Invasão biológica em manguezais subtropicais : uma avaliação dos fatores que favorecem a invasão e efeitos sobre o estoque de C e N no sedimento e biomassa de plantas nativas
Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Planaltina , Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais, 2019.
| Main Author: | Sampaio, Jéssica Airisse Guimarães |
|---|---|
| Other Authors: | Salemi, Luiz Felippe |
| Format: | Dissertação |
| Language: | Português Inglês |
| Published: |
2019
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| Subjects: | |
| Online Access: |
https://repositorio.unb.br/handle/10482/35997 |
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ir-10482-359972019-12-18T18:50:01Z Invasão biológica em manguezais subtropicais : uma avaliação dos fatores que favorecem a invasão e efeitos sobre o estoque de C e N no sedimento e biomassa de plantas nativas Biological invasion in subtropical mangroves : an evaluation of the factors that favor invasion and effects on the C and N stock in the sediment and biomass of native plants Sampaio, Jéssica Airisse Guimarães Salemi, Luiz Felippe Manguezais Espécies invasoras Plantas invasoras Macrófitas aquáticas Salinidade Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Planaltina , Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais, 2019. Os manguezais são a única formação florestal que ocorre na interface entre sistemas terrestre, de água doce e marinho, desempenhando um papel crucial para a biogeoquímica do C e N. Apesar de sua relevância, os manguezais estão sob pressão por diferentes vetores antrópicos, entre eles a invasão biológica. Contudo, comparado a outros vetores de impacto, a invasão de plantas em manguezais tem recebido pouca atenção, especialmente com relação aos fatores ambientais que a favorecem e os atributos das plantas que os invadem. Além disso, a invasão biológica de plantas pode impactar a estrutura e o funcionamento dos ecossistemas, tendo potencial de alterar a dinâmica de matéria orgânica no sedimento em sistemas de manguezal. Contudo, ainda não há um consenso sobre a influência (a direção e a magnitude) da invasão de plantas nos estoques de carbono e nitrogênio em ecossistemas de manguezal. Para contribuir com o preenchimento dessas lacunas foram conduzidos dois estudos onde investigamos (i) os fatores que favorecem a invasão de plantas em manguezais (ii) os atributos foliares funcionais das plantas invasoras e (iii) os efeitos no estoque de C e N no sedimento e na estrutura da vegetação nativa nas áreas invadidas. Para tanto foram testadas as hipóteses: (i) áreas de manguezal invadidas exibem contribuição de fonte C4 na matéria orgânica do sedimento, (ii) áreas de manguezais invadidas exibem menor estoque de C e N no sedimento comparado às áreas não invadidas, (ii) áreas de manguezal invadidas exibem menor biomassa acima do solo em relação às áreas de manguezal não invadidas. No primeiro estudo, foram selecionadas 18 parcelas em florestas de mangue sob diferentes níveis de insumos antropogênicos de N, invadidas por macrófitas aquáticas e não invadidas, no Complexo Estuarino-Lagunar (CEL) de Cananéia-Iguape, litoral sul de São Paulo. No segundo estudo, foram selecionadas 8 parcelas inseridas de manguezal de franja, invadidas e não invadidas por macrófitas aquáticas, no setor norte CEL de Cananéia-Iguape. Em cada parcela, medimos a salinidade intersticial, concentrações de nitrogênio, propriedades físico-químicas e estoques de C e N no sedimento. Medimos também as concentrações de C e N, a razão C:N, δ13C e δ15N no sistema sedimento-planta-serapilheira. Com relação a estrutura da vegetação, mensuramos em cada parcela DAP, altura, área basal de troncos mortos e vivos e a biomassa acima do sedimento das espécies de mangue. Resultados A salinidade intersticial a 10 cm de profundidade, seguida das concentrações de nitrato no sedimento, foram os principais fatores associados à ocorrência de macrófitas aquáticas invasoras nas áreas de mangue estudadas. Além disso, espécies invasoras apresentaram concentrações de N foliares cerca de 2 vezes maiores, bem como uma razão C:N 1,5 vezes menor em comparação às espécies nativas. A baixa salinidade e o aumento da disponibilidade de N nos sedimentos permitiram o sucesso das espécies invasoras nas florestas de mangue, resultando também em alta mortalidade de manguezais (até 53% da área basal). O sedimento nas áreas de manguezal invadidas não apresentou contribuição de fontes C4, devido a predominância de espécies de via fotossintética C3 (mangue e invasoras). A biomassa acima do sedimento de mangue foi menor nas áreas invadidas comparada às áreas não invadidas. O estoque de C no sedimento (0-20 cm) foi similar entre as áreas investigadas. O estoque de N no sedimento (0-20 cm) foi menor nas áreas invadidas, o que pode estar associado aos atributos foliares da comunidade invasora que apresentou altos teores de N e baixa C:N foliar em comparação às espécies de mangue. Conclusões A redução da salinidade e as concentrações de N-NO3- no sedimento atuaram como fatores facilitadores para a invasão das macrófitas aquáticas. Esses dois fatores abióticos, aliados aos atributos foliares funcionais das invasoras, associados ao alto requerimento de N, permitiram a ocorrência e o sucesso das invasoras no manguezal, provocando alta mortalidade de indivíduos da comunidade nativa. A redução no estoque de N no sedimento e da biomassa acima do sedimento de mangue são os principais efeitos detectados nas áreas invadidas até o momento. A redução da biomassa acima do sedimento pode representar impactos locais adversos para a manutenção do ecossistema de manguezal nessas áreas e para o armazenamento de C a longo prazo e para todos os serviços ecossistêmicos associados. A redução do estoque de N no sedimento pode estar associada à alta demanda de N das invasoras e posterior introdução no sedimento de uma serapilheira mais lábil comparada à serapilheira das espécies de mangue. A substituição de espécies nativas C3 por espécies invasoras predominantemente C3 indicam que ainda não houve tempo para haver alterações no estoque de C e na composição isotópica no sedimento. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) e Fundação de Apoio à Pesquisa do DF (FAP/DF). Background, goals and material methods Mangroves are the only forest formation that occurs at the interface between the terrestrial, freshwater and marine systems, playing a crucial role for the biogeochemistry of C and N. Despite their relevance, mangroves are currently under pressure by different anthropic vectors, one of them being the biological invasion. However, when compared to other impact vectors, it has received little attention, especially the environmental factors that favor the invasion of plants in mangroves and the attributes of the plants that invade them. Also, biological invasion of plants may impact the structure and functioning of ecosystems, with potential to alter the dynamics of organic matter in the sediment. However, there is still no consensus on the influence (direction and magnitude) of plant invasion on carbon and nitrogen stocks in mangrove ecosystems. In order to contribute to filling these gaps, two studies were conducted where we investigated (i) the factors that favor the invasion of plants in mangroves, (ii) dissimilarities among the functional foliar attributes of invasive and native plants and, (iii) effects on C and N stock in the sediment and native vegetation structure in the invaded areas. We tested these hypotheses: (i) invaded mangrove areas show a contribution of C4 source in the sediment organic matter, (ii) invaded mangrove areas show lower C and N stock in the sediment compared to non-invaded mangroves, (ii) invaded mangrove areas show lower aboveground biomass compared to non-invaded mangroves. In the first study, 18 plots were selected in mangrove forests under different levels of anthropogenic N inputs, both invaded and non-invaded by aquatic macrophytes in the Estuarine-Lagoon Complex (ELC) of Cananeia-Iguape, Southeastern Brazil. In the second study, eight plots were selected of mangrove forests, invaded and non-invaded by aquatic macrophytes, in the northern sector of the ELC of Cananeia-Iguape. In each plot, we measured interstitial salinity, nitrogen concentrations, physicochemical properties, and the C and N stocks of the sediment. We also measured the concentrations of C and N, the ratio C:N, δ13C, and δ15N in the sediment-plant-litter system. Regarding the structure of the vegetation, we measured in each plot diameter breast height, height, basal area of dead and living trunks and biomass above the sediment of mangrove species. Results The interstitial salinity at 10 cm depth, followed by nitrate concentrations in the sediment, were the main factors associated with the occurrence of invasive aquatic macrophytes in the mangrove areas studied. Besides, invasive species had foliar N concentrations of about 2-fold, as well as a 1.5-fold lower C:N ratio compared to native species. Low salinity and increased N availability in the sediments allowed for the success of invasive species in mangrove forests, resulting in high mangrove mortality (up to 53% of the basal area). The sediment in the invaded mangrove areas did not show contribution of C4 sources, due to the predominance of species of C3 photosynthetic pathway (mangrove and invasive). The biomass aboveground was lower in the invaded areas compared to the non-invaded areas. The C stock in the sediment (0-20 cm) was similar among the studied areas. The stock of N in the sediment (0-20 cm) was lower in the invaded areas, which can be associated to the foliar attributes of invasive community (high foliar N concentration and low foliar C:N). Conclusions The reduction of salinity and N-NO3- concentrations in the sediment acted as facilitating factors for the invasion of aquatic macrophytes. These two abiotic factors, allied to the functional attributes of the invaders, associated to the high N requirement, allowed the occurrence and success of the invasive species in the mangroves, causing high mortality of individuals in the native community. The reduction of N stocks in the sediment and of mangrove aboveground biomass are so far the main effects detected in the invaded areas. Reduction of live aboveground biomass may represent local adverse impacts to the maintenance of the mangrove ecosystem in these areas, to the long-term storage of C and, to all associated ecosystem services. The reduction of N in the sediment can be associated with the high N consumption by the invaders and subsequent introduction into the sediment of a more labile litter compared to the litter of the mangrove species. The substitution of native C3 species by predominantly C3 invasive species indicates that there has not yet been time for changes in the C stock and the isotopic composition in the sediment. 2019-12-18T18:50:01Z 2019-12-18T18:50:01Z 2019-12-18 2019-04-24 Dissertação SAMPAIO, Jéssica Airisse Guimarães. Invasão biológica em manguezais subtropicais: uma avaliação dos fatores que favorecem a invasão e efeitos sobre o estoque de C e N no sedimento e biomassa de plantas nativas. 2019. xiv, 77 f., il. Dissertação (Mestrado em Ciências Ambientais)—Universidade de Brasília, Brasília, 2019. https://repositorio.unb.br/handle/10482/35997 Português Inglês Acesso Aberto application/pdf |
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