Effect of drought in ecophysiology, on growth, and phenology in campos de altitude plants, Atlantic Rainforest, Brazil

Orientador: Rafael Silva Oliveira Tese (doutorado) Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: As mudanças climáticas influenciam a distribuição e o volume de chuvas ao longo do ano, o que pode provocar a intensificação de secas extremas nas regioes tropicais. As espécies vegetais existentes em áreas montanhosas estão entre as mais vulneráveis aos efeitos das mudanças climáticas, com possibilidade de redução na sua distribuição, migração para regiões mais altas, ou mesmo desaparecimento. Neste estudo, avaliamos a diversidade de respostas ecofisiológicas de cinco espécies de plantas de campos de altitude submetidas a um evento extremo de seca. Testamos a hipótese de que a profundidade do sistema radicular e o grau de iso ou anisohidria são bons preditores da fotossíntese, do status hídrico, da dinâmica de crescimento e fenológica de plantas expostas a condições contrastantes de disponibilidade de água. Para avaliar essas hipóteses, simulamos condições de seca em plantas de campos de altitude mediante experimentos de exclusão de água da chuva em campos de altitude na Serra da Mantiqueira, Mata Atlântica, Brasil. Ao longo de 22 meses, monitoramos variáveis micrometeorológicas e dinâmica de água no solo e avaliamos os efeitos da exclusão de água no potencial hídrico, trocas gasosas, dinâmica de crescimento e fenológica das plantas. As espécies responderam de maneiras distintas às mudanças na disponibilidade de água, formando um continuum de variação quanto à regulação do potencial hídrico, da fotossíntese, e da dinâmica de crescimento e fenológica. Encontramos que a profundidade do sistema radicular e as estratégias hidráulicas iso e anisohídricas foram bons preditores das mudanças temporais da fotossíntese e status hídrico das plantas, pois as espécies de raízes mais profundas isohídricas mantiveram-se mais hidratadas, com maiores taxas fotossintéticas e abertura estomática durante a seca do que as plantas de raízes superficiais isohídricas e anisohídricas. Também observamos que a profundidade do sistema radicular e as estratégias hidráulicas iso e anisohídricas foram bons preditores de respostas à seca quanto ao crescimento e a fenologia, sendo que espécies isohídricas de raízes superficiais e profundas foram as primeiras a apresentar redução na dinâmica de crescimento e reprodução, enquanto as espécies anisohídricas reduziram a produção de folhas de forma mais acentuada. A espécie anisohídrica e de raiz superficial, Myrsine ferruginea, foi a única a apresentar mortalidade significativa (30% dos indivíduos) nas parcelas de exclusão de chuva. Concluímos que plantas com sistema radicular superficial e anisohídricas foram mais sensíveis que as espécies isohídricas de raízes superficiais e profundas, pois são mais propensas a sofrerem mortalidade por falhas hidraúlicas. A profundidade do sistema radicular e o grau de regulação estomática representam bons preditores do grau de resistência das espécies de campo de altitude a secas extremas Abstract: Intensification of extreme droughts are predicted for tropical regions in the coming decades. Plant species in tropical mountains are amongst the most vulnerable to climate change because they can have their distribution reduced, be displaced to higher altitudes or even go extinct. In this study, we evaluated the diversity of ecophysiological responses in five plant species from "campos de altitude" (montane grasslands) subjected to an extreme drought event. We tested the hypothesis that rooting depth and stomata regulation capacity (the iso or anisohydric hydraulic strategies) are good predictors of ecophysiological, phenological and growth performance of plants when subjected to lower water availability. In order to test this hypothesis, we established a rainfall exclusion experiment to simulated drier conditions for plants in campos de altitude in Serra da Mantiqueira, Mata Atlântica, Brazil. We evaluated the effects of water exclusion on plant water potential, gas exchange, phenology, and growth dynamics. We found a continuum of drought responses in the campos de altitude community, Rooting depth and stomatal regulation capacity were good predictors of photosynthesis and water status of plants, as isohydric species with deeper roots maintained higher water potential and photosynthetic rates throughout the drought. Isohydric species with both shallow and deep roots were the first ones to reduce their growth and reproduction. The anisohydric and shallow rooted species, M. ferruginea, was the only species that presented significant morality (30%) in the rainfall exclusion plots. We concluded that anisohydric and shallow rooted plants are more sensitive and more likely to die of hydraulic failure than isohydric species with shallow and deep roots. Rooting depth and stomatal regulation capacity are good traits to predict the sensitivity of campos de altitude species to drought Doutorado Biologia Vegetal Doutora em Biologia Vegetal CAPES 3354-13-0 FAPESP 10/17204-0 CNPQ 160710/2011-1