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Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Respostas das plantas às mudanças climáticas em uma região Andina do Perú
Alternate title (s): Plant responses to climate change in an Andean region of Peru
Author: Leon, Richard Tito
First Advisor: Vasconcelos, Heraldo Luís de.
First member of the Committee: Cornelissen, Tatiana Garabini
Second member of the Committee: Oliveira, Paulo Eugênio Alves Macedo de
Third member of the Committee: Campos, Ricardo Ildefonso de
Fourth member of the Committee: Moreira, Ana Silvia Franco Pinheiro
Summary: El cambio climático representa una grave amenaza para la biodiversidad y la seguridad alimentaria. En este estudio se realizó una serie de experimentos y mediciones en campo para evaluar las respuestas de las plantas al cambio climático en los Andes de Perú. En el primer experimento, se cultivaron varias variedades de papa y maíz en diferentes elevaciones (y por tanto temperaturas) utilizando suelo del lugar o suelo trasladado desde elevaciones más altas. La idea fue simular un escenario de "migración" (en el cual los agricultores tendrían que cambiar el lugar donde cultivan para mantener clima adecuado y similar al actual) y un escenario de "tolerancia" (en el cual las plantas cultivadas tendrían que tolerar temperaturas más cálidas y, posiblemente, ataque de nuevos enemigos naturales). El segundo experimento tuvo similar diseño, excepto que se usó una especie de planta silvestre (Weinmannia bangii) en vez de plantas cultivadas, y que los trasplantes se realizaron desde el centro y desde los límites de la distribución altitudinal de esta especie. Por último, se evaluó el nivel de variación de los rasgos fisiológicos de once especies de plantas silvestres a lo largo de su rango altitudinal. Los resultados del primer experimento muestran que la producción de maíz disminuyó en 21-29% en respuesta a nuevas condiciones del suelo. La producción de maíz y papa disminuyó en > 87% cuando las plantas se cultivaron bajo temperaturas más cálidas, principalmente como resultado de mayor incidencia de nuevas plagas. La calidad y el valor de los cultivos también disminuyeron bajo escenarios simulados de migración y tolerancia. Se estimó que los agricultores locales pueden experimentar pérdidas económicas severas de hasta 2300 ha-1 año-1. Los resultados del segundo experimento indican que el cambio de las condiciones del suelo (escenario de migración) no afecta la supervivencia y el crecimiento de las plántulas de W. bangii. Sin embargo, el aumento de temperatura (escenario de tolerancia) causó efecto negativo significativo sobre la supervivencia de las plántulas trasplantadas del límite inferior de su rango altitudinal. Los resultados de la tercera y última evaluación, que incluyeron medidas del rendimiento cuántico máximo del fotosistema II (Fv/Fm) y contenido de clorofila foliar en diferentes especies de plantas, mostraron una variación interespecífica en los rasgos fisiológicos de las plantas a lo largo de la elevación. Sin embargo, para cerca de la mitad de las especies estudiadas, hubo evidencia de mayor estrés fisiológico (es decir, disminución de Fv/Fm) en el límite inferior y superior del rango altitudinal de estas especies. En conjunto, estos resultados revelan que el cambio climático es una amenaza real e inminente para las especies de plantas cultivadas y silvestres, y que la vulnerabilidad es especialmente fuerte para las plantas que crecen en el límite inferior de su rango altitudinal.
Abstract: Climate change represents a major threat to biodiversity and food security. In this study we performed a series of experiments and field measurements to evaluate plant responses to climate change in the Peruvian Andes. In the first experiment, several varieties of potato and maize were planted at different elevations (and thus temperatures) using either the local soil or soil translocated from higher elevations. The rationale was to simulate a “migration” scenario (in which farmers would have to change the location where crops are cultivated to track suitable climates) and a “tolerance” scenario (in which cultivated plants would have to tolerate warmer temperatures and possibly face novel enemies). The second experiment had a similar design, except that it involved a wild plant species (Weinmannia bangii) rather than cultivated plants, and that transplants were performed both at the center and at the limits of the altitudinal distribution of this species. Finally, we evaluated the extent to which the physiological traits of wild plant species (n = 11 species) vary along their altitudinal range. Results from the first experiment show that maize production declined by 21- 29% in response to new soil conditions. The production of maize and potatoes declined by >87% when plants were grown under warmer temperatures, mainly as result of the greater incidence of novel pests. Crop quality and value also declined under simulated migration and warming scenarios. Our estimates indicate that local farmers may experience severe economic losses of up to 2300 US$ ha-1 yr-1. Results from the second experiment indicate that changed soil conditions (migration scenario) did not affect the survival and growth of W. bangii seedlings. However, increased temperatures (tolerance scenario) had a significant negative effect on the survival of seedlings transplanted from the lower limit of their altitudinal range. Results from the third and final measurement, which involved measurements of the maximum quantum yield of photosystem II (Fv/Fm) and leaf chlorophyll content in different plant species, showed substantial interspecific variation in plant physiological traits along elevation. For about half of the species studied, however, there was evidence of greater physiological stress at the lower and upper limit of the altitudinal range of these species. Together, these findings reveal that climate change is a real and imminent threat for both cultivated and wild plants species, and that plant vulnerability is especially great for plants growing at the lower limit of their altitudinal range.
Keywords: Ecologia
Agricultura - aspectos ambientais
Mudanças climáticas
Produtividade agrícola
Andes
Cambio climático
Escenarios climáticos futuros
Maíz
Migración de especies
Nuevas interacciones
Papa
Producción agrícola
Tolerancia de especies
Agricultural production
Andes
Climate change
Future climatic scenarios
Novel interactions
Maize
Potato
Species migration
Species tolerance
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::ECOLOGIA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Ecologia e Conservação de Recursos Naturais
Quote: LEON, Richard Tito. Respostas das plantas às mudanças climáticas em uma região Andina do Peru. 2017. 93 f. Tese (Doutorado em Ecologia e Conservação de Recursos naturais) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia. 2018. Disponível em http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2017.78.
Document identifier: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2017.78
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/20981
Date of defense: 17-Mar-2017
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