Diurnal and seasonal carbon balance of four tropical tree species differing in successional status / Balanço de carbono diurno e sazonal de quatro espécies tropicais arbóreas de diferentes grupos sucessionais

This study addressed some questions about how a suitable leaf carbon balance can be attained for different functional groups of tropical tree species under contrasting forest light environments. The study was carried out in a fragment of semi-deciduous seasonal forest in Narandiba county, São Paulo Estate, Brazil. 10-month-old seedlings of four tropical tree species, Bauhinia forficata Link (Caesalpinioideae) and Guazuma ulmifolia Lam. (Sterculiaceae) as light-demanding pioneer species, and Hymenaea courbaril L. (Caesalpinioideae) and Esenbeckia leiocarpa Engl. (Rutaceae) as late successional species, were grown under gap and understorey conditions. Diurnal courses of net photosynthesis (Pn) and transpiration were recorded with an open system portable infrared gas analyzer in two different seasons. Dark respiration and photorespiration were also evaluated in the same leaves used for Pn measurements after dark adaptation. Our results showed that diurnal-integrated dark respiration (Rdi) of late successional species were similar to pioneer species. On the other hand, photorespiration rates were often higher in pioneer than in late successional species in the gap. However, the relative contribution of these parameters to leaf carbon balance was similar in all species in both environmental conditions. Considering diurnal-integrated values, gross photosynthesis (Pgi) was dramatically higher in gap than in understorey, regardless of species. In both evaluated months, there were no differences among species of different functional groups under shade conditions. The same was observed in May (dry season) under gap conditions. In such light environment, pioneers were distinguished from late successional species in November (wet season), showing that ecophysiological performance can have a straightforward relation to seasonality.

Este estudo considerou algumas questões sobre como um adequado balanço de carbono foliar pode ser obtido por diferentes grupos funcionais de espécies tropicais arbóreas sob contrastantes ambientes luminosos em uma floresta. O estudo foi realizado em um fragmento de floresta estacional semidecidual localizada no município de Narandiba, Estado de São Paulo. Plântulas com dez meses de idade de quatro espécies, Bauhinia forficata Link (Caesalpinioideae) e Guazuma ulmifolia Lam. (Sterculiaceae) como espécies pioneiras, e Hymenaea courbaril L. (Caesalpinioideae) e Esenbeckia leiocarpa Engl. (Rutaceae) como espécies secundárias, cresceram em um ambiente de clareira e um de sub-bosque durante nove meses. Cursos diários da fotossíntese líquida (Pn) e transpiração foram medidos com um medidor portátil de trocas gasosas por infravermelho nas estações seca e chuvosa. A respiração no escuro (Rd) e a fotorrespiração (Pr) foram também avaliadas nas mesmas folhas utilizadas para as medidas de Pn após um período de adaptação ao escuro. Nossos resultados mostraram que a respiração integrada ao longo do dia foi similar entre as espécies dos dois grupos sucessionais. Por outro lado, a fotorrespiração das espécies pioneiras foi freqüentemente maior do que nas espécies secundárias em condições de clareira. Todavia, a contribuição relativa de Pr no balanço de carbono nas folhas foi similar em todas as espécies em ambos os ambientes. Independentemente da espécie, a fotossíntese bruta, considerando os valores integrados ao longo do dia, foi significativamente maior na clareira que no sub-bosque. Nas duas épocas avaliadas, não foram observadas diferenças significativas em nenhum dos parâmetros avaliados entre as espécies crescidas no ambiente de sub-bosque. O mesmo foi observado no mês de maio sob condições de clareira. No mês de novembro, as espécies pioneiras apresentaram uma performance ecofisiológica significativamente distinta das espécies secundárias no ...

Functional groups of forest succession as dissipative structures: an applied study

Este estudo testou a hipótese de que maior eficiência dissipativa de espécies arbóreas tropicais poderia apresentar vantagem ecológica no processo de sucessão florestal. Medidas diárias de trocas gasosas de uma espécie pioneira (Guazuma ulmifolia) e de uma espécie secundária tardia (Cariniana legalis) foram realizadas em plantas irrigadas e com deficiência hídrica. Análises da conectância da rede de trocas gasosas (Cg) e da autonomia (At) da planta em relação ao ambiente foram realizadas com o objetivo de verificar mudanças metabólicas na rede em resposta à deficiência hídrica. Como estimativa global da dissipação de calor latente, foi avaliada a capacidade de manutenção e resfriamento da temperatura foliar diante das mudanças na temperatura do ar (deltaT = TºC ar - TºC folha). As mudanças observadas nos parâmetros sistêmicos (Cg e At) e fisiológicos em resposta à perturbação ambiental, associadas à discrepante taxa de crescimento entre as espécies, sugeriram que a formação inicial do dossel de uma clareira por espécies pioneiras poderia ser resultado das maiores taxas de fotossíntese dessas espécies, e não necessariamente decorrentes do fato de as espécies secundárias tardias não suportarem o ambiente heterogêneo da clareira. Nossos resultados indicam que os maiores valores de assimilação de CO2 das espécies pioneiras são conseqüência da maior eficiência da estrutura dissipativa como um todo, envolvendo os processos de degradação e dissipação de energia, desde que não haja restrição hídrica. Como resultado prático, nosso estudo sugere a análise de DT para avaliar a eficiência da estrutura dissipativa e auxiliar na caracterização dos grupos funcionais.