tese
Morphoanatomical, functional and evolutionary traits conditioning the adaptability of leguminosae in an edaphoclimatic gradient
Registration in:
FAGUNDES, N. C. A. Morphoanatomical, functional and evolutionary traits conditioning the adaptability of leguminosae in an edaphoclimatic gradient. 2019. 108 p. Tese (Doutorado em Botânica Aplicada) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2019.
Author
Fagundes, Nathalle Cristine Alencar
Institutions
Abstract
This thesis aimed to assess relationships among phylogenetic diversity, functional traits
and adaptive success of the family Leguminosae, represented by variables related to the
structure and dynamics of this family in an edaphoclimatic gradient across the north /
south direction of the Minas Gerais state. Said gradient comprises deciduous forest
formations, in the northern portion of the state, semideciduous forests in the Campo das
Vertentes mesoregion and ombrophilous nebular forests in southern Minas Gerais. To
achieve our aim, we used data from two forest dynamics inventories (15 years and three
measurements), structural data about the legumes in the sampled plots, chemical and
textural soil variables, the nineteen bioclimatic variables from WorldClim, phylogenetic
beta diversity and hydraulic-related functional traits collected from legume species within
the forest plots. In the first chapter we fitted generalized linear mixed-effects models with
all the aforementioned variables, and in the second chapter, with hydraulic-related wood
functional traits, soils and using only data from Seasonally Dry Tropical Forest (SDTF)
formations. From our results, we could observe that Leguminosae structure was strongly
related to the sampled environmental variables, especially with altitude, which
synthesizes climate and humidity, as well as to phylogenetic distance. This family
distribution revealed conditioned to dry, hot and fertile environments. We found
conspicuous functional specialization in the observed deciduous forests, with a decrease
in specialization towards the semideciduous formations, and the presence of more
generalist legume species, in terms of habitat, in the ombrophilous forests. The
individuals collected in the deciduous forests presented lower vulnerability to cavitation
by water vapour pressure deficit than those from semideciduous forests. Legume
individuals from deciduous forests showed conservative ecological strategies, but with
fast growth, while the individuals from the semideciduous formations revealed a
functionality more compatible with an acquisitive strategy, but with slower growth. Thus,
although usually regarded as a homogeneous biome, the SDTFs present distinct
ecological strategies in response to seasonality. In semideciduous forests, despite the
predominance of acquisitive species, we also found conservative and rapid-growth
pioneer species. However, we recognised an increase in slow-growth legume species in
the semideciduous forests dynamics, showing that climate change may be favou ring
species that are tolerant to high temperatures and water deficit, influencing the floristic
composition of semideciduous forests. Beyond increasing the understanding of the
biogeographic patterns involved in the Leguminosae distribution, these results can
provide insights about the Leguminosae responses to climate change and, consequently,
they can be used to establish plant community conservation strategies. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) A tese teve como objetivo avaliar a relação entre a diversidade filogenética, as
características funcionais e o sucesso adaptativo de Leguminosae, representado pelas
variáveis estruturais e dinâmicas dessa família em um gradiente edafoclimático na direção
norte / sul do estado de Minas Gerais. O gradiente compreendeu formações de floresta
decidual, no norte de Minas, floresta semidecidual no Campo das Vertentes, e floresta
ombrófila nebular, no sul de Minas Gerais. Para tal, utilizamos dois inventários de
dinâmica florestal (15 anos e três mensurações), dados de estrutura das leguminosas nas
parcelas amostradas, variáveis químicas e texturais de solo, as dezenove variáveis
bioclimáticas segundo o WorldClim, a diversidade beta-filogenética e características
funcionais relativas à hidráulica das leguminosas, coletadas nas espécies presentes nas
parcelas. Foram construídos modelos lineares generalizados mistos com todas as
variáveis supracitadas no primeiro capítulo, e com características funcionais hidráulicas
da madeira, solos e utilizando apenas as formações de Floresta Tropical Sazonalmente
Seca (FTSS) no segundo capítulo. Através dos resultados, observamos que a estrutura das
leguminosas foi fortemente relacionada às variáveis ambientais amostradas,
principalmente com a altitude, variável que sintetiza clima e umidade, e à distância
filogenética. A distribuição da família mostrou-se condicionada a ambientes secos,
quentes e de solos férteis. Uma grande especialização em termos de funcionalidade foi
observada nas florestas decíduas, diminuindo em direção às semideciduais e com as
ombrófilas apresentando espécies mais generalistas em termos de habitat. Os indivíduos
presentes nas florestas decíduas apresentam menor vulnerabilidade à cavitação por déficit
de pressão de vapor do que os presentes em semideciduais. Florestas deciduais
apresentaram leguminosas com estratégia ecológica conservativa, porém crescimento
rápido, enquanto as semideciduais apresentaram funcionalidade compatível com uma
característica aquisitiva, porém crescimento lento. Assim, apesar de tratadas como um
bioma homogêneo, as FTSS apresentam estratégias ecológicas distintas em resposta à
sazonalidade. Em florestas semideciduais, apesar da predominância de espécies
aquisitivas, ocorreram espécies conservativas e pioneiras de crescimento muito rápido.
Porém, houve aumento das leguminosas de crescimento lento na dinâmica das florestas
semideciduais, mostrando que as mudanças climáticas podem estar favorecendo espécies
tolerantes à altas temperaturas e maior déficit hídrico, influenciando a composição
florística das florestas semideciduais. Esses resultados, além de auxiliarem na
compreensão dos padrões biogeográficos envolvidos na distribuição da família, podem
ser utilizados para predizer as respostas de Leguminosae mediante as mudanças
climáticas, e consequentemente, estabelecer estratégias de conservação das comunidades
vegetais.