Estrategias adptativas de especies arboreas tipicas de ambiente do solo hidricamente saturado : uma abordagem morfologica, bioquimica e ecofisiologica

Orientador: Carlos Alfredo JolyTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instututo de BiologiaResumo: : A saturação hídrica do solo leva a uma rápida exaustão do O2, o que limita processos como a germinação, o estabelecimento e o crescimento das plantas. Foram objetivos deste trabalho caracterizar alguns aspectos demográficos, identificar as estratégias de sementes e plantas de 5 espécies arbóreas, assim como correlacioná-Ias com a abundância de cada espécie. Em um trecho de O,3ha. da área de mata de brejo da Reserva de Santa Genebra, foram localizados e marcados 1853 indivíduos de Tapirira guianensis, 287 de Protium heptaphyllum, 155 de Talauma ovata, 83 de Cariniana estrelensis e 52 de Pseudobombax grandiflorum, que distribuem-se de forma agregada. As populações de T. guianensis, de P. heptaphyllum e de T. ovata apresentaram um predomínio de indivíduos jovens enquanto as de C. estrelensis e de P. grandiflorum mostraram um maior número de indivíduos adultos. A frutificação não foi regular para todas as espécies nos 2 anos de estudo, o que resultou em diferentes padrões de natalidade. A mortalidade foi preponderante nas menores classes de tamanho. T. guianensis, e P. heptaphyllum produzem, irregularmente, grande quantidade de frutos durante a estação chuvosa, levando ao estabelecimento de "tapetes" de plântulas, tolerantes ao alagamento. As outras 3 espécies são dispersas durante a estação seca. Embora T. ovata frutifique anualmente, seu recrutamento não é maciço. C. estrelensis e P. grandiflorum apresentam uma frutificação irregular, não tendo produzido frutos durante o período de estudo. Nenhuma das espécies germina enquanto alagada, mas mantêm a viabilidade por certos períodos de tempo tanto em hipoxia quanto em anoxia. O etanol foi o principal produto do metabolismo anaeróbico acumulado nas sementes, mas C. estrelensis e P. grandiflorum também acumularam lactato. A produção de malato praticamente não foi influenciada pelas condições hipóxicas e anóxicas. O alagamento experimental em casa de vegetação não reduziu o crescimento das espécies. A hipertrofia de lenticelas foi uma resposta observada na primeira semana de alagamento nas 5 espécies, e as raízes formadas após o tratamento foram sempre mais porosas do que as originais. Com o alagamento os' sistemas radiculares de T. guianensis, e P. heptaphyllum acumularam grandes quantidades de etanol e lactato e foram deteriorados, sendo que em T. gllianensis este foi substituído pelo crescimento de raízes adventícias, mais porosas e que passaram a apresentar uma atividade metabólica diferenciada das. demais raízes. P. heptaphyllum apresentou, além de raízes adventícias, o crescimento de raízes regenerantes, ou seja, que se desenvolveram após o alagamento, a partir da raiz principal ou como ramificações das raízes secundárias. O sistema radicular de plantas de T. ovata não foi tão comprometido, e embora o etanol tenha sido o principal produto acumulado, este acúmulo ocorreu em menor proporção do que nas espécies citadas anteriormente, sendo que o de lactato foi somente temporário. Também ocorreu a formação de novas raízes, induzidas pelo alagamento porém diferenciadas das demais, sendo mais brancas, retilíneas e muito mais porosas, ocorrendo principalmente na região mais superficial do sistema radicular. Já a morte do sistema radicular de C. estrelensis e P. grandiflorum não foi acompanhada pelo crescimento de numerosas raízes como nas demais espécies, restando poucas raízes vivas ao final de 60 dias de alagamento. A hipoxia do sistema radicular .promoveu uma tendência de redução tanto da assimilação de CO2 quanto da condutância estomática ao vapor de água, com sinais de recuperação em algumas espécies ainda enquanto alagadas. A eficiência fotoquímica do fotossistema II (Fv/Fm) praticamente não foi alterada nas folhas de plantas alagadas, exceto por uma pequena redução em P. grandiflorum. No entanto folhas de C. estrelensis expandidas durante o alagamento foram as únicas a apresentarem menores valores de Fv/Fm que as de plantas controle. Pode-se concluir que a ocorrência destas espécies em ambientes de solo alagado é dependente de estratégias fenológicas,de respostas metabólicas e morfo-anatômicas que facilitam a aeração das raízes possibilitando um controle metabólico que permite o crescimento das plantas em condições hipóxicasAbstract: The hydric saturation of soil leads to a rapid 02 depletion, that limits processes as germination, establishment and plant growth. The goals of the present thesis were to characterize demographic aspects, to identify the adaptative responses of seeds and plants of five tree species that enable their development on the swampy forest, and to correlate these responses with the species abundance. In a O,3ha. plot of flooded - forest of Reserva de Santa Genebra, 1853 plants of Tapírira guíanensís (Anacardiaceae), 287 of Protíum heptaphy/lum (Burseraceae), 155 of Talauma ovata (Magnoliaceae), 83 of Cariníana estrelensís (Lecythidaceae) and 52 of Pseudobombax grandíflorum (Bombacaceae) were marked, and the five species showed an aggregated distribution- T. guíanensís, P. heptaphyllum and T. ovata populations showed a predominance of seedlings and saplings whereas the populations of C. estrelensís and P. grandíflorum showed a great number of adult trees. The fruit output was not regular for all species what resulted in differents patterns of natality, and the death rate was predominant on the smaller size classes. T. guíanensís e P. heptaphyllum fruit on an irregular pattern, but the great quantity of fruits produced during the rainy season leads to the establishment of a flooding tolerant seedling carpet. The other three species disperse their seeds during the dry season. Though T. ovata produces fruits every year, its recruitment is not massive. C. estrelensís and P. grandíflorum showed an irregular fruit output without recruitment. No one of the species was able to germinate when submersed but the seeds kept their viability for a long time (several days) under hypoxic and anoxic conditions. The ethanol was the main product of anaerobic metabolism accumulated on the seeds, but C. estrelensís and P. grandíflorum also accumulated lactate. Hypoxic and anoxic conditions did not induce the malate production. The experimental flooding at a green house did not reduce the plant growth. The five species showed lenticels hypertrophy after a week of flooding, and the new roots induced by flooding were much more aerenchymatosous than the original ones. Greats quantities of ethanol and lactate accumulated an the flooded root system of T. guíanensís and P. heptaphyllum, which were degenerated and replaced by new roots. The root system of T. guíanensís was substituted by the adventitious roots growth, which were more porouses and also showed a distinguished metabolic activity. Besides the adventitious roots P. heptaphyllum also showed growth of regenerant roots, that is, development of new roots after flooding, from the main root or as branches of secondaries ones. The flooded root system of T. ovata plants was not compromised, and although ethanol was the main product of metabolism, its accumulation was smaller than on the other species and the lactate accumulation was only temporary. The flooding also induced new roots formation, much more aerenchymatous, and very different from the originals. These were whiter, without ramification, growing near at the soil surface. Nevertheless, the death of the root system of C. estrelensís and P. grandiflorum was not followed by the growth of numerous roots as it did on the other species, remaining a few live roots after 60 days of flooding. The hypoxic conditions on the root system led to partial reduction of CO2 assimilation and stomatal conductance, followed by recovery signs during the flooding treatment. The quantum yield of photosystem II (Fv/Fm) was not modified on the leaves of flooded plants except by a light reduction on P. grandiflorum. Nevertheless, the new leaves of C. estrelensís, expanded during the flood, were the unique to show values of Fv/Fm smaller than the control ones. In fact, the occurrence of these species on flooded forests is due to phenologic strategies, metabolic and morpho-anatomic responses which make possible partial root aeration. These feactures provide the metabolic control that enable the plant growth under hypoxic conditionsDoutoradoDoutor em Biologia Vegeta