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Em todo o mundo, as florestas estão enfrentando desafios sem precedentes. Eles estão enfrentando incêndios florestais, doenças, secas e desmatamento. A sobrevivência dessas grandes florestas depende de sua capacidade de crescer novamente – e para muitas árvores, um processo chamado “mastro” é a chave para essa regeneração.
Masting – o imprevisível ciclo de crescimento e queda da produção de sementes – pode ter consequências profundas para as populações de plantas e as cadeias alimentares que são construídas em suas sementes. Mas a complexa relação entre os ciclos de produção de sementes e os consumidores e dispersores de sementes tem sido mal compreendida.
Um novo estudo de uma equipe internacional de cientistas que incluiu milhões de observações de três anos em todo o mundo, publicado hoje (29 de julho) em plantas naturaispela primeira vez, documenta e analisa o intrincado equilíbrio entre a defesa de sementes e a dispersão por árvores florestais em escala global.
Sementes, frutas e nozes – com alto teor de carboidratos, gorduras e proteínas – estão entre os alimentos vegetais da mais alta qualidade na natureza, observou o principal autor do estudo, Tong Qiu, professor assistente na Faculdade de Ciências Agrícolas da Penn State. Quando há muitas sementes, os consumidores de sementes, como pássaros, esquilos e insetos, fazem um banquete. Suas populações crescem porque há bastante comida para eles comerem e alimentarem seus filhos. Mas nos anos seguintes a um mastro, quando a produção de sementes é baixa, esses animais podem lutar para encontrar comida suficiente, e isso pode levar a uma queda em suas populações.
“Ao mesmo tempo, algumas sementes que não são comidas durante o ano mastro podem germinar e se transformar em novas árvores, e isso pode levar a um aumento no número de árvores, afetando o crescimento geral da floresta e o habitat de outras criaturas”, disse Qiu. disse. “Entender os padrões de mastificação pode orientar os administradores florestais em seus esforços de conservação. Durante os anos de escassez de produção de sementes, os conservacionistas podem optar por plantar as sementes manualmente ou implementar medidas para proteger as populações de animais em dificuldades.”
Culturas erráticas de sementes podem ajudar as árvores a confundir seus predadores de sementes, mas Qiu e seus colegas se perguntam o que eles fazem com os dispersores de sementes que as árvores podem precisar para garantir uma germinação bem-sucedida? Se a produção de sementes não confiável que frustra os “inimigos” de uma árvore tem os mesmos impactos negativos em seus amigos dispersores, eles hipotetizaram, então talvez as espécies de árvores que dependem mais fortemente de espécies dispersoras de animais devam renunciar a essa opção defensiva.
“Quando as árvores têm grandes oscilações na produção de sementes, demoram muito entre os anos de alta produção de sementes e todas produzem muitas sementes ao mesmo tempo, os predadores podem ser sobrecarregados”, disse Qiu. “Esta estratégia de produção de sementes dificulta potencialmente a capacidade dos consumidores de sementes de mitigar os efeitos das flutuações interanuais ao se alimentarem entre várias árvores hospedeiras. predadores”.
No artigo, os pesquisadores apresentam três elementos de mastro com base em 12 milhões de observações de três anos em todo o mundo. A primeira é a volatilidade, que reflete a quantidade de sementes que flutua ano a ano. A segunda é a periodicidade, que se refere ao intervalo de tempo entre os anos de alta produção de sementes. O terceiro é a sincronicidade, representando uma tendência comum onde muitas árvores produzem grandes colheitas de sementes nos mesmos anos.
Mas há um problema com essa explicação para o masting, apontou o autor sênior do estudo, James Clark, Nicholas Distinguished Professor de Ciências Ambientais da Duke University, que construiu a rede Mast Inference and Forecasting, mais conhecida como MASTIF.
As mesmas espécies de árvores que atraem predadores de sementes também podem depender de mamíferos e pássaros para dispersar suas sementes, sugeriu. Esses amigos são tão valiosos que muitas espécies arbóreas embalam seus frutos e nozes com recursos extras e os divulgam com displays coloridos, tudo para atrair seus importantes dispersores mutualistas.
No artigo, os pesquisadores avaliaram se a produção de sementes não confiável que frustra os inimigos de uma árvore teve os mesmos impactos negativos em seus amigos dispersores. Se o mastro efetivamente protege contra os inimigos – e é verdade, eles confirmaram – então talvez as espécies de árvores que dependem mais fortemente de espécies dispersoras de animais devam renunciar a essa opção defensiva.
“Uma análise da produção de sementes em centenas de espécies de árvores em cinco continentes mostra esse benefício misto de masting – as espécies de árvores que dependem mais de animais dispersores são as que evitam masting”, disse Clark. “Nas florestas temperadas da América do Norte e da Eurásia, carvalhos e abetos são espécies prolíficas de mastros. Pinheiros e abetos também mastram, mas em menor grau. Nogueiras e nozes ainda menos. Castanhas e os frutos carnudos de goma preta, azevinho, e amora, caqui, zimbro, teixo e mamão, dificilmente – são recursos confiáveis.”
Os abetos, pinheiros e abetos são vítimas de pássaros e muitos roedores no dossel e também quando atingem o solo da floresta, acrescentou Clark. Na árvore, as coníferas podem defender suas sementes em cones lenhosos revestidos de resina, muitos dos quais armados com espinhos. Uma vez no chão da floresta, as sementes expostas são rapidamente esgotadas pelos roedores. Com poucos dispersores mutualistas, eles são os principais candidatos para masting.
Os nutrientes e o gradiente climático também desempenham um papel no mastro, relataram os pesquisadores. Espécies que requerem muitos nutrientes tendem a ter baixas variações ano a ano na produção de sementes, enquanto aquelas freqüentemente encontradas em áreas ricas em nutrientes, quentes e úmidas mostram intervalos de tempo mais curtos entre os anos de alta produção de sementes. Entretanto, a mastigação é mais comum em locais frios e secos.
“Curiosamente, isso acontece em áreas onde as condições climáticas significam que há menos necessidade de animais espalharem sementes, ao contrário dos trópicos úmidos e quentes, onde essa ajuda de animais é mais comum”, disse Qiu. “Esta fascinante interação nos lembra que nossas diversas florestas são resultado de inúmeros fatores trabalhando juntos em harmonia, adaptando-se às suas circunstâncias únicas para prosperar.”
No extremo oposto, frutas ricas e coloridas evitam flutuações selvagens – as árvores que as produzem dependem de seus dispersores animais, disse Clark. Embora ainda haja muita variação de ano para ano, porque uma fruta grande e cara é sensível ao estresse de umidade.
“Uma boa seca de duas semanas no meio do verão fará com que muitas árvores abandonem grande parte de sua colheita de frutas – aborto precoce”, disse ele. “Isso inclui não apenas frutas carnudas como caqui, hackberry (incluindo urtiga na Europa) e goma preta. Bolotas e nozes também têm alto teor de umidade; eles também abortarão muitas sementes parcialmente desenvolvidas para reduzir a demanda de recursos. seqüência de anos com condições climáticas adequadas pode ver colheitas confiáveis em muitas dessas espécies, uma após a outra.”
Pesquisadores de 70 instituições contribuíram para o plantas naturais papel. O financiamento principal veio da National Science Foundation, do Belmont Forum, da NASA e da iniciativa France’s Program d’Investissement d’Avenir (Make Our Planet Great Again).
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