Ecologia da monodominância de aroeira (Myracrodruon urundeuva Fr. All.) em floresta tropical estacional no médio Rio Doce, MG | Ecology of aroeira (Myracrodruon urundeuva) monodominance in a seasonal forest in middle region of Rio Doce, MG

O presente trabalho de tese tem como foco o estudo de povoamentos puros ou monodominados pela espécie florestal Myracrodruon urundeuva (Fr. All.) conhecida popularmente por aroeira, aroeira-verdadeira ou aroeira-do-sertão. Florestas monodominantes são descritas ao redor do mundo visto que os mecanismos que levam à dominância de determinadas espécies podem auxiliar a compreensão da diversidade em florestas tropicais. Adicionalmente, observa-se que a monodominância de M. urundeuva implica na dinâmica produtiva de agroecossistemas locais. Os fatores que determinam a monodominância em florestas tropicais são incertos, podem variar entre florestas, e no caso da monodominância de M. urundeuva, permanecem não elucidados. Neste contexto, o objetivo do presente trabalho foi investigar causas e consequências da monodominância de Myracrodruon urundeuva na região do médio rio Doce, MG. Hipóteses consagradas em estudos da monodominância tropical, somadas a observações de campo, registros etnográficos e revisão de literatura, orientaram a condução de experimentos em campo e laboratório. Dezesseis fragmentos florestais monodominados por M. urundeuva no município de Tumiritinga, e quatro fragmentos no município de Aimorés, serviram de base para a coleta de solos, materiais botânicos, instalação de equipamentos e estudos fitossociológicos. Foram ajustados modelos matemáticos para cálculo de volume de árvores individuais de M. urundeuva; estudadas a composição florística, as estruturas horizontal, interna e paramétrica de florestas sob monodominância de M. urundeuva, e analisadas alterações fitossociológicas em fragmentos monodominados após intervenções de manejo; a fitotoxidez de folhas, cascas e raízes de M. urundeuva foi avaliada através de bioensaios de germinação e desenvolvimento radicular de Cucumis sativus; a rizosfera de M. urundeuva foi estudada por meio de técnicas combinadas de biologia molecular e análises morfológicas, em especial para identificação de comunidades de FMA’s. Parâmetros químicos e físicos de solos, bem como a dinâmica da matéria orgânica e análise de bioindicadores de qualidade do solo, foram avaliados em fragmentos florestais com monodominância e comparados com solos de usos adjacentes. A dinâmica da água no solo em um fragmento florestal monodominado e em uma área de regeneração natural adjacente, foi monitorada por sistemas dataloggers em diferentes profundidades. O conteúdo de umidade volumétrica, obtido após calibração de sensores TDR em laboratório, permitiu estudar o comportamento termal e físico-hídrico dos solos durante um ano hidrológico. Os estudos fitossociológicos demonstraram que a monodominância de Myracrodruon urundeuva é caracterizada por valores de densidade absoluta e dominância relativa superiores a todos os casos de monodominância revisados no presente estudo. Observou-se que o manejo nestes sistemas deve em especial favorecer a redução da dominância nas classes diamétricas inferiores, acompanhada da introdução de espécies para a cobertura do solo. Foi observado efeito fitotóxico de metabólitos secundários de M. urundeuva, sendo que o extrato metanólico de folhas inibiu o crescimento radicular da espécie alvo com a maior intensidade. Foi verificada associação de FMA’s com M. urundeuva em monodominância, e os perfis de géis DGGE indicam haver diferenças estruturais nas comunidades microbianas dos solos estudados. A diversidade, densidade e atividade de microorganismos no solo foram afetadas pelos sistemas de uso estudados e demonstraram que solos sob monodominância estão em condição de estresse. A monodominância de M. urundeuva foi observada exclusivamente em solos argilosos e eutróficos com elevada saturação de Ca2+ e a monodominância alterou a constituição e dinâmica da matéria orgânica do solo. Foi observado que os solos sob monodominância de M. urundeuva permanecem grande parte do ano com conteúdo de umidade próximo ou abaixo do ponto de murcha permanente nas camadas superficiais e intermediárias de solos. A monodominância de M. urundeuva pode ser explicada pelo conjunto de características intrínsecas à espécie associadas a características do meio onde a espécie se desenvolve e modifica. A eficiência reprodutiva, as elevadas taxas de crescimento de plântulas, a resistência à herbivoria e ataque de patógenos, associadas à tolerância ao estresse hídrico e a exploração de nichos específicos através de associações com FMA’s, parece conferir elevado ingresso e sobrevivência de plântulas de M. urundeuva em sistemas pós-distúrbio e garantir vantagens adaptativas e competitivas frente a outras espécies. Possíveis efeitos alelopáticos, associados à condição de estresse hídrico, solos de horizonte A decapitado, com ausência de banco de sementes e ausência de serrapilheira, e elevada biomassa radicular, parecem modificar condições no sub-bosque, impedir ou retardar o ingresso de outras plantas, e, desta forma, manter o status quo monodominante.

This thesis work is focused on the study of pure population or mono-dominated by the Myracrodruon urundeuva species. Mono-dominant forests are described around the world as the mechanisms that lead to the dominance of certain species and may help understand the diversity in tropical forests. Additionally, it is observed that the M. urundeuva monodominance implies in the productive dynamics of local agro- ecosystems. The factors that determine the monodominance in tropical forests are uncertain. They may differ between forests, and in the case of the M. urundeuva monodominance, remains unclear. In this context, the aim of this work was to investigate causes and consequences of the Myracrodruon urundeuva monodominance in the middle region of Rio Doce, in the state of Minas Gerais. Consecrated hypothesis in studies of tropical monodominance, coupled with field observations, ethnographic records and literature review guided the experiments in the field and in the laboratory. Sixteen forest fragments mono-dominated by M. urundeuva in the city of Tumiritinga, and four fragments in the city of Aimorés, formed the basis for collecting soil, botanical materials, equipment installation and phytosociological studies. Mathematical models were adjusted to calculate the volume of individual M. urundeuva trees; a study was conducted for floristic composition, horizontal, internal and parametric structures of forests under the M. urundeuva mono-dominance, and an analysis was performed for phytosociological changes in mono-dominated fragments after management interventions; the phytotoxicity on leaves, barks and roots of M. urundeuva was assessed by bioassays of germination and root development of Cucumis sativus; the rhizosphere of M. urundeuva was studied by combined techniques of molecular biology and morphological analysis, in particular to identify the AMF communities. Chemical and physical parameters of soil as well as the dynamics of soil organic matter and biomarkers analysis of soil quality were evaluated in forest fragments with mono-dominance and compared with lands of adjacent uses. The dynamic of water in the soil in a mono-dominated forest fragment and in a surrounding natural regeneration area, was monitored by dataloggers systems at different depths. The volumetric moisture content, obtained after the calibration of TDR sensors in the laboratory, allowed studying the thermal and physical-hydric behavior of the soil during a hydrological year. The phytosociological studies showed that the Myracrodruon urundeuva mono-dominance is characterized by absolute density values and relative dominance superior to all cases of mono-dominance reviewed in this study. It was observed that the management in these systems should particularly favor the reduction of dominance in the lower diameter classes, accompanied by the introduction of species for ground cover. It was observed a phytotoxic effect of secondary metabolites of M. urundeuva, wherein the extract that showed the highest inhibition of root growth of the target species was the methanolic extract of leaves. It was observed AMF association with M. urundeuva in mono- dominance, and the profiles of DGGE gels indicate that there are structural differences in the microbial communities in the soils that were evaluated. The diversity, density and activity of microorganisms in the soil were affected by the use of the systems that were studied and showed that the soils under mono-dominance are under stress conditions. The M. urundeuva mono-dominance was observed exclusively on clay and eutrophic soils with high saturation of Ca2+ and the mono-dominance changed the constitution and dynamics of the soil organic matter. It was observed that the soils under M. urundeuva mono-dominance remain much of the year with moisture content below or near the permanent wilting point in the surface and intermediate layers of the soil. The M. urundeuva mono-dominance can be explained by the intrinsic set of characteristics by the species associated with environment characteristics where the species grows and changes. The reproductive efficiency, high seedling growth rates, resistance to herbivores and pathogen attack, associated with tolerance to water stress and the exploitation of specific niches through associations with AMF, appears to confer high entry and survival of M. urundeuva seedlings in post-disturbance systems and ensuring competitive advantage against other species. Possible allelopathic effects associated with the condition of water stress, decapitated A horizon soils, with no seed bank and absence of leaf litter and high root biomass, appear to modify conditions in the understory, prevent the entry of other plants, and, thus maintaining the monodominant status quo.

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