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Master's Dissertation
Full name
Luanne Caires da Cruz Souza
Knowledge Area
Date of Defense
São Paulo, 2018
Castanho, Camila de Toledo (President)
Caballero, Nuria Patricia Pistón
Cornelissen, Tatiana
Santos, Eduardo da Silva Alves dos
Title in English
Facilitation and competition in coastal dunes: meta-analysis of determinants of plant interactions
Keywords in English
Environmental stress
Negative interactions
Plant life form and ontogeny
Positive interactions
Sandy coastal plains
Abstract in English
Plants established next to other plants may have their performance positively or negatively affected by their neighbors, which characterizes interactions of facilitation and competiton, respectively. Facilitation and competition, however, may occur simultaneously and understanding which one predominates in pairwise interactions under different ecological contexts is important to comprehend the structure of plant communities. According to the stress-gradient hypothesis (SGH), facilitation is expected to prevail in more severe environments, but the outcome of interactions may change depending on features of interacting individuals, such as life form and ontogenetic stages. As harsh conditions and high diversity of plant life-forms are characteristic of coastal dunes, the amount of studies about plant interactions has been rapidly increasing in these ecosystems, with apparent divergent conclusions. However, until now, there is not a systematic and quantitative synthesis about the factors affecting the net outcome of facilitation and competition in these ecosystems. We conducted a meta-analysis to investigate the effects of environmental stress and the simultaneous influence of plant life form and ontogenetic stage on the outcome of facilitation and competition in coastal dunes around the world. We used four performance measures to estimate the outcome of interactions: abundance, survival, growth, and reproduction. Contrary to what was expected by SGH, we found that negative impacts of neighbors on plant reproduction increase towards more arid conditions, but this effect was not observed for other performance measures. Our results also indicate that woody neighbors facilitate the survival of woody seedlings and the reproduction of herbs, while herbaceous neighbors facilitate the growth of other herbaceous plants. Overall, the outcome of plant interactions in coastal dunes depends on the performance variable measured and on both environmental conditions and plant features, indicating an interaction between these factors. Such interaction and different mechanisms underlying facilitation and competition should be more investigated in the future. The global scale of our meta-analysis supports generalization of important processes of succession and conservation in coastal dunes. Benefits of woody neighbors to the survival of woody seedlings corroborate the concept of successional feedbacks in the beach-inland physiognomic gradient, and our results reinforce the use of nurse plants in coastal dunes as a valuable tool to restoration of these endangered ecoystems
Title in Portuguese
Facilitação e competição em planícies costeiras: meta-análise de fatores determinantes de interações entre plantas
Keywords in Portuguese
Dunas costeiras
Forma de vida e ontogenia das plantas
Interações negativas
Interações positivas
Severidade ambiental
Abstract in Portuguese
Plantas estabelecidas nas proximidades de outras plantas podem ter sua performance afetada positiva ou negativamente por seus vizinhos, caracterizando, respectivamente, interações de facilitação e competição. Considerando que ambas as interações podem ocorrer de forma simultânea, compreender o predomínio de cada uma delas em diferentes contextos ecológicos é fundamental para o entendimento da estrutura de comunidades vegetais. De acordo com a hipótese do gradiente de estresse (HGE), a facilitação tende a predominar em ambientes mais severos, mas o balanço das interações depende ainda das características dos indivíduos envolvidos, como forma de vida e estágio ontogenético. Como condições ambientais severas e alta diversidade de formas de vida vegetais são características de planícies costeiras, o número de estudos investigando interações entre plantas tem aumentado rapidamente nesses ambientes, com conclusões aparentemente divergentes. No entanto, ainda não há uma síntese sistemática e quantitativa dos fatores que afetam o balanço entre facilitação e competição nesses ecossistemas. Nós realizamos uma meta-análise em escala global para investigar os efeitos do estresse ambiental e a influência simultânea da forma de vida e do estágio ontogenético das plantas sobre o balanço entre facilitação e competição em planícies costeiras. Utilizamos quatro variáveis de performance para estimar o balanço de interações: abundância, sobrevivência, crescimento e reprodução. Ao contrário do predito pela HGE, encontramos que impactos negativos de plantas vizinhas sobre a reprodução de outras plantas aumentam com a aridez do ambiente, mas que esse efeito não é observado para outras variáveis de performance. Nossos resultados também mostram que vizinhos lenhosos facilitam a sobrevivência de plântulas lenhosas e a reprodução de plantas herbáceas, enquanto vizinhos herbáceos facilitam o crescimento de outras herbáceas. De modo geral, o balanço das interações depende da variável de performance medida e tanto de condições ambientais quanto de características das plantas, indicando que esses fatores interagem. Tal interação e os diferentes mecanismos subjacentes à facilitação e à competição devem ser melhor investigados no futuro. A maior sobrevivência de plântulas lenhosas na presença de vizinhos lenhosos corrobora a ideia de retroalimentação positiva no processo sucessional que caracteriza o gradiente fisionômico da praia ao interior. Nossos resultados também reforçam o potencial do uso de plantas-berçários como ferramenta para restauração de planícies costeiras degradadas
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