Causes and consequences of litter-mixing effects on decomposition in terrestrial and aquatic ecosystems

dc.contributor.advisorSilva, Adriano Caliman Ferreira da
dc.contributor.advisorIDhttps://orcid.org/0000-0001-9218-5601pt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/4147444251852878pt_BR
dc.contributor.authorAlencar, Mery Ingrid Guimarães de
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2550864838319536pt_BR
dc.contributor.referees1Tonin, Alan Mosele
dc.contributor.referees2Dias, André Tavares Corrêa
dc.contributor.referees3Omena, Paula Munhoz de
dc.contributor.referees4Ferreira, Verónica Jacinta Lopes
dc.date.accessioned2024-10-31T22:04:39Z
dc.date.issued2024-04-30
dc.description.abstractMost of the organic matter (OM) synthesized in terrestrial ecosystems turns into litter. A set of physiological, ecological, evolutionary, and environmental mechanisms act on both the synthesis and degradation of OM making it very diverse, concerning its chemical and physical traits, which play relevant functional roles in determining the dynamics of litter degradation in ecosystems. The functional litter diversity/heterogeneity has consequences through litter-mixing effects (LMEs) on the decomposition and nutrient cycling in terrestrial and aquatic ecosystems. However, several gaps regarding both the causes and consequences of litter diversity for ecosystem functioning remain poorly understood. Thus, we aimed to assess the causes (Chapters 1 and 2) and consequences (Chapters 3-5) of litter diversity/heterogeneity in decomposition and to understand their effects on the occurrence, direction, and magnitude of LMEs. Chapter I, we tested the generality of flower litter as a labile organic matter and leaf litter as a refractory organic matter in terrestrial ecosystem. Specifically, we evaluated patterns and predictors of flower and leaf litter decomposition at the intra- and inter-specific levels for 29 species. Our results indicate that flower litter had a higher concentration of N, P, and K, while leaf litter had higher density, Ca, Mg, and Na. And that the functional traits, leaching rate, P, Ca, Mg, and Na, predicted the litter decomposition of both litter types. Overall, the differences observed in decomposition rates and functional traits between litter types indicate differences between flowers and leaves in the potential diversity effect on decomposition. In Chapter II, we evaluated the LMEs at the intra-specific level in aquatic and terrestrial ecosystems, using flower and leaf litter of Tabebuia aurea (Silva Manso) Benth. & Hook. f. ex. S. Moore as a model. Our results indicate that the differences in functional litter traits between flowers and leaves resulted in littermixing effects, mostly synergistic effects, associated with complementarity mechanisms. Since flower and leaf litter seem to be a labile and refractory litter, respectively. Our results indicate that the litter diversity at the intra-specific level between different organs could be important in mediating LMEs, and these effects were stronger in terrestrial ecosystems. Our results suggest a feasible secondary role for flowers in after senescence in the OM cycling. In Chapter III, we evaluated how the litter interaction for different temporal dynamics, resulting from different phenological patterns, can affect the LMEs. Specifically, we evaluated how an intermittent or seasonal input of litter affects the occurrence, direction, and magnitude of LMEs in aquatic and terrestrial ecosystems. We did not find clear patterns in the effect of litterfall inputs on decomposition, but we observed a preponderance of LMEs in the aquatic ecosystem, probably related to the different dynamics and nutrient concentrations in its ecosystem due to the experimental conditions. In Chapter IV, through a meta-analysis, we evaluated how the individual response of species in mixtures can alter the occurrence, direction (i.e. positive or negative), and magnitude of LMEs. Differences in functional traits between species and litter identity were the main factors mediating LMEs in both terrestrial and aquatic ecosystems. In Chapter V, also through a meta-analysis, we evaluated the complementarity effects between labile (i.e. higher C: nutrient ratio) and refractory litter (i.e. lower C:nutrient ratio), testing the idea that labile species accelerate the decomposition of refractory species, while refractory species decrease the decomposition of labile species. Our results indicate that labile species showed additive responses when interacting with refractory species; while refractory species had antagonistic responses when interacting with labile species. When evaluating LMEs considering ecosystem type, presence or absence of decomposers, and stage decay, we observed a preponderance of antagonistic effects for labile species. To directly evaluate the responses of labile and refractory litter, we found patterns of LMEs that differed from those expected from previous studies, since labile litter is expected to have an antagonistic response and refractory litter a synergistic response. The results obtained in this thesis contribute to advancing knowledge of LMEs, specifically to evaluate how the causes and consequences of litter heterogeneity may be important in mediating the occurrence, direction, and magnitude of LMEs.pt_BR
dc.description.embargo2035-12-31
dc.description.resumoA maior parte da matéria orgânica (MO) sintetizada nos ecossistemas terrestres se transforma em detritos. Diversos mecanismos fisiológicos, ecológicos, evolutivos e ambientais atuam tanto na síntese como na degradação da MO, tornando-a extremamente diversa em suas características químicas e físicas, nos quais possuem papéis funcionais relevantes para determinar a dinâmica de degradação dos detritos nos ecossistemas. A diversidade/heterogeneidade funcional de detritos tem sido demonstrada ter consequências por meio de efeitos não-aditivos na decomposição e ciclagem de matéria nos ecossistemas terrestres e aquáticos. No entanto, uma série de lacunas tanto em relação às causas da diversidade de detritos na natureza como às suas consequências para o funcionamento dos ecossistemas ainda permanece pouco compreendida. Assim, o objetivo geral dessa tese foi avaliar as causas (Capítulos 1 e 2) e consequências (Capítulos 3-5) da diversidade/heterogeneidade de detritos na decomposição e entender os seus efeitos na ocorrência, direção e magnitude dos efeitos não-aditivos. No Capítulo I, testamos a generalidade dos detritos florais como matéria orgânica lábil e detritos foliares como matéria orgânica refratária no ambiente terrestre. Especificamente, nós avaliamos padrões e preditores da decomposição de detritos florais e foliares a nível intra- e inter-específico para 29 espécies. Nossos resultados indicam que detritos florais tiveram maior concentração de N, P e K, enquanto detritos foliares tiveram maior densidade, Ca, Mg e Na. E que a decomposição de ambos os detritos foi predita pela taxa de lixiviação, P, Ca, Mg e Na. No geral, as diferenças observadas nas taxas de decomposição e nos atributos entre os tipos de detritos indicam diferenças entre flores e folhas no potencial efeito de diversidade na decomposição. No capítulo II, avaliamos os efeitos da diversidade intraespecífica na decomposição nos ecossistemas aquático e terrestre, utilizando detritos florais e foliares da espécie Tabebuia aurea (Silva Manso) Benth. & Hook. f. ex. S. Moore como um modelo. Nossos resultados indicam que as diferenças nos atributos funcionais entre flores e folhas resultaram em efeitos não-aditivos, majoritariamente sinérgicos, associados à mecanismos de complementaridade. Já que flores parecem ser um detrito lábil e folhas um detrito refratário. Indicando que os efeitos da diversidade de detritos podem ser importantes a nível intraespecífico entre diferentes órgãos com efeitos mais fortes nos ecossistemas terrestres. Nesse capítulo evidenciamos um possível papel secundário de flores nos ecossistemas pós senescência na ciclagem de matéria orgânica. No capítulo III, nós avaliamos como a interação de detritos em diferentes dinâmicas temporais, resultantes de diferentes padrões fenológicos, podem afetar os efeitos da diversidade na decomposição. Especificamente, nós avaliamos como um aporte de detrito intermitente ou sazonal afeta a ocorrência, direção e magnitude dos efeitos não-aditivos no ambiente terrestre e aquático. Não encontramos padrões claros do efeito dos aportes na decomposição, no entanto vimos a preponderância de efeitos não-aditivos no ecossistema aquático, provavelmente relacionado as diferentes dinâmicas e concentração de nutrientes no mesmo. No Capítulo IV, através de uma meta-análise, avaliamos como a resposta individual das espécies em misturas pode alterar a ocorrência, direção (i.e. positiva ou negativa) e magnitude da decomposição comparado as monoculturas. As diferenças nos atributos funcionais entre as espécies e a identidade do detrito foram os principais fatores mediando os efeitos não-aditivos em ambos ecossistemas terrestre e aquático. No capítulo V, também através de uma meta-análise, nós avaliamos os efeitos de complementaridade entre detritos lábeis (i.e. menor razão C:nutriente) e detritos refratários (i.e. maior razão C:nutriente), testando a ideia que espécies lábeis aceleram a decomposição de espécies refratárias, enquanto espécies refratárias diminuem a decomposição de espécies lábeis. Ao classificar detritos de diversos estudos em espécies lábeis e refratárias, nossos resultados indicam que espécies lábeis apresentaram respostas aditivas ao interagir com espécies refratárias; enquanto espécies refratárias tiveram respostas antagônicas ao interagir com espécies lábeis. Ao avaliar os efeitos não-aditivos considerando tipo de ecossistema, presença ou ausência de decompositores e estágio de decomposição dos detritos, nós observamos a preponderância de efeitos antagônicos para espécies lábeis. Ao diretamente avaliar os efeitos de espécies lábeis e refratárias evidenciamos padrões de efeitos de mistura que diferem do esperado a partir de trabalhos anteriores, já que é esperado que detrito lábeis tenham resposta antagônica e detritos refratários tenham respostas sinérgicas. Os resultados obtidos nesta tese contribuem para o avanço no conhecimento dos efeitos da diversidade na decomposição, especificamente ao avaliar como as causas e consequências da heterogeneidade dos detritos podem ser importantes para mediar a ocorrência, direção e magnitude dos efeitos não-aditivos.pt_BR
dc.description.sponsorshipFundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpt_BR
dc.identifier.citationALENCAR, Mery Ingrid Guimarães de. Causes and consequences of litter-mixing effects on decomposition in terrestrial and aquatic ecosystems. Orientador: Dr. Adriano Caliman Ferreira da Silva. 2024. 245f. Tese (Doutorado em Ecologia) - Centro de Biociências, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2024.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/60489
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Nortept_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ECOLOGIApt_BR
dc.rightsAcesso Embargadopt_BR
dc.subjectEfeitos não-aditivospt_BR
dc.subjectDecomposiçãopt_BR
dc.subjectEcossistemas tropicaispt_BR
dc.subjectAtributos funcionaispt_BR
dc.subjectDiversidadept_BR
dc.subjectDiversidade funcionalpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::ECOLOGIApt_BR
dc.titleCauses and consequences of litter-mixing effects on decomposition in terrestrial and aquatic ecosystemspt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR

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