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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.41.2022.tde-21032023-181504
Document
Author
Full name
Matheus Batista dos Santos Pepe
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2022
Supervisor
Committee
Castanho, Camila de Toledo (President)
Bruniera, Carla Poleselli
Cornelissen, Tatiana Garabini
Montero, Leda Lorenzo
Title in Portuguese
Ajuda ou Problema: uma síntese meta-analítica dos efeitos de plantas fixadoras de nitrogênio sobre plantas não-fixadoras
Keywords in Portuguese
competição
estresse ambiental
facilitação
interações negativas
interações positivas
mecanismos de facilitação
síntese quantitativa
Abstract in Portuguese
Plantas podem ter interações positivas ou negativas entre si. Nas últimas três décadas, interações positivas (i.e., facilitação) têm sido reconhecidas como uma interação ecológica importante, capaz de moldar estruturas e dinâmicas de comunidades e ecossistemas. Dentre os vários mecanismos pelos quais a facilitação ocorre, existe a adição de nutrientes no solo por plantas que conseguem estabelecer relações simbióticas com bactérias fixadoras de nitrogênio. Apesar da grande quantidade de estudos de facilitação por meio da fixação de nitrogênio, ainda não há consenso sobre quais condições ambientais e características vegetais podem favorecer a ocorrência e magnitude desse mecanismo de facilitação. Dessa forma, nesse estudo utilizamos técnicas meta-analíticas para entender se os seguintes fatores afetam a intensidade de facilitação entre plantas fixadoras e não-fixadoras: i) quantidade de nitrogênio inorgânico presente no solo; ii) severidade hídrica do ambiente; iii) forma de vida das plantas fixadora e alvo; iv) estágio de vida das plantas fixadora e alvo e v) indicador de performance da planta alvo. De 2145 estudos inicialmente identificados, 30 artigos com 238 observações atenderam os critérios de inclusão. Os resultados indicam que plantas fixadoras de nitrogênio claramente provêm efeitos positivos para seus alvos, apesar de que esse efeito é menos claro quando levamos em conta somente o mecanismo de adição de N por meio da fixação de nitrogênio. Quando consideramos todos os mecanismos de facilitação oferecidos por plantas fixadoras, a maioria das condições ambientais e características das plantas não tem um efeito claro sobre a interação entre vizinhos e alvos. Apesar disso, há uma indicação de que planta alvo que não são plântulas tem uma maior chance de serem positivamente afetadas quando comparadas a alvos plântula. Quando consideramos somente a adição de N por meio da fixação de nitrogênio, há uma indicação clara que quantidades crescentes de precipitação mensal resultam em interações com facilitação mais forte quando avaliamos observações de performance individual. Contudo, nenhum efeito é visto em observações de nível de comunidade. Nosso trabalho também indica atuais lacunas no conhecimento. Regiões tropicais e subtropicais são sub-representadas quando levamos em consideração que muitas espécies fixadoras de nitrogênio existem nessas regiões específicas. Da mesma forma, muitos estudos não contêm informação sobre as características das plantas, metodologia, conteúdo de nitrogênio no solo ou das estatísticas necessárias para integrar uma meta-análise. Essas lacunas e problemas precisam ser reconhecidas e resolvidas para que possamos compreender de forma completa os fatores que moldam os efeitos que plantas fixadoras de nitrogênio têm nos seus ambientes naturais e quais exatamente são as consequências da presença desses fixadores nas comunidades das quais eles fazem parte.
Title in English
Help or Harm: a meta-analytic synthesis about the effect of nitrogen fixing plants on non-fixing plants
Keywords in English
competition
environmental stress
facilitation
facilitation mechanisms
negative interactions
positive interactions
quantitative synthesis
Abstract in English
Plants can have positive and negative interaction between each other. In the last three decades, the positive interactions (i.e., facilitation) have been recognized as an important ecological interaction, shaping communities and ecosystems structure and the dynamics. Amongst the many mechanisms by which facilitation occurs, there is the addition of soil nutrients through plants which can establish symbiotic relationships with nitrogen fixing bacteria. Despite the relevant volume of papers on facilitation through nitrogen addition, there is still no clear idea of which environmental conditions and plant characteristics may favour the occurrence and magnitude of this facilitation mechanism. Thus, in this study we used meta-analysis techniques in order to understand if the following factors affect facilitation intensity between nitrogen fixing and non-fixing plants: i) inorganic nitrogen quantity available in the soil; ii) hydric severity in the environment; iii) fixing and target plant lifeform; iv) fixing and target plant lifestage and v) plant performance estimator used in the observation. Out of 2145 papers, we included in our meta-analysis 30 papers with 238 observations. Nitrogen fixers offer clear positive effects to their targets, though the effect is less clear when taking into account only the N addition mechanism through nitrogen fixation. When considering all the facilitation mechanisms provided by nitrogen fixers, most environmental conditions and plant characteristics do not have a clear effect on the interaction between neighbours and targets. However, there is an indication that non-seedling target plants may have a higher chance of being positively affected when compared to seedling targets. When considering only N addition through nitrogen fixation, there was a clear indication that increasing levels of monthly precipitation resulted in more facilitative interactions when evaluating individual performance observations. However, no effect was found on community-level observations. Our dataset also indicates current knowledge gaps. Tropical and subtropical regions are underrepresented when taking into consideration that many N-fixing species exist in these specific regions. In the same vein, many papers lack information on plant characteristics, methodology, nitrogen content in the soil and even result reports. These gaps and problems have to be tackled if we are to fully comprehend the factors that shape the effects that nitrogen fixing plant species have in their natural environments and what exactly are the consequences of these presence of these fixers in the natural communities they are part of.
 
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There are withheld file due to requirements (data publishing, patents or rights).
Release Date
2024-12-06
Publishing Date
2023-03-30
 
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