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Tipo: Tese
Título: Biodiversidade e funcionamento de ecossistemas naturais e implantados
Título(s) alternativo(s): Biodiversity and ecosystem functioning in natural and manage ecosystems
Autor(es): Muscardi, Dalana Campos
Primeiro Orientador: Sperber, Carlos Frankl
Primeiro coorientador: Schoereder, José Henrique
Segundo coorientador: Jucksch, Ivo
Primeiro avaliador: Louzada, Júlio Neil Cassa
Segundo avaliador: Nichols, Elizabeth Stevens
Terceiro avaliador: Campos, Ricardo Ildefonso de
Quarto avaliador: Almeida, Sabrina da Silva Pinheiro de
Abstract: A conversão de hábitats naturais em função da atividade agrícola é a principal causa da perda de biodiversidade. Essa perda de biodiversidade pode ser traduzida em perda de funções que mantém o funcionamento do ecossistema, definido como um conjunto de processos biogeoquímicos responsáveis pelo fluxo de matéria e energia. O funcionamento do ecossistema responde diferentemente à perda de diversidade, em função da importância das espécies que são perdidas, para os processos ecossistêmicos. Se as espécies forem redundantes, a perda de uma espécie é compensada pela existência de outra que desempenha a mesma função e o funcionamento do ecossistema não se altera. Se as espécies forem singulares ou únicas, a perda de alguma espécie causaria drásticas alterações no funcionamento. Além disso, os efeitos da perda de espécies podem ser dependentes das condições sob as quais tal perda ocorre e, como resultado, a resposta do funcionamento às alterações da biodiversidade pode ser imprevisível. Diversas métricas de diversidade e processos ecossistêmicos têm sido utilizados nos estudos de biodiversidade e funcionamento de ecossistemas. As métricas de diversidade mais comuns são a diversidade taxonômica, a diversidade funcional e a diversidade filogenética. Como medidas de funcionamento, podemos citar a decomposição e a ciclagem de nutrientes. O processo de decomposição e liberação de nutrientes pode ser modulado pela biota edáfica. O efeito desses organismos sobre os processos supracitados pode ser alterado pela diversidade da serapilheira e por características do ambiente onde eles ocorrem. A presente tese visou investigar os efeitos da diversidade da serapilheira e de artrópodes edáficos na decomposição e liberação de nutrientes. Além disso, analisamos o efeito de diferentes intensidades de manejo (fragmentos florestais, agroecossistemas convencionais de café e agroflorestas de café) sobre a decomposição e a liberação de nutrientes. Construímos um modelo conceitual a partir de um fluxograma de processos abordando os principais fatores que afetam o processo de decomposição, bem como algumas interações, enfatizando diferentes métricas de diversidade. Elaboramos um fluxograma simplificado de teia trófica edáfica, relacionado às diferentes guildas de organismos, a diversidade da serapilheira e o processo de decomposição. Desenvolvemos um estudo experimental, utilizando metodologia de sacos de decomposição contendo folhas de café e de árvores presentes em agroflorestas de café, e controlamos a diversidade de artrópodes com biocida. Tal estudo visou testar se a decomposição e a liberação de nutrientes aumentavam com a diversidade de artrópodes e de plantas da serapilheira, e se eram maiores em áreas com manejo menos intenso. A diversidade de artrópodes foi afetada pelo manejo, pelo biocida e pela diversidade de serapilheira. A decomposição foi afetada pela diversidade da serapilheira e a liberação de nutrientes foi afetada pela diversidade da serapilheira, pela diversidade de artrópodes e pelo manejo. A ausência de efeito do tipo de manejo sobre a decomposição e a liberação de nutrientes, pode se dever a não variação da abundância de ácaros e colêmbolas entre os ambientes estudados. Somente em relação à liberação de carbono observamos efeito do manejo e, possivelmente, tal fator se deve ao uso de fertilizantes, que pode alterar a ciclagem de nutrientes em agroecossistemas quando comparado a ambientes não manejados. No entanto, considerando-se a menor escala de análise, podemos observar a diminuição da abundância de ácaros e colêmbolas em função da presença do biocida, repercutindo diretamente na diminuição da decomposição. Além disso, a naftalina possui efeito fungicida podendo diminuir a atividade dos decompositores na degradação do material foliar. Podemos inferir que não foi através da heterogeneidade de recursos para os artrópodes que a diversidade de serapilheira favoreceu a decomposição. O mecanismo por trás desse efeito pode residir no aumento da atividade e diversidade de decompositores a partir da riqueza de espécies de plantas da serapilheira. Esse aumento da atividade microbiana pode se dar via variação do microclima edáfico ou aumento da qualidade da serapilheira, ambos os fatores derivados da diversidade da riqueza de espécies de plantas. Em nosso estudo, observamos claramente a importância da riqueza de espécies da serapilheira e da diversidade de artrópodes edáficos na determinação da decomposição e da liberação de nutrientes. Notamos ainda a necessidade de incluir ambientes manejados nos estudos de BEF devido aos seus efeitos na decomposição e na comunidade de fauna edáfica. Recomendamos também a análise conjunta da composição da serapilheira, da diversidade da fauna edáfica e de aspectos da comunidade decompositora. Por fim, nosso estudo se destaca pela manipulação da diversidade da serapilheira e da fauna edáfica. O uso de experimentos manipulativos pode favorecer o surgimento de padrões nos estudos de BEF.
The conversion of natural habitats due to agricultural activity is the main cause of biodiversity loss. This biodiversity loss can be expressed as loss of function which maintains the ecosystem functioning. The ecosystem functioning can be defined as a set of biogeochemical processes responsible for the matter and energy flow. The diversity loss affects the ecosystem functioning throw many ways, according to the importance of species that are lost. Several estimates of diversity and ecosystem processes have been used in studies of biodiversity and ecosystem functioning. The most common diversity estimates in BEF studies are taxonomic diversity, functional diversity and phylogenetic diversity. Decomposition and nutrient cycling can be used as measures of ecosystem functioning. Decomposition is the progressive breakdown of organic matter into smaller pieces, until the organic molecules are mineralized in its primary constituents: water, carbon dioxide and mineral elements. The release and nutrients cycling litter layer promote the nutrients absorption by plants and maintains soil fertility and productivity. The process of decomposition and nutrient release can be modulated by edaphic biota, and the effect of these organisms on such processes can be changed by litter diversity and environment characteristics of where they occur. This thesis aimed to investigate the effects of litter diversity and edaphic arthropods in decomposition and nutrient release. In addition, we analyzed the effect of different management intensities (forest fragments, conventional coffee systems and agroforestry coffee systems) on the decomposition and nutrient release. We used leaf litter decomposition as a model of ecosystem function, presenting a flowchart of processes that affect decomposition, and relating these processes to litter diversity. We detail some relationships between fauna involved in litter breakdown from a simplified trophic web. Moreover, we used litter bags methodology containing coffee and tree leaves of plant species present in the coffee systems. Biocide was used to diminish arthropod diversity. This study aimed to test whether the decomposition and nutrient release increased with the diversity of arthropods and plant litter, and if there were higher in areas with less intensive management. The diversity of arthropods was affected by the management, the biocide and the litter diversity. The decomposition was affected by the litter diversity and nutrient release was affected by litter diversity, arthropods diversity and management. The lack of management effect on decomposition and nutrient release may be due to the fact that the abundance of mites and collembolans did not varies in among the studied environments. The management effect on carbon release is possibly due to the use of fertilizers, which can alter nutrient cycling in agroecosystems compared to natural environments. However, in a smaller scale of analysis, we can observe a decrease in abundance of mites and collembolans due to the presence of biocide, and this decrease diminish decomposition. Furthermore, naphthalene has a fungicidal effect and may decrease the activity of decomposers in degradation of leaf material. We can account that it was not through the route resource heterogeneity to arthropods , that litter diversity enhance litter decomposition. The mechanism behind this effect may lie in increasing activity and diversity of decomposers by litter species richness. This increase in microbial activity can occur via edaphic microclimate variation or increased litter quality, both factors derived from litter diversity. We observed the importance of litter species richness and edaphic arthropods diversity in decomposition and nutrient release processes in our study. We also note that managed environments must be included in BEF research, due to their effects on decomposition and soil fauna community. We also recommend that litter composition, soil fauna diversity and decomposers have to be analyzed together. Finally, our study stands out by manipulating the diversity of litter and soil fauna. The use of manipulative experiments may clarify the patterns in BEF studies.
Palavras-chave: Funcionamento
Decomposição
Diversidade
Agrofloresta
Operation
Decomposition
Diversity
Agroforestry
CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::ECOLOGIA
Idioma: por
País: BR
Editor: Universidade Federal de Viçosa
Sigla da Instituição: UFV
Departamento: Ciência entomológica; Tecnologia entomológica
Programa: Doutorado em Entomologia
Citação: MUSCARDI, Dalana Campos. Biodiversity and ecosystem functioning in natural and manage ecosystems. 2013. 82 f. Tese (Doutorado em Ciência entomológica; Tecnologia entomológica) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, 2013.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://locus.ufv.br/handle/123456789/917
Data do documento: 28-Fev-2013
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