Universidade de São Paulo – Campus “Luiz de Queiroz” Centro de Energia Nuclear na Agricultura – CENA/USP Concentração de N e δ15N em formações vegetais que ocorrem sobre solos arenosos no Brasil Sílvia F. Mardegan Piracicaba – SP Junho/2013

Abundância natural dos isótopos estáveis de N (δ15N): ≠ entre fonte e planta → reações enzimáticas → discriminação contra 15N; Variações nas composições isotópicas dos vegetais em função de: Processos fisiológicos; Associações com microorganismos;  fontes de N; Disponibilidade e demanda de N pelas plantas. δ15N + [N e P] balanço entradas e saídas de N

Padrão de distribuição global dos valores de δ15N Martinelli et al. (1999): tropical vs temperado ↑ δ15N → floresta tropical N disponível → ↑entradas e saídas → ↑enriquecimento em 15N tropical temperado

Amundson et al. (2003): δ15N do solo e vegetação no mundo Clima → fator influente no δ15N → precipitação e temperatura δ15N mais enriquecido em regiões tropicais e áridas δ15Nsolo δ15Nveg - δ15Nsolo

δ15N foliar vs clima e concentração de nutrientes foliares Craine et al. (2009): δ15N foliar vs clima e concentração de nutrientes foliares temperatura precipitação [Nfoliar]

Ecossistemas tropicais → toda exceção tem sua regra Tipo de solo; Simbiose com microrganismos... Formação vegetal Localização N δ15N (g kg-1) (‰) Floresta Amazônica de terra firme - platô Manaus, AM ~ 20,0 ~ 4,5 Floresta Tropical Atlântica Ubatuba, SP ~ 30,0 ~ 4,0 Campinarana ~ 22,0 ~ 1,5 Floresta Amazônica de terra firme - baixio ~ 17,0 ~ 0,8 Floresta de Restinga 22,3 -0,1 Restinga aberta de Clusia Macaé, RJ 16,3 -1,7 Restinga aberta Arraial do Cabo, RJ 16,9 -3,5 13,0 -3,6 Campina -5,4 Solos ↑↑ arenosos

Formações vegetais sobre areia branca Campinas e campinaranas → Amazônia Apoio: Apoio:

↓ H2O (lençol freático profundo) Campinas: Dominância de poucas espécies perenes; Distribuição esparsa; ↑ fatores ambientais limitantes ↑↑ radiação luminosa ↓ H2O (lençol freático profundo) ↓↓ nutrientes

Características: Liquens Porte reduzido Epífitas Solo arenoso (espodossolo) Serapilheira

“Nem campina, nem floresta densa” Vegetação + contínua Campinarana: “Nem campina, nem floresta densa” Vegetação + contínua Porte mais desenvolvido Características comuns à campina e à floresta densa

Reserva Biológica da Campina – INPA (Manaus, AM) Área de estudo: Reserva Biológica da Campina – INPA (Manaus, AM) Transecto campina → campinarana

Resultados → solos:

Ao longo dos transectos: Ausência de variação campina x campinarana Diferenças nas taxas de mineralização entre campina e campinarana Campinarana: ↑↑ serapilheira acumulada vs Campina: mineralização rápida (mais eficiente)

Resultados → vegetação:

associação com fungos micorrízicos? Uso de ≠ fontes de N: ≠ profundidades? associação com fungos micorrízicos? leguminosa (não fix.)

Ao longo dos transectos: Distinção entre campina e campinarana Disponibilidade de N para as plantas ↓ δ15N → N ↓ disponível

Apoio: Apoio: Formações de restinga Entre o Oceano e a Floresta Oceano Atlântico Entre o Oceano e a Floresta Tropical Atlântica Extensão: 8000 km planícies arenosas costeiras Alteração antrópica : especulação imobiliária e turismo predatório Apoio: Apoio:

fisionomia, florística e estrutura História geológica + diversidade do entorno: Paludosa Floresta alta Brejo Floresta baixa Entre- cordões Escrube Dunas Transição restinga-encosta Mata de encosta Oceano Atlântico Mosaico de diversidade: fisionomia, florística e estrutura As restingas sao um complexo de tipo vegetacionais que ocorrem ao longo de quase toda a costa brasileira, ocupando os cordoes arenosos oriundos de deposicoes marinhas do periodo quaternario. O termo restinga é mto amplo, definindo, segundo o conama, toda e qualquer vegetacao que sofra influencia marinha e fluvio-marinha. Ou seja, td, desde do oceano até à floresta de encosta é englobado como restinga. Em razao de sua historia geologica antiga e da diversidade que se observa nas vegetacoes de entorno, as restingas sao caracterizadas como um verdadeiro mosaico de diversidade estrutural, fisionomica e floristica.

Elevada diversidade versus ↓ endemismo monodominância oligarquia comunidades sob condições ambientais extremas: salinidade temperatura radiação variação lençóis freáticos disponibilidade de recursos amplitude térmica So que essa diversidade contrasta com caracteristicas como o baixo endemismo, a predominancia de oligarquia, ou seja, poucas spp dominado uma comunidade, e ate mesmo a monodominancia. Segundo scarano, essas sao caracteristicas tipicas de comunidades vegetais que se desenvolvem em ambientes com condicoes extremas. No caso das restingas, eu listei aqui alguns dos fatores limitantes principais, a saber: a salinidade, vinda dos oceanos, as elevadas temperaturas, ao longo do dia, ao mesmoo tempo, a grande amplitude termica, ja que os solos sao em maioria expostos, nao retendo o calor durante a noite, a intensa radiacao luminosa, a variacao dos lencois freaticos, que ora sao muito profundos, ora muito rasos, ou mesmo salinos… e a disponibilidade de recursos, como agua e nutrientes.

Áreas de estudo: Restinga seca Restinga intermediária Restinga úmida RJ SP MG Restinga intermediária Restinga úmida

Espodossolo hidromórfico distrófico Solos: Serapilheira: ↑ arenosos e ácidos Deposição de sedimentos (oceano) ↓ fertilidade e saturação por bases ↑ [Al+] Moitas Espodossolo hidromórfico distrófico Neossolo Quartzarênico Floresta B B

Extrato do Balanço Hídrico Sequencial Clima: Seca: semi-árido (800 mm) Intermediária: sub-úmido seco (1200 mm) Úmida: tropical chuvoso (2600 mm) Extrato do Balanço Hídrico Sequencial Seca Intermediária As três restingas desenvolvem-se sob as condições climáticas diferenciadas, observando-se a formação de um gradiente de precipitação entre as três áreas Úmida

Resultados → solos: [N] Superficial→ 0-10 cm (g kg-1): úmida Resultados → solos: [N] Superficial→ 0-10 cm (g kg-1): úmida (10) > intermediária (7,5) > seca (3,3) Variação c/ a profundidade: úmida → aumento [N] ao longo do perfil Superficial→ 0-10 cm (‰): úmida (4,2) > intermediária (2,9) > seca (-0,5) úmida → enriquecimento 15N ao longo do perfil úmida δ15N Quanto ao nitrogenio, observou-se um aumento significativo deste com o aumento da precipitacao media anual, sendo os valores da restinga umida superiores ao da restinga intermediaria e seca. Apenas nesta restinga observou-se uma reducao nos teores com o aumento da produtividade, caindo de cerca de 20g nas camadas superficiais, para menos de 5, a 50 cm. O d15N mostrou padrao de enriquecimento com o aumento da profundidade e, uma vez mais, apneas a restinga úmida mostrou variacao significativa ao longo do perfil. seca (▲) intermediária (●) úmida (■)

VEGETAÇÃO: ↑ precipitação → ↑ qualidade nutricional folhas razão C/N > 30 → imobilização// compostos recalcitrantes Restinga n N P C/N N/P (g kg-1) Seca 175 16,46 ± 0,57ª 0,70 ± 0,03ª 34,16 ± 0,99ª 24,92 ± 0,59a Intermediária 187 16,06 ± 0,48ª 0,79 ± 0,03b 34,52 ± 0,96ª 22,60 ± 0,93b Úmida 138 22,29 ± 0,61b 0,90 ± 0,02c 23,16 ± 0,65b 26,42 ± 0,86a O aumento na precipitacao parece influenciar nao apenas a comunidade microbiana, mas a vegetal tb. A maior precipitacao media na restinga umida levou esta a apresentar maiores concentracoes de N e menor razao CN que as restingas seca e intermediaria. O mesmo se aplica ao P, observando-se o aumento gradual deste com o aumento da precipitacao.

Ciclagem/ Fisiologia plts -3,8 -1,8 0,0 Precipitação a b c δ15N foliar: ~ ecossistemas oligotróficos δ15N ↓; variável (intra e entre spp.) Ciclagem mais conservativa (“fechada”) ↑EUN : ↓ uso N/ C fixado → ↓ [N] foliar Ciclagem ↓ quantidades ↑investimento em raízes → espodossolos (Cuevas; Medina; Herrera…) -↑ assimilação e retenção -↑ deposição de serapilheira Alterações fisiologia interna Alterações Ciclagem/ Fisiologia plts Discriminação 15N ↓↓δ15N foliar ↑ conservação → composição isotópica:

Valores de δ15N seguem padrão de distribuição global? Formação vegetal δ15Nsolo δ15Nveg Δ (δ15Nveg-solo) Campina 4,1 -5,4 -9,5 Campinarana -3,6 -7,7 Restinga intermediária 2,9 -1,8 -4,7 Restinga úmida 4,2 -4,2 Restinga seca -0,5 -3,8 -3,3 restinga úmida campina campinarana restinga seca restinga intermediária Clima: fator ↑↑ influente … …Mas não o único! campina campinarana restinga úmida restinga seca restinga intermediária

Conclusões: Solos ↓ nutrientes → conservação dos nutrientes disponibilizados: Como em outros ambientes oligotróficos: Manutenção comunidades bióticas Produtividade dos ecossistemas colaboradores para a manutenção dos nutrientes no sistema MOS Serapilheira depositada características estruturais da vegetação uso de fontes diferenciadas de N simbiose com microrganismos ↓↓ δ15N de acordo com o ↑ eficiência no uso do N ↑ entradas de N ↓ perdas de N

Obrigada! Contato: silmardegan@gmail.com