and has better root distribution in the soil.The net photosynthesis rate in mature leaves is higher and less impacted by flooding in the invasive species, despite the greater accumulation of sodium in the leaves. However, biomass accumulation is less impacted on native species, indicating that leaf characteristics, especially low specific leaf area, and morphological and anatomical adaptations of the root system can ensure greater capacity for net carbon assimilation in the whole plant, in flooded environments temporary, in relation to C. madagascariensis. The results reinforce the vulnerability of carnauba populations in the Caatinga ecosystem, which can be severely impacted without the development of technologies to mitigate the impacts in the invaded areas.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/62553
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