Relação entre disponibilidade de água e aspectos vegetativos e reprodutivos de herbácea da caatinga

Em ambientes semiáridos o desenvolvimento e a sobrevivência das plantas são controlados principalmente pela heterogeneidade temporal e espacial do regime pluviométrico. Nestes ambientes, o efeito prolongado de escassez hídrica pode ser determinante para afetar negativamente o ritmo fenológico, limitar o crescimento das plantas e provocar declínio nos processos reprodutivos. Assim, visando compreender as possíveis mudanças no funcionamento das florestas de ambientes semiáridos, este trabalho tem por hipótese que ocorrem reduções no crescimento vegetativo e reprodutivo e atrasos no ritmo fenológico à medida que ocorre redução na disponibilidade de água, utilizando a geófita Talinum paniculatum como modelo para avaliar o efeito da deficiência hídrica nas respostas do crescimento das plantas. Especificamente, intenta-se responder neste estudo as seguintes questões: (i) o que ocorre com os crescimentos vegetativo e reprodutivo da planta mediante a redução de 50% e 75% da disponibilidade hídrica? (ii) Quanto das variações quantitativa na produção de estruturas vegetativas/reprodutivas e na fenologia pode ser explicado pela redução da disponibilidade de água? (iii) o ritmo fenológico das plantas reflete a redução da disponibilidade hídrica? O experimento de deficiência hídrica foi conduzido durante seis meses em casa de vegetação utilizando 150 indivíduos desde o estágio de plântulas, transplantadas após dez dias da germinação, até completa maturação, distribuídas de igual modo nos tratamentos em diferente capacidade de pote (cp): T1: 100% (cp-controle), T2: 50% (cp) e T3: 25% (cp). Foram selecionadas 30 plantas (por tratamento) para quantificar semanalmente o crescimento vegetativo e diariamente a produção de flores, frutos e sementes, bem como, monitorar o comportamento fenológico. Outras 20 plantas (por tratamento) para medidas morfométricas de flores e frutos. As diferenças entre os tratamentos e o poder explicativo das reduções hídricas foram avaliadas pela análise de GLM, incorporando ANOVA, com teste Tukey a posteriori. Os atributos vegetativos de T. paniculatum diferiram significativamente entre os tratamentos, porém o diâmetro e produção acumulada de folhas não apresentaram diferenças entre T1 e T2, mas diferiram de T3. Houve diferenças significativas na produção de flores, fruto e sementes e em todas as aferições morfométricas de flores e frutos. O ritmo fenológico da senescência foliar e abscisão foliar não diferiram significativamente entre os tratamentos, mas o brotamento no T3 diferiu dos demais, cessando gradativamente a atividade a partir da 17ª semana. O ritmo fenológico da floração, frutificação e deiscência dos frutos diferiu entre os tratamentos, não havendo floração para T3 e atrasos na produção em T2. O poder explicativo da água apresentou ampla faixa de variação, sendo de 21 a 71% para o crescimento vegetativo, de 41 a 97% para o crescimento reprodutivo e de 5 a 61% no ritmo fenológico. Reduções na disponibilidade de água influenciaram negativamente a fenologia, crescimento vegetativo e reprodutivo de T. paniculatum, com as mais drásticas reduções quantitativas no tratamento que simulou maior déficit hídrico. Assim, os dados deste estudo sinalizam que as consequências da redução da disponibilidade de água no solo das florestas podem gerar danos significativos na cobertura de herbáceas, reduzindo a produção de sementes que renova anualmente o estoque do banco do solo das florestas.In semi-arid environments the development and survival of the plants are mainly controlled by the temporal and spatial heterogeneity of the pluviometric regime. In these environments, the prolonged effect of water scarcity can be determinant to adversely affect the phenological rhythm, limit plant growth and cause decline in reproductive processes. Thus, in order to understand the possible changes in the functioning of forests in semi-arid environments, this paper hypothesizes that reductions in vegetative and reproductive growth and delays in the phenological rhythm occur as water availability is reduced, using the geophysic Talinum paniculatum as a model To evaluate the effect of water deficiency on plant growth responses. Specifically, we try to answer the following questions in this study: (i) what happens to vegetative and reproductive growth of the plant by reducing 50% and 75% of water availability? (Ii) How much of the quantitative variations in the production of vegetative / reproductive structures and phenology can be explained by the reduction of water availability? (Iii) does the phenological rhythm of plants reflect the reduction of water availability? The water deficiency experiment was conducted during six months in a greenhouse using 150 individuals from the seedling stage, transplanted after ten days of germination until complete maturation, distributed equally in the treatments in different pot capacity (cp): T1 : 100% (cp-control), T2: 50% (cp) and T3: 25% (cp). Thirty plants (per treatment) were selected to quantify weekly vegetative growth and daily flower, fruit and seed production, as well as to monitor phenological behavior. Another 20 plants (per treatment) for morphometric measurements of flowers and fruits. The differences between the treatments and the explanatory power of the water reductions were evaluated by GLM analysis, incorporating ANOVA, with Tukey a posteriori test. The vegetative attributes of T. paniculatum differed significantly between treatments, but the diameter and accumulated leaves production did not show differences between T1 and T2, but differed from T3. There were significant differences in the production of flowers, fruit and seeds and in all morphometric measurements of flowers and fruits. The phenological rhythm of leaf senescence and foliar abscission did not differ significantly between treatments, but the budding in T3 differed from the others, with a gradual cessation of activity from week 17. The phenological rhythm of flowering, fruiting and dehiscence of fruits differed between treatments, with no flowering for T3 and delayed T2 production. The explanatory power of water presented a wide range of variation, from 21 to 71% for vegetative growth, from 41 to 97% for reproductive growth and from 5 to 61% for phenological rhythm. Reductions in water availability negatively influenced the phenology, vegetative and reproductive growth of T. paniculatum, with the most drastic quantitative reductions in the treatment that simulated higher water deficit. Thus, data from this study indicate that the consequences of reduced water availability on forest soil can lead to significant damage to herbaceous cover, reducing seed production annually to replenish forest soil stock.Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPE

Herbáceas anuais e perenes da caatinga respondem de forma similar às variações na disponibilidade hídrica?

As consequências das mudanças climáticas previstas são altamente preocupantes, considerando que a dinâmica do componente herbáceo da caatinga reflete fortemente a dinâmica das chuvas. Assim, questionamos como estas florestas secas irão tolerar as mudanças futuras do clima, pois são esperadas reduções de mais de 30% das chuvas, aumento de dias consecutivos de seca. Portanto, nosso trabalho admite a hipótese geral de que, as mudanças simuladas nos padrões de precipitação de um fragmento de caatinga, modificam as relações de trade-off das herbáceas, alterando a alocação de recursos nas características funcionais vegetativas e no tempo em que ocorrem. Selecionamos as herbáceas anuais (Portulaca oleracea L. e Desmodium glabrum (Mill.) DC) e perenes da caatinga (Talinum triangulare (Jacq.) Will. e Commelina benghalensis L.). As sementes destas herbáceas foram coletadas ao final da estação chuvosa em um fragmento de floresta de caatinga, localizada na Estação Experimental do Instituto Agronômico de Pernambuco (IPA) em Caruaru, Pernambuco. Após 10 dias de germinação das sementes em câmara de BOD, as plântulas foram transferidas para sacos plásticos com dimensões 250 cm2 de circunferência, contendo 3 kg solo de solo autoclavado do mesmo local. Depois de 20 dias de aclimatação em 100% da CC (capacidade de campo) foi construído o experimento de simulação das chuvas (SC) com 4 espécies x 3 tratamentos (T) x 30 repetições cada, com duração de um ano, sendo estes: T1- SC dos anos chuvosos; T2- SC de anos próximos à média histórica; T3- SC dos anos secos. Para isso, utilizamos o registro histórico dos últimos 60 anos das chuvas do IPA, que passaram por uma análise de estatística descritiva e interquartílica para determinar os intervalos de precipitação que permitiram agrupar os anos para construção destes tratamentos. Para o primeiro capítulo desta tese assumimos a hipótese de que mudanças extremas na precipitação modificam as respostas vegetativas abaixo e acima do solo, diferentemente, entre espécies herbáceas anuais e perenes. Especificamente, respondemos às seguintes questões: (i) O que acontece com o crescimento vegetativo e a alocação de biomassa em ervas anuais e perenes na simulação dos anos chuvoso, médio e seco? (ii) A alocação de biomassa acima e abaixo do solo, quando o recurso hídrico é limitado, segue um padrão de “partição ideal”? As espécies anuais foram mais sensíveis às variações de precipitação, com reduções drásticas no crescimento acima do solo na simulação de anos secos, enquanto as perenes continuaram crescendo ou mostraram uma redução moderada. Nas folhas, as espécies reduzem a biomassa, a produção e a expansão nos anos secos, mas investem no teor de água e na longevidade. Abaixo do solo, as anuais exploram os recursos hídricos da camada superficial, e as perenes, dependendo da espécie, investem no aumento de raízes, acessando o recurso nas camadas subterrâneas durante os anos de seca. Se as reduções previstas forem confirmadas, a direção de alocação da biomassa herbácea pode seguir um "equilíbrio funcional". No segundo capítulo da Tese, levantamos a hipótese que se os anos se tornarem mais secos, as plantas herbáceas irão refletir tais variações com mudanças no início e na duração de suas fenofases. Verificamos que a emissão de folhas é sazonal, porém em espécies perenes o evento é próximo à uniformidade, enquanto é altamente sazonal nas espécies anuais. Anos secos induzem menor brotação e de forma mais concentrada, em poucos meses nas espécies anuais e perenes, além de poder tornar sazonal a brotação de uma espécie perene. Dentro da estação chuvosa, as trocas foliares em anuais e perenes podem ser antecipadas e intensificadas na simulação de anos chuvosos, ao contrário do que foi observado em anos secos, sendo tardios e menos intensos. Tais respostas temporais e estruturais podem ou não ser um resultado de estratégias eficientes para uma maior tolerância nas respostas do crescimento vegetativo em anos extremante secos ou chuvosos.The consequences of predicted climate changes are highly worrying, considering that the dynamics of the herbaceous component of the caatinga strongly reflects the dynamics of rainfall. Thus, we question how these dry forests will tolerate future climate changes, as rainfall reductions of more than 30% are expected, increasing consecutive days of drought. Therefore, our work supports the general hypothesis that the simulated changes in the precipitation patterns of a caatinga fragment modify the herbaceous trade-off relationships, altering the resource allocation in the vegetative functional characteristics and in the time in which they occur. We selected annual herbaceous plants (Portulaca oleracea L. and Desmodium glabrum (Mill.) DC) and caatinga perennials (Talinum triangulare (Jacq.) Will. and Commelina benghalensis L.). The seeds of these herbaceous plants were collected at the end of the rainy season in a fragment of caatinga forest, located at the Experimental Station of the Instituto Agronômico de Pernambuco (IPA) in Caruaru, Pernambuco. After 10 days of seed germination in a BOD chamber, the seedlings were transferred to plastic bags measuring 250 cm2 in circumference, containing 3 kg of autoclaved soil from the same location. After 20 days of acclimatization in 100% of CC (field capacity) the rainfall simulation experiment (SC) was built with 4 species x 3 treatments (T) x 30 repetitions each, lasting one year, as follows: T1- SC of rainy years; T2- SC of years close to the historical average; T3-SC of dry years. For this, we used the historical record of the last 60 years of rainfall at the IPA, which underwent descriptive and interquartile statistical analysis to determine the rainfall intervals that allowed for grouping the years for the construction of these treatments. For the first chapter of this thesis we assume the hypothesis that extreme changes in precipitation modify the vegetative responses below and above ground, differently, between annual and perennial herbaceous species. Specifically, we answered the following questions: (i) What happens to vegetative growth and biomass allocation in annual and perennial grasses in the wet, medium and dry year simulation? (ii) Does the above-ground and below-ground biomass allocation, when water resource is limited, follow an “ideal partition” pattern? Annual species were more sensitive to rainfall variations, with drastic reductions in aboveground growth in the dry year simulation, while perennials continued to grow or showed a moderate reduction. In leaves, species reduce biomass, production and expansion in dry years, but invest in water content and longevity. Below ground, annuals exploit the water resources of the surface layer, and perennials, depending on the species, invest in root growth, accessing the resource in the underground layers during the dry years. If predicted reductions are confirmed, the direction of allocation of herbaceous biomass may follow a "functional balance". In the second chapter of the Thesis, we hypothesize that if the years become drier, herbaceous plants will reflect such variations with changes in the beginning and duration of their phenophases. We verified that leaf emission is seasonal, but in perennial species the event is close to uniformity, while it is highly seasonal in annual species. Dry years induce less sprouting and in a more concentrated form, in a few months in annual and perennial species, in addition to making the sprouting of a perennial species seasonal. Within the rainy season, leaf changes in annuals and perennials can be anticipated and intensified in the simulation of rainy years, contrary to what was observed in dry years, being late and less intense. Such temporal and structural responses may or may not be a result of efficient strategies for greater tolerance in vegetative growth responses in extremely dry or rainy years.Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNP

Biologia floral e reprodutiva de Cenostigma macrophyllum Tul. (Fabaceae) no Parque Zoobotânico de Teresina, Piauí

Cenostigma macrophyllum Tul. é conhecido popularmente como caneleiro, possui hábito arbóreo, caule sulcado, sendo considerada planta símbolo da capital Teresina (PI). O objetivo deste trabalho foi investigar a biologia floral e Reprodutiva de Cenostigma macrophyllum no Parque Zoobotânico de Teresina, Piauí. Foram selecionados 15 indivíduos e analisados quanto à morfologia e morfometria floral, período de antese, receptividade estigmática, deiscência das anteras, volume de néctar, comportamento dos visitantes florais na eficácia da polinização e o sistema reprodutivo. As flores são monóclinas, dispõem-se em cerca de 81,28±25,74 flores por inflorescência racemosas. Néctar produzido e armazenado no hipanto com média de produção de 1,75 ?L. A antese floral teve duração de dois dias, com pétalas totalmente distendidas às 6h, estigma receptivo as 7h e deiscência iniciando as 9h, abrindo em grupos no decorrer do dia. Os polinizadores e pilhadores iniciaram as visitas por volta das 6h até às 17h em flores do primeiro dia de antese forrageando em busca de néctar. Os polinizadores efetivos foram abelhas, com maior frequência (64%), Xylocopa sps, Apis mellifera e Centris sp., que utilizavam a pétala estandarte para acessar o néctar. Os polinizadores ocasionais foram lepidópteros, pois nem sempre contactavam as partes reprodutivas. Como pilhadoras, abelhas Trigona spinipes e o beija-flor Amazilia fimbriata que não tocavam os órgãos reprodutivos ao coletarem néctar. A espécie é Xenogâmica e apresenta sistema reprodutivo dicogâmico protogínico, uma vez que, ocorre a separação temporal de maturação dos verticilos reprodutivos. O Tratamento de escarificação mecânica apresentou maior pontecial para rápida germinação das sementes

ESTRATÉGIAS DE UMA HERBÁCEA DE FLORESTAS SECAS DA SOMBRA AO SOL: É MELHOR INVESTIR EM FIXAR CARBONO OU RESERVAR ÁGUA?

Abstract - The availability of water and light affects the strategies of herbaceous plants in dry forests, acting as limiting factors for their survival. Based on these assumptions, we evaluated the responses in foliar attributes of two populations of Talinum triangulare (Jacq.) Willd., situated beneath the canopy of a shade tree (Clitoria fairchildiana R. A. Howard) and in an open field. In order to observe the adaptive responses to the environment, the question arose: is it better to invest in carbon fixation or water storage? We measured the vegetative traits of the herbaceous plants located beneath the shade tree with a projected shade radius of 8.30m, and another population located 10m away exposed to full sunlight. We found that in shaded environments, plants invest in greater leaf area and biomass accumulation but reduce the water content in their leaves. Conversely, plants in full sunlight reduce leaf area and biomass but increase their water reserves. We conclude that the evolutionary adjustments of herbaceous plants, as continuous and dynamic processes, along with the influence of "facilitating plants," are crucial for understanding the changes that occur in populations over time and for the development of potential survival strategies in the face of future climate changeResumo - A disponibilidade de água e de luminosidade afeta as estratégias das herbáceas nas florestas secas, sendo fatores limitantes para a sua sobrevivência. Partindo desses pressupostos, avaliamos as respostas nos atributos foliares de duas populações de Talinum triangulare (Jacq.) Willd., situadas abaixo da copa de um sombreiro (Clitoria fairchildiana R. A. Howard) e em campo aberto. Visando observar as respostas adaptativas em função do ambiente, surge o questionamento: é melhor investir em fixar carbono ou reservar água? Foram mensurados os traços vegetativos das herbáceas que estavam abaixo do sombreiro com uma sombra projetada com raio de 8,30m, e  outra população a 10m de distância exposta a pleno sol. Constatamos que em ambiente sombreado as plantas investem em maior área foliar e acúmulo de biomassa, mas reduzem o teor de água em suas folhas. Em contrapartida, as plantas a pleno sol reduzem a área foliar e sua biomassa, porém aumentam a sua reserva de água. Concluímos que os ajustes evolutivos de herbácea como processos contínuos e dinâmicos, juntamente com a influência das "plantas facilitadoras", são importantes para a compreensão das mudanças que ocorrem nas populações ao longo do tempo e no desenvolvimento de possíveis estratégias de sobrevivência diante das mudanças climáticas futuras. &nbsp