Hydraulic functional diversity in a high-altitude grassland and in a cloud forest in southeasterm Brazil

Orientador: Rafael Silva OliveiraDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: A disponibilidade de água é um importante fator determinante da distribuição de espécies vegetais em várias comunidades. Vários modelos climáticos preveem secas mais severas para regiões tropicais de altitude em decorrência do aumento na altitude média das camadas de nuvens orográficas que dão origem à neblina, o que poderá afetar a distribuição de espécies e de tipos vegetacionais da Floresta Atlântica nesses locais. Investiguei a diversidade de atributos hidráulicos de seis espécies de Floresta Nebular e quatro espécies de Campos de Altitude com o objetivo de entender as respostas de espécies desse tipo de vegetação a variações sazonais na disponibilidade de água. Optei por investigar atributos hidráulicos pois têm influência direta sobre as estratégias de uso de água pelas plantas em diferentes condições de disponibilidade desse recurso. Escolhi esses ecossistemas por co-ocorrerem em um topo de montanha e por apresentarem condições contrastantes quanto à seca ambiental, com diferentes níveis de exposição do solo às condições climáticas. Quantifiquei densidade da madeira, potenciais hídricos antes do amanhecer, às 10:00 h e mínimo diário e condutância estomática. Investiguei ainda a ocorrência nesses ecossistemas de relações negativas entre densidade da madeira e potenciais hídricos mínimos, já observadas em florestas tropicais secas e ambientes temperados. Verifiquei uma grande diversidade de valores de densidade da madeira nas espécies que estudei. As quatro espécies de Campos de Altitude apresentaram influência da demanda evaporativa da atmosfera sobre seus potenciais hídricos nos meses mais úmidos do estudo, o que é consistente com comportamento anisohídrico. Nesse tipo de estratégia, a condutância estomática se mantém inalterada frente a reduções nas disponibilidades de água do solo e da atmosfera, resultando em redução do potencial hídrico da planta. Nos meses mais secos essa influência foi menor, como se observa em plantas com comportamento isohídrico, que reduzem a condutância estomática e mantêm potenciais hídricos constantes frente ao aumento da seca ambiental. Dentre as espécies de floresta, apenas D. brasiliensis e Vernoniae sp. apresentaram comportamento isohídrico, as demais apresentaram comportamento anisohídrico. Com base nesses resultados faço a previsão que D. brasiliensis e Vernoniae sp. são as espécies mais vulneráveis à seca e podem apresentar maiores taxas de mortalidade por "privação de carbono", em decorrência do seu comportamento isohídrico. Em seguida, as espécies anisohídricas mais vulneráveis à seca são P. vellosiana, L. carassana e Miconia sp., em ordem decrescente de vulnerabilidade à cavitação. As espécies de Campos de Altitude são as mais resistentes à seca. A densidade da madeira só apresentou relação com o potencial hídrico mínimo sazonal quando analisei as espécies de Floresta Nebular e de Campos de Altitude em conjunto, e apresentou uma forte relação linear negativa com o potencial hídrico mínimo diário nas espécies de floresta. Esses resultados indicam que as relações entre esses atributos propostas na literatura parecem estar presentes nos ecossistemas que estudeiAbstract: Water availability is an important feature determining plant species distribution in several communities. Several climatic models predict harsher dry spells for high-altitude tropical regions due to the increase in the mean altitude of formation of the orographic cloud layer that originates fog, which can influence the distribution of species and vegetational types of the Atlantic Forest in these places. I have investigated the diversity of hydraulic traits of six Cloud Forest species and four High-altitude Grasslands species to understand the answers of species of this kind of vegetation to seasonal variations in water availability. I have choosen to investigate hydraulic traits because they have direct influence on the plant water use strategies under different conditions of availability of this resource. I have choosen these ecosystems because they co-occur in a mountain top and present contrasting conditions relative to environmental drought, with different exposure levels of the soil to climatic conditions. I have quantified wood density, pre-dawn, 10:00 o' clock and daily minimun water potentials and stomatal conductance. I have also investigated the occurrence in these ecosystems of negative relationships between wood density and minimun water potentials, that have been observed in tropical dry forests and in temperate environments. I found a very large diversity of wood density values in the species I have studied. The four High-altitude Grasslands species presented influence of atmospheric evaporative demand on their water potentials, consistent with anisohydric behaviour. In this strategy, stomatal conductance remains unaltered in face of reductions in soil and atmosphere water availabilities, resulting in reduction of plant water potential. In the wettest months this influence was smaller, as is seen in plants with isohydric behaviour, that reduce stomatal conductance and maintain constant water potentials in face of environmental drought intensification. Among the forest species, only D. brasiliensis and Vernoniae sp. presented isohydric behaviour, the remaining showing anisohydric behaviour. Based on these results I make the prediction that D. brasiliensis and Vernoniae sp. are the most drought vulnerable species and may present higher mortality rates by carbon starvation, due to their isohydric behaviour. Following these two species, the most drought vulnerable anisohydric species are P. vellosiana, L. carassana and Miconia sp., in decreasing order of vulnerability to cavitation. The High-altitude Grasslands species are the most resistant to drought. There was a correlation between wood density and minimun seasonal water potential only when I analised the Cloud Forest and the High-altitude grasslands species togheter. There was also a strong negative linear relationship between wood density and daily minimun water potential in the forest species. These results show that the relationships between these traits that are proposed in the literature appear to be present in the ecosystems I studiedMestradoEcologiaMestre em Ecologi