Effects of light and temperature on isoprene emission at different leaf developmental stages of eschweilera coriacea in central Amazon / Efeitos da luz e da temperatura sobre a emissão de isopreno em diferentes estádios de desenvolvimento foliar de eschweilera coriacea na Amazônia Central

ABSTRACT

Isoprene emission from plants accounts for about one third of annual global volatile organic compound emissions. The largest source of isoprene for the global atmosphere is the Amazon Basin. This study aimed to identify and quantify the isoprene emission and photosynthesis at different levels of light intensity and leaf temperature, in three phenological phases (young mature leaf, old mature leaf and senescent leaf) of Eschweilera coriacea (Matamatل verdadeira), the species with the widest distribution in the central Amazon. In situ photosynthesis and isoprene emission measurements showed that young mature leaf had the highest rates at all light intensities and leaf temperatures. Additionally, it was observed that isoprene emission capacity (Es) changed considerably over different leaf ages. This suggests that aging leads to a reduction of both leaf photosynthetic activity and isoprene production and emission. The algorithm of Guenther et al. (1999) provided good fits to the data when incident light was varied, however differences among E S of all leaf ages influenced on quantic yield predicted by model. When leaf temperature was varied, algorithm prediction was not satisfactory for temperature higher than ~40 °C; this could be because our data did not show isoprene temperature optimum up to 45 °C. Our results are consistent with the hypothesis of the isoprene functional role in protecting plants from high temperatures and highlight the need to include leaf phenology effects in isoprene emission models.

RESUMO

O isopreno emitido pelas plantas corresponde em cerca de um terço das emissões globais de compostos orgânicos voláteis anualmente. A maior fonte de emissão de isopreno para a atmosfera global é a Bacia Amazônica. Este estudo objetivou identificar e quantificar a emissão de isopreno e fotossíntese em diferentes níveis de intensidade de luz e temperatura foliar, em três fases fenológicas (folha madura recente, folha madura tardia e folha senescente) de Eschweilera coriacea (Matamatá verdadeira) - a espécie com maior distribuição na Amazônia central. In situ, as medidas de fotossíntese e emissão de isopreno da folha madura recente apresentaram as maiores taxas em todos os níveis de luz e de temperatura. Adicionalmente, a capacidade de emissão de isopreno (ES) mudou consideravelmente entre as diferentes idades foliares, sugerindo que o envelhecimento reduz a atividade fotossintética e a produção/emissão de isopreno. O algoritmo de Guenther et al. (1999) demonstrou bom ajuste para a emissão de isopreno em diferentes intensidades de luz, entretanto, diferenças na ES entre as idades foliares influenciaram no rendimento quântico estimado pelo modelo. Em relação à temperatura foliar, a estimativa do algoritmo não foi satisfatória para as temperaturas acima de ~40 °C; isto provavelmente ocorreu pelo fato dos dados não apresentarem temperatura ótima até 45 °C. Nossos resultados são consistentes com a hipótese do isopreno ter um papel funcional para proteger as plantas de altas temperaturas e apontam a necessidade de incluir os efeitos da fenologia foliar em modelos de emissão de isopreno.