Padrões morfoanatômicos e nutricionais de duas espécies (Vochysiaceae) acumuladoras de alumínio em savanas rochosas
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Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFU |
Texto Completo: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/33425 http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.391 |
Resumo: | The water and nutrients are determining factors in the development of woody species in Neotropical savannas. In rocky Cerrado environments, soils are shallow and usually derived from highly weathered rocks, such as sandstone, resulting in high acidity, low nutrient availability, high aluminum (Al) saturation, and soil water deficit. The extreme conditions of rocky savannas require morphoanatomical adaptations to conserve water and nutrient resources, resulting in species exhibiting xeromorphic traits. In addition, some species have evolved internal Al tolerance mechanisms to cope with high edaphic Al concentrations and are able to accumulate this metal in high concentrations in the leaves (>1000 mg kg-1). Uniquely, some rock savannas may also occur on soils over limestone outcrops, characterized by high nutrient availability and marked water deficit. From this, we sought to understand how contrasting soils, i.g. calcareous and sandy Neosols, modulate the phenotypic expression and nutrient and Al uptake of the Al-accumulator species Callisthene fasciculata Mart. and Qualea parviflora Mart. Therefore, we quantified anatomical features (e.g. epidermis, mesophyll, vascular tissues), Specific Leaf Area (SLA), Fluctuating Asymmetry (FA), and nutrient (macro and micro) and Al concentrations of both species in the two edaphic types. Using Scanning Electron Microscope (SEM) with energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), we also evaluated the deposition of Al and nutrients in the different leaf tissues. In this study, we show that the calcareous Neosol influences greater tissue investment of the traits that prevent water loss in the leaf, mainly regarding the epidermis, in both species. Evaluating the deposition patterns and Al concentration in the leaves, we found that this metal is accumulated mainly in the leaf lamina tissues, independently of the edaphic Al concentrations. The leaves of C. fasciculata showed higher foliar Al concentrations in calcareous Neosol, where Al saturation is lower, and the species Q. parviflora showed no differences in foliar Al concentrations among soil types. Furthermore, we found that FA is an ecological indicator that is not very sensitive to edaphic variation in the two species studied, while SLA may indicate different ecological strategies of C. fasciculata populations, in response to increased nutrient availability, so that, in calcareous Neosols, this species increases its photosynthetic capacity and, consequently, carbon assimilation and productivity. On the other hand, the variation in nutrient availability between calcareous and sandy Neosols did not reflect in changes in the SLA of Q. parviflora, indicating that this species presents a conservative strategy of water and nutrient resources in both edaphic types. |
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Padrões morfoanatômicos e nutricionais de duas espécies (Vochysiaceae) acumuladoras de alumínio em savanas rochosasMorphoanatomical and nutritional patterns of two aluminum-accumulating species (Vochysiaceae) in rocky savannasAnatomia ecológicaEcological anatomyAssimetria bilateralBilateral asymmetryTraço funcionalFunctional traitEsclerofiliaSclerophyllyPau TerraCNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::ECOLOGIAEcologiaSavanas - Estudo da naturezaÁrvores - Estudo da naturezaThe water and nutrients are determining factors in the development of woody species in Neotropical savannas. In rocky Cerrado environments, soils are shallow and usually derived from highly weathered rocks, such as sandstone, resulting in high acidity, low nutrient availability, high aluminum (Al) saturation, and soil water deficit. The extreme conditions of rocky savannas require morphoanatomical adaptations to conserve water and nutrient resources, resulting in species exhibiting xeromorphic traits. In addition, some species have evolved internal Al tolerance mechanisms to cope with high edaphic Al concentrations and are able to accumulate this metal in high concentrations in the leaves (>1000 mg kg-1). Uniquely, some rock savannas may also occur on soils over limestone outcrops, characterized by high nutrient availability and marked water deficit. From this, we sought to understand how contrasting soils, i.g. calcareous and sandy Neosols, modulate the phenotypic expression and nutrient and Al uptake of the Al-accumulator species Callisthene fasciculata Mart. and Qualea parviflora Mart. Therefore, we quantified anatomical features (e.g. epidermis, mesophyll, vascular tissues), Specific Leaf Area (SLA), Fluctuating Asymmetry (FA), and nutrient (macro and micro) and Al concentrations of both species in the two edaphic types. Using Scanning Electron Microscope (SEM) with energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), we also evaluated the deposition of Al and nutrients in the different leaf tissues. In this study, we show that the calcareous Neosol influences greater tissue investment of the traits that prevent water loss in the leaf, mainly regarding the epidermis, in both species. Evaluating the deposition patterns and Al concentration in the leaves, we found that this metal is accumulated mainly in the leaf lamina tissues, independently of the edaphic Al concentrations. The leaves of C. fasciculata showed higher foliar Al concentrations in calcareous Neosol, where Al saturation is lower, and the species Q. parviflora showed no differences in foliar Al concentrations among soil types. Furthermore, we found that FA is an ecological indicator that is not very sensitive to edaphic variation in the two species studied, while SLA may indicate different ecological strategies of C. fasciculata populations, in response to increased nutrient availability, so that, in calcareous Neosols, this species increases its photosynthetic capacity and, consequently, carbon assimilation and productivity. On the other hand, the variation in nutrient availability between calcareous and sandy Neosols did not reflect in changes in the SLA of Q. parviflora, indicating that this species presents a conservative strategy of water and nutrient resources in both edaphic types.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorDissertação (Mestrado)Água e nutrientes são fatores determinantes no desenvolvimento de espécies lenhosas em savanas Neotropicais. Em ambientes rochosos do Cerrado, os solos são rasos e normalmente derivados de rochas altamente intemperizadas, como o arenito, resultando em alta acidez, baixa disponibilidade de nutrientes, alta saturação de alumínio (Al) e déficit hídrico no solo. As condições extremas das savanas rochosas exigem adaptações morfoanatômicas conservadoras de recursos hídricos e nutricionais, fazendo com que as espécies apresentem características xeromórficas. Além disso, para lidar com as altas concentrações de Al edáfico, algumas espécies desenvolveram mecanismos de tolerância interna ao Al, sendo capazes de acumular esse metal em altas concentrações nas folhas (>1000 mg kg-1). De modo singular, algumas savanas rochosas podem ocorrer também em solos sobre afloramentos de rochas calcárias, caracterizados pela alta disponibilidade de nutrientes e déficit hídrico acentuado. A partir disso, buscamos compreender como solos contrastantes, i.g. Neossolos calcário e arenítico, modulam a expressão fenotípica e absorção de nutrientes e Al das espécies Al-acumuladoras Callisthene fasciculata Mart. e Qualea parviflora Mart. Para tanto, quantificamos características anatômicas (e.g. epiderme, mesofilo, tecidos vasculares), Área Foliar Específica (SLA), Assimetria Flutuante (AF) e concentrações de nutrientes (macro e micro) e Al de ambas as espécies nos dois tipos edáficos. Utilizando Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) com espectroscopia por energia dispersiva de raios x (EDS), avaliamos também a deposição de Al e nutrientes nos diferentes tecidos foliares. Mostramos neste estudo que o Neossolo calcário influencia em maior investimento tecidual das características que evitam a perda de água na folha, principalmente quanto à epiderme, nas duas espécies. Avaliando os padrões de deposição e concentração de Al foliar vimos que este metal é acumulado independente das concentrações edáficas de Al, principalmente nos tecidos da lâmina foliar. As folhas de C. fasciculata apresentaram concentrações Al foliares maiores em Neossolo calcário, onde a saturação de Al é menor, e a espécie Q. parviflora não apresentou diferenças nas concentrações de Al foliares entre os tipos de solo. Além disso, vimos que a AF é um indicador ecológico pouco sensível às variações edáficas nas duas espécies estudadas, enquanto a SLA pode indicar diferentes estratégias ecológicas entre as populações de C. fasciculata, em resposta ao aumento na disponibilidade de nutrientes, de modo que, em Neossolo calcário, essa espécie aumente sua capacidade fotossintética e, consequentemente, assimilação de carbono e produtividade. Por outro lado, a variação na disponibilidade de nutrientes entre os Neossolos calcário e arenítico não refletiu em mudanças na SLA para Q. parviflora, mostrando que essa espécie apresenta estratégia conservadora de recursos hídricos e nutricionais nos dois tipos edáficos.Universidade Federal de UberlândiaBrasilPrograma de Pós-graduação em Ecologia e Conservação de Recursos NaturaisPinheiro, Marcelo Henrique Ongarohttp://lattes.cnpq.br/0306964533388350Arruda, Rafael Soares dehttp://lattes.cnpq.br/6072065135325168Guilherme, Frederico Augusto Guimarãeshttp://lattes.cnpq.br/6514433986706275Naves, Felipe Ferreira2021-11-18T12:14:07Z2021-11-18T12:14:07Z2021-08-31info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfNAVES, Felipe Ferreira. Padrões morfoanatômicos e nutricionais de duas espécies (Vochysiaceae) acumuladoras de alumínio em savanas rochosas. 2021. 80 f. Dissertação (Mestrado em Ecologia e Conservação de Recursos Naturais) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2021. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.391https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/33425http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.391porhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFU2021-11-19T06:19:51Zoai:repositorio.ufu.br:123456789/33425Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2021-11-19T06:19:51Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false |
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The water and nutrients are determining factors in the development of woody species in Neotropical savannas. In rocky Cerrado environments, soils are shallow and usually derived from highly weathered rocks, such as sandstone, resulting in high acidity, low nutrient availability, high aluminum (Al) saturation, and soil water deficit. The extreme conditions of rocky savannas require morphoanatomical adaptations to conserve water and nutrient resources, resulting in species exhibiting xeromorphic traits. In addition, some species have evolved internal Al tolerance mechanisms to cope with high edaphic Al concentrations and are able to accumulate this metal in high concentrations in the leaves (>1000 mg kg-1). Uniquely, some rock savannas may also occur on soils over limestone outcrops, characterized by high nutrient availability and marked water deficit. From this, we sought to understand how contrasting soils, i.g. calcareous and sandy Neosols, modulate the phenotypic expression and nutrient and Al uptake of the Al-accumulator species Callisthene fasciculata Mart. and Qualea parviflora Mart. Therefore, we quantified anatomical features (e.g. epidermis, mesophyll, vascular tissues), Specific Leaf Area (SLA), Fluctuating Asymmetry (FA), and nutrient (macro and micro) and Al concentrations of both species in the two edaphic types. Using Scanning Electron Microscope (SEM) with energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), we also evaluated the deposition of Al and nutrients in the different leaf tissues. In this study, we show that the calcareous Neosol influences greater tissue investment of the traits that prevent water loss in the leaf, mainly regarding the epidermis, in both species. Evaluating the deposition patterns and Al concentration in the leaves, we found that this metal is accumulated mainly in the leaf lamina tissues, independently of the edaphic Al concentrations. The leaves of C. fasciculata showed higher foliar Al concentrations in calcareous Neosol, where Al saturation is lower, and the species Q. parviflora showed no differences in foliar Al concentrations among soil types. Furthermore, we found that FA is an ecological indicator that is not very sensitive to edaphic variation in the two species studied, while SLA may indicate different ecological strategies of C. fasciculata populations, in response to increased nutrient availability, so that, in calcareous Neosols, this species increases its photosynthetic capacity and, consequently, carbon assimilation and productivity. On the other hand, the variation in nutrient availability between calcareous and sandy Neosols did not reflect in changes in the SLA of Q. parviflora, indicating that this species presents a conservative strategy of water and nutrient resources in both edaphic types. |
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