A relação entre biodiversidade e produtividade primária é afetada pelo aumento na proporção de plantas leguminosas?

A atual perda e alteração na biodiversidade global estimulou estudos com o objetivo de entender qual é o efeito da biodiversidade sobre as funções ecossistêmicas. Atualmente, uma das lacunas é entender os mecanismos por trás da relação positiva e não-linear entre biodiversidade e função ecossistêmica, frequentemente descrita na literatura. Um dos mecanismos propostos é o de facilitação, definida como interação ecológica positiva, na qual pelo menos um dos organismos envolvidos é beneficiado. Neste trabalho testamos um modelo teórico que sugere a facilitação por aumento da fertilidade do solo como um mecanismo que altera a relação positiva entre riqueza de espécies e produtividade primária, em comunidades com plantas leguminosas e não leguminosas. Nossa hipótese é que a relação positiva entre diversidade e produtividade primária é menos intensa quanto maior a proporção de leguminosas na comunidade. Testamos nossa hipótese com um experimento em campo onde estabelecemos comunidades vegetais compostas por seis plantas de uso agrícola. Buscamos verificar o efeito da riqueza e proporção de leguminosas através de parcelas com combinações de três níveis de riqueza (1, 3 ou 6 espécies) e dois níveis de proporção de leguminosas: alto e baixo. Cada combinação de tratamento tinha 5 réplicas, totalizando 30 parcelas. Estimamos o efeito da proporção das leguminosas e da riqueza de espécies sobre a produtividade primária medindo a biomassa total úmida e seca de cada parcela, após três meses do experimento. O aumento da riqueza de espécies não afetou a produtividade da parcela (massa úmida: F2,24 = 2,07; p = 0,59; massa seca: F2,24 = 1,90; p = 0,17), independentemente da proporção de leguminosas (interação entre riqueza e proporção de leguminosas - massa úmida: F2,24 = 0,08, p = 0,91; massa seca: F2,24 = 1,29, p = 0,29). Contudo, o aumento na proporção de leguminosas afetou positivamente a produtividade primária em relação à biomassa seca total por parcela (F1,24 = 8,04, p = 0,009), mas não a massa úmida (F1,24 = 0,29, p = 0,59). Dentre os possíveis fatores, que podem influenciar a ausência de efeito da riqueza de espécies sobre a produtividade primária, está a restrição de tempo do experimento. Isso porque o efeito de complementaridade entre espécies no uso do recurso, reconhecido como um dos mecanismos por trás do efeito da riqueza de espécies, demanda tempo para o estabelecimento e pleno uso dos recursos pelos indivíduos da comunidade. O efeito positivo da maior proporção de leguminosas sobre a biomassa seca total das parcelas provavelmente ocorreu devido ao aumento na fertilidade, já que as leguminosas aumentam a disponibilidade de nitrogênio no sistema através de mutualismo com bactérias fixadoras de nitrogênio atmosférico. Contudo não sabemos se o aumento da biomassa seca das parcelas como um todo foi decorrente apenas do aumento de biomassa das próprias plantas leguminosas ou se as plantas não-leguminosas também foram positivamente impactadas pelo aumento na fertilidade do solo provocado pelas leguminosas. Estudos futuros devem considerar aumentar o tempo de experimento assim como considerar a diversidade funcional ao invés da riqueza de espécies somente.The current loss and change in global biodiversity stimulated studies that has the objective to understand which is the biodiversity's effect on the ecosystem functions. Presently, one of the gaps in knowledge is to understand the mechanisms behind the positive and non linear relationship between biodiversity and ecosystem function, often described in literature. Facilitation is one of the proposed mechanisms, defined as a positive ecological interaction in which at least one of the involved organisms is benefited. In this work we tested a theoretical model in which facilitation by increase in soil fertility is the mechanism that alters the positive relationship between species richness and primary productivity, through communities with leguminous and non-leguminous plants. Our hypothesis is that the positive relationship between diversity and primary productivity is less intense the greater the proportion of legumes in the community. We tested our hypothesis with a experiment on the field where we established vegetal's communities each composed by six plants used in agriculture. The species richness and leguminous proportion effects were tested using plots with three richness combinations (1, 3 or 6 species) and two levels of leguminous proportion: high and low. Each treatment combination had 5 replicates totalizing 30 plots. We estimated leguminous proportion and species richness effects over primary productivity measuring the total umid and dry biomass of each plot after three months of experiment. Increase in species richness didn't affect primary productivity of the cultivated plants (umid mass: F2,24 = 2,07; p = 0,59; dry mass: F2,24 = 1,90; p = 0,17), regardless leguminous proportion (interaction between richness and leguminous proportion - umid mass: F2,24 = 0,08, p = 0,91; dry mass: F2,24 = 1,29, p = 0,29). However, increase in leguminous proportion positively affected primary productivity through total dry mass by plot (F1,24 = 8,04, p = 0,009) but not through umid mass (F1,24 = 0,29, p = 0,59). Within possibles explanations for the absence of species richness effect over primary productivity is the experiment time restriction. This is because the complementarity effect between species on resource use, recognized as one of the mechanisms behind the species richness effect, takes time for the establishment and full use of resources by individuals in the community. Positive leguminous high proportion effect over the total dry biomass of plots was probably due to increase in fertility, as the legumes increase the availability of nitrogen in the system through mutualism with atmosferic nitrogen fixing bacteria. But we don't know if the increase in the dry biomass of the plots as a whole was due only to the increase in the biomass of the leguminous plants themselves, or if the non-legumes were also positively impacted by the increase in soil fertility caused by the leguminous plants. Future studies may consider increase experiment time and functional diversity rather than only species richness.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)FAPESP: 2020/09431-