Ecohidrologia de Espécies Arbóreas de Terra Firme na Amazônia

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Gimenez, Bruno Oliva
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPA
Texto Completo: https://repositorio.inpa.gov.br/handle/1/5005
http://lattes.cnpq.br/5693293146677192
Resumo: A floresta amazônica é a maior floresta tropical do mundo e possui grande importância nos fluxos globais de água e carbono, ocupando papel importante nos cenários futuros de mudança climática. Para se ter uma maior compreensão dos ciclos da água e do carbono, um melhor entendimento acerca das interações entre a fisiologia das plantas e fatores ambientais se faz necessário. Estima-se que cerca de 25-50 % da precipitação na bacia Amazônica é reciclada de volta para a atmosfera por meio da transpiração da floresta. Os mecanismos envolvidos na transpiração de espécies vegetais, embora sejam bem descritos na literatura, carecem de informações nas regiões tropicais, especialmente na Amazônia. O objetivo principal desta tese de doutoramento foi analisar a dinâmica da transpiração de árvores de terra firme da Amazônia e os fatores que a controlam. Para isto, o estudo foi conduzido em duas áreas distintas: uma na Amazônia Central dentro dos limites da Estação Experimental de Silvicultura Tropical (ZF-2) no sítio da torre K-34, e outra na Amazônia Oriental, dentro dos limites da Floresta Nacional do Tapajós, no sítio da torre K-67. Nos dois sítios as árvores-amostra foram sensorizadas numa alta intensidade temporal de coleta de dados (intervalos de 5 a 30 minutos) e também submetidas a experimentos de 12 horas de duração (curvas diárias). As variáveis obtidas foram: velocidade de seiva xilemática (cm hr-1), intensidade de luz direta (W m-2), temperatura foliar (°C), temperatura do ar (°C), déficit de pressão de vapor (VPD), potencial hídrico foliar (ΨL), condutância estomática (gs), além de parâmetros dendrométricos tais como o diâmetro à altura do peito (DAP), altura total (Ht) e a posição da árvore no dossel. Os dados foram coletados nos anos de 2015, 2016, 2017 e 2018, somando um total de quatro anos e 21 árvores estudadas. O biênio 2015-2016 esteve sob influência de um forte El Niño. Muitas análises utilizaram este período como comparativo, uma vez que as árvores foram expostas à níveis drásticos de seca e altas temperaturas. Verificou-se que a dinâmica da transpiração é governada pelo fenômeno de histerese. Esta histerese pode ser descrita como o resultado do deslocamento temporal da radiação solar direta, que tende a apresentar seus máximos perto do final da manhã, e o VPD que tende a apresentar seus valores máximos no começo da tarde. Além da transpiração, o fenômeno de histerese também rege a dinâmica de duas importantes variáveis: a temperatura do ar e a temperatura foliar. Com os dados de temperatura foliar é possível calcular o verdadeiro VPD (ΔVPD), sendo o gradiente de pressão entre a folha e a atmosfera. Além disto, verificou-se que durante o El Niño 2015-2016 a temperatura foliar diferiu da temperatura do ar numa ordem de até 8℃. A complexidade das variáveis fisiológicas e ambientais que podem afetar a dinâmica da transpiração, como demonstrado, reforça a importância de análises detalhadas durante períodos de anomalias climáticas como o El Niño. Estes dados fornecem novas perspectivas para o aprimoramento dos modelos climáticos atuais.
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O objetivo principal desta tese de doutoramento foi analisar a dinâmica da transpiração de árvores de terra firme da Amazônia e os fatores que a controlam. Para isto, o estudo foi conduzido em duas áreas distintas: uma na Amazônia Central dentro dos limites da Estação Experimental de Silvicultura Tropical (ZF-2) no sítio da torre K-34, e outra na Amazônia Oriental, dentro dos limites da Floresta Nacional do Tapajós, no sítio da torre K-67. Nos dois sítios as árvores-amostra foram sensorizadas numa alta intensidade temporal de coleta de dados (intervalos de 5 a 30 minutos) e também submetidas a experimentos de 12 horas de duração (curvas diárias). As variáveis obtidas foram: velocidade de seiva xilemática (cm hr-1), intensidade de luz direta (W m-2), temperatura foliar (°C), temperatura do ar (°C), déficit de pressão de vapor (VPD), potencial hídrico foliar (ΨL), condutância estomática (gs), além de parâmetros dendrométricos tais como o diâmetro à altura do peito (DAP), altura total (Ht) e a posição da árvore no dossel. Os dados foram coletados nos anos de 2015, 2016, 2017 e 2018, somando um total de quatro anos e 21 árvores estudadas. O biênio 2015-2016 esteve sob influência de um forte El Niño. Muitas análises utilizaram este período como comparativo, uma vez que as árvores foram expostas à níveis drásticos de seca e altas temperaturas. Verificou-se que a dinâmica da transpiração é governada pelo fenômeno de histerese. Esta histerese pode ser descrita como o resultado do deslocamento temporal da radiação solar direta, que tende a apresentar seus máximos perto do final da manhã, e o VPD que tende a apresentar seus valores máximos no começo da tarde. Além da transpiração, o fenômeno de histerese também rege a dinâmica de duas importantes variáveis: a temperatura do ar e a temperatura foliar. Com os dados de temperatura foliar é possível calcular o verdadeiro VPD (ΔVPD), sendo o gradiente de pressão entre a folha e a atmosfera. Além disto, verificou-se que durante o El Niño 2015-2016 a temperatura foliar diferiu da temperatura do ar numa ordem de até 8℃. A complexidade das variáveis fisiológicas e ambientais que podem afetar a dinâmica da transpiração, como demonstrado, reforça a importância de análises detalhadas durante períodos de anomalias climáticas como o El Niño. Estes dados fornecem novas perspectivas para o aprimoramento dos modelos climáticos atuais.The Amazon is the largest tropical forest in the world with great importance in the global biogeochemical cycles. Under climate change scenarios, a mechanistic understanding of the water cycle from individual trees to landscapes is needed to predict changes in the forest structure and function. In the Amazon basin, an estimated 25-50% of precipitation is recycled back to the atmosphere through forest transpiration. At the leaf level, transpiration flux is a function of vapor pressure deficit (VPD) and stomatal conductance (gs), according to Fick’s laws of diffusion. Also, leaf temperature (Tleaf), net radiation, and soil moisture are often considered important. In this study, we present in situ field observations of environmental (direct solar radiation, air temperature, and VPD) and physiological (sap velocity, stomatal conductance, and leaf water potential) variables and their correlations with Tleaf during the 2015-2016 ENSO and the regular seasons 2017 and 2018. In order to observe the interactions between physiological variables and fast-changing environmental conditions, we collected a high temporal frequency data (15-60 min) in two primary rainforest sites one located in the Central Amazon within the limits of the Experimental Station of Tropical Forestry (ZF-2) near the K-34 tower site, and another in the Eastern Amazon within the limits of the Tapajós National Forest at the the K-67 tower site. Our study shows that the interactions between the observed environmental and physiological variables can be explained by the hysteresis phenomena. The temporal difference between the peak of stomatal conductance (late morning to midday) and the peak of VPD (early afternoon) is one of the major regulators of the sap velocity hysteresis patterns. Also, for the first time, the hysteresis patterns between Tleaf and Tair were described. During the 2015-2016 ENSO, the differences between Tleaf and air temperature (Tair) reached almost 8°C, and generally, Tleaf was higher than Tair during the morning period to early afternoon, and lower than Tair during the late afternoon and night. With the leaf temperature data, it was possible to calculate the true VPD (ΔVPD), which is the pressure gradient between the substomatal cavity and the boundary layer of the air near the leaf surface. The complexity of the observed physiological and environmental variables that can affect the transpiration dynamics reinforces the importance of detailed analyzes during periods of climatic anomalies such as El Niño. The presented data can provide new perspectives for the improvement of current Earth System Models (ESMs).porInstituto Nacional de Pesquisas da Amazônia – INPACiências de Florestas Tropicais - CFTAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessFlorestas tropicaisTranspiraçãoTemperatura foliarCondutância EstomáticaFenômeno de HistereseEcohidrologia de Espécies Arbóreas de Terra Firme na Amazôniainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPAinstname:Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia (INPA)instacron:INPAORIGINALBruno_Gimenez.pdfBruno_Gimenez.pdfapplication/pdf8747256https://repositorio.inpa.gov.br/bitstream/1/5005/1/Bruno_Gimenez.pdf1e2dfaf27bcdc8ab67a7a4bf0f168c7fMD511/50052020-01-10 13:41:51.311oai:repositorio:1/5005Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://bdtd.inpa.gov.br/PUBhttps://repositorio.inpa.gov.br/oai/requestrepositorio@inpa.gov.br||repositorio@inpa.gov.bropendoar:2020-01-10T17:41:51Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPA - Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia (INPA)false
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