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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.95.2021.tde-27122021-133645
Document
Author
Full name
Janaina da Silva Fortirer
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2021
Supervisor
Committee
Buckeridge, Marcos Silveira (President)
Huaman, Carlos Alberto Martinez y
Ometto, Jean Pierre Henry Balbaud
Pereira, Carlos Alberto de Braganca
Title in Portuguese
Meta-análise do efeito da elevada concentração de CO2 atmosférico em espécies neotropicais
Keywords in Portuguese
Alta temperatura
Brasil
Carbono
Crescimento
Espécie neotropical
Espécies tropicais,Elevado CO2
Fisiologia vegetal
Fotossíntese
Mudanças climáticas
Abstract in Portuguese
A concentração de dióxido de carbono (CO2) na atmosfera aumentou desde a revolução industrial até a atualidade. O aumento de CO2 na atmosfera pode resultar em alterações fisiológicas e bioquímicas, que podem influenciar no crescimento das plantas e mudar o metabolismo dos carboidratos. O Brasil é a nação tropical mais rica em termos de armazenamento de carbono florestal e detentora da maior biodiversidade do planeta. Contudo, trabalhos sobre o efeito do elevado CO2 (eCO2) nas plantas em clima neotropical, em especial do Brasil, não têm sido incluídos em meta-análises globais. Portanto, este trabalho tem como objetivo sintetizar quantitativamente o conhecimento atual sobre o efeito de eCO2 na vegetação brasileira em experimentos com CO2 realizados no Brasil. Este trabalho está dividido em dois capítulos. O Capítulo I discute a importância da meta-análise em si e seu valor para compreender as respostas das plantas ao eCO2. O Capítulo II apresenta uma meta-análise de estudos efetuados com plantas no Brasil em eCO2. O primeiro capítulo revisa os eventos históricos a respeito da evolução do conhecimento sobre as mudanças climáticas globais no planeta e aponta a meta-análise como ferramenta de grande importância para compreender a fisiologia das plantas em resposta ao aumento de CO2. Propomos neste trabalho o uso de meta-análise para compilar os dados existentes sobre mudanças climáticas. Portanto, entendemos que a meta-análise é uma metodologia estatisticamente rigorosa para integrar resultados de pesquisas primárias sobre o efeito das mudanças climáticas na vegetação. Identificamos que o número de algumas variáveis (C, N e área foliar) comumente medidas em experimentos que analisam as respostas das plantas às mudanças climáticas não estão presentes em número suficiente de estudos para realizar uma meta-análise e discutimos como realizar estudos considerando as variáveis necessárias em futuras meta-análises. A meta-análise do segundo capítulo inclui 36 trabalhos, selecionados a partir de uma revisão sistemática, com experimentos de Câmaras de Topo Aberto (OTC) ou Free-air CO2 Enrichment (FACE) que pesquisaram o efeito do eCO2 em plantas. Nossa meta-análise verificou que a exposição das plantas ao eCO2 resultou no aumento médio significativo da biomassa (+30%), na taxa de assimilação líquida de CO2 (+49%), na eficiência fotossintética do uso da água (+116%), aumento dos níveis de açúcares solúveis totais nas folhas (+7%), na concentração de amido foliar (+58%) e diminuição da condutância estomática (-23%). Não houve mudança nas respostas na taxa de transpiração (E), taxa de CO2 intercelular por CO2 atmosférico (Ci/Ca), taxa máxima de transporte de elétrons (Jmax) e velocidade máxima de carboxilação da enzima Rubisco (Vcmax) em plantas expostas ao eCO2. O hábito de vida das espécies alterou significativamente a resposta da biomassa em árvores e herbáceas, sendo que árvores jovens acumulam mais biomassa do que as herbáceas quando expostas ao eCO2. Em ambos os capítulos, destacamos a importância de que mais estudos sejam realizados com espécies nativas e cultivadas em clima neotropical para melhorar nossa compreensão preditiva das respostas das plantas tropicais ao eCO2.
Title in English
Meta-analysis of the effect of the elevated concentration of atmospheric CO2 in neotropical species
Keywords in English
Brazil
Carbon
Climate change
Elevated CO2
Growth
High temperature
Neotropical species
Photosynthesis
Plant physiology
Tropical species
Abstract in English
The concentration of carbon dioxide (CO2) in the atmosphere has increased since the industrial revolution to the present. The increase in CO2 in the atmosphere can result in physiological, biochemical changes. In addition to influencing plant growth and changing carbohydrate metabolism. Brazil is the richest tropical nation in terms of forest carbon storage and the greatest biodiversity on the planet. However, studies on the effect of high CO2 (eCO2) on plants in the Neotropical climate, especially in Brazil, have not been included in global meta-analyzes. Therefore, this work aims to quantitatively synthesize current knowledge about the effect of eCO2 on Brazilian vegetation in experiments with CO2 carried out in Brazil. This work is divided into two chapters. Chapter I discusses the importance of meta-analysis itself and its value for understanding plant responses to eCO2; Chapter II presents a meta-analysis of studies carried out with plants in Brazil in eCO2. The first chapter reviews historical events regarding the evolution of knowledge about global climate changes on the planet and points to meta-analysis as a tool of great importance to understand the physiology of plants in response to the increase in CO2. In this work, we propose the use of meta-analysis to compile the existing data on climate change. Therefore, we found that the meta-analysis was a statistically rigorous methodology for integrating results of primary research on the effect of climate change on vegetation. We found that the number of some variables (C, N and leaf area) commonly measured in experiments that analyze plant responses to climate change are not present in a sufficient number of studies to perform a meta-analysis. We discussed how to conduct studies considering the variables needed in futue meta-analyzes. The second chapter meta-analysis includes 36 studies, based on a systematic review, with Open Top Chambers (OTC) or Free-air CO2 Enrichment (FACE) experiments that investigated the effect of eCO2 on plants. Our meta-analysis found that plant exposure to eCO2 resulted in a significant average increase in biomass (+ 30%), in the net CO2 assimilation rate (+ 49%), instantaneous leaf water use efficiency (+ 116%), increased levels of total soluble sugars (+ 7%), starch concentration (+ 58%) and decreased stomatal conductance(-23%). Significant changes have not been observed in the responses in the transpiration rate (E), ratio of intercellular to atmospheric CO2 concentration (Ci/Ca), maximum rate of electron transport (Jmax), and maximum carboxylation rate (Vcmax) in plants exposed to the eCO2. The species' habit of life significantly altered the response of biomass in trees and herbaceous, with young trees accumulating more biomass than herbaceous when exposed to eCO2. In both chapters, we highlight the importance of further studies being carried out with native species and cultivated in a neotropical climate to improve our predictive understanding of the responses of tropical plants to eCO2.
 
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Publishing Date
2022-03-15
 
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