Density, size and distribution of stomata in 35 rainforest tree species in Central Amazonia

ABSTRACT

Stomata are turgor-operated valves that control water loss and CO2 uptake during photosynthesis, and thereby water relation and plant biomass accumulation is closely related to stomatal functioning. The aims of this work were to document how stomata are distributed on the leaf surface and to determine if there is any significant variation in stomatal characteristics among Amazonian tree species, and finally to study the relationship between stomatal density (S D) and tree height. Thirty five trees (>17 m tall) of different species were selected. Stomatal type, density (S D), size (S S) and stomatal distribution on the leaf surface were determined using nail polish imprints taken from both leaf surfaces. Irrespective of tree species, stomata were located only on the abaxial surface (hypostomaty), with large variation in both S D and S S among species. S D ranged from 110 mm-2 in Neea altissima to 846 mm-2 in Qualea acuminata. However, in most species S D ranges between 271 and 543 mm-2, with a negative relationship between S D and S S. We also found a positive relationship between S D and tree height (r² = 0.14, p 0.01), but no correlation was found between S D and leaf thickness. The most common stomatal type was anomocytic (37%), followed by paracytic (26%) and anisocytic (11%). We conclude that in Amazonian tree species, stomatal distribution on the leaf surface is a response most likely dependent on the genetic background of every species, rather than a reaction to environmental changes, and that somehow S D is influenced by environmental factors dependent on tree height.

RESUMO

Estômatos são válvulas operadas a turgor que controlam a perda de água e a captura de CO2 durante a fotossíntese. Assim, as relações hídricas e o acumulo de biomassa vegetal são fortemente influenciadas pelo funcionamento estomático. Os objetivos deste trabalho foram documentar como os estômatos estão distribuídos na superfície foliar e determinar se existe variação das características estomáticas entre espécies da Amazônia, estudar a relação entre densidade estomática (S D) e altura arbórea. Trinta e cinco árvores (>17 m de altura) de diferentes espécies foram selecionadas. Tipo de complexo estomático, S D, tamanho (S S) e distribuição na superfície foliar foram determinados utilizando impressões de ambas as superfícies foliares com esmalte incolor. Independente da espécie, os estômatos foram encontrados apenas na superfície abaxial (hipoestomatia) com ampla variação na S D e no S S entre espécies. A densidade estomática variou de 110 mm-2 em Neea altissima a 846 mm-2 em Qualea acuminata. Entretanto, a maioria das espécies apresentou S D entre 271 e 543 mm-2, com uma relação negativa entre S D e S S. Observou-se uma relação positiva entre S D e altura arbórea (r² = 0.14, p 0.01), não havendo relação entre S D e espessura foliar. Os tipos estomáticos mais comuns foram anomocíticos (37%), seguidos de paracíticos (26%) e anisocíticos (11%). Concluiu-se que em espécies da Amazônia, a distribuição de estômatos na superfície foliar está mais relacionada a fatores genéticos de cada espécie do que a variações ambientais. Entretanto, S D é fortemente influenciada por fatores ambientais concernentes à altura da árvore.