Efeito da adição de fósforo na herbivoria de plantas de sub-bosque em uma floresta amazônica

Abstract

A Amazônia desempenha um papel vital no ciclo global de carbono, influenciando diretamente o clima global e a biodiversidade. Porém, os solos dessa floresta apresentam escassez de alguns nutrientes, especialmente o fósforo, diminuindo a produtividade primária da floresta. Além disso, a escassez desse nutriente pode alterar o balanço energético das plantas e diminuir a capacidade de investimento em defesa e crescimento. A principal forma de avaliar o efeito da restrição natural de macronutrientes sobre os ecossistemas é por meio de experimentos de fertilização. No caso do fósforo, a adição desse nutriente em solos limitados pode resultar em maior atratividade e consumo das folhas por insetos herbívoros. Por outro lado, plantas que receberam esse aporte nutricional podem obter mais energia para investir em defesas. Dessa forma, o objetivo deste estudo foi verificar o efeito da adição de fósforo sobre a herbivoria em plantas de sub-bosque da floresta amazônica. A pesquisa foi conduzida no projeto Amazon Fertilisation Experiment (AFEX), desenvolvido em colaboração com o Projeto Dinâmica Biológica de Fragmentos Florestais (PDBFF) e o Instituto Nacional de Pesquisa da Amazônia (INPA) em uma floresta Amazônica de terra firme. Amostramos 16 parcelas que são manipuladas com a fertilização de N, P e Cátions. Em cada parcela, amostramos 5 indivíduos de 5 espécies de plantas abundantes. Em cada indivíduo, coletamos dez folhas expandidas para medir a herbivoria e 3 folhas expandidas e intactas para avaliar indiretamente a qualidade das folhas por meio do índice SPAD, e características físicas, como espessura, área foliar total e área foliar específica (SLA). Calculamos a área foliar total e a área foliar consumida com o software ImageJ. . A adição de fósforo ao solo aumentou a herbivoria em plantas de sub- bosque na Amazônia, provavelmente devido a alterações nas defesas químicas e no balanço nutricional, sem afetar defesas estruturais como espessura ou área foliar específica. Em contraste, nitrogênio e cálcio não alteraram a herbivoria, mas influenciaram características funcionais, como maior espessura foliar. Sugerimos que o aumento da herbivoria tem o potencial de impactar a dinâmica ecológica, indicando que, além de reduzir a produtividade primária, a limitação de fósforo influencia as interações nesse ecossistema. Assim, ressaltamos a importância de considerar a limitação natural desse nutriente em modelos climáticos que preveem impactos futuros na Amazônia. Palavras-chave: Palavras-chave: Amazônia; Floresta tropical; Insetos; Interação inseto-planta; Teia trófica.

The Amazon is vital role in the global carbon cycle, directly influencing global climate and biodiversity. However, the soils of this forest are deficient in specific nutrients, especially phosphorus, which affects the primary productivity of the forest. Additionally, the scarcity of this nutrient can alter the energy balance of plants and affect their ability to invest in defense and growth. The primary way to assess the effect of natural macronutrient limitations on ecosystems is through fertilization experiments. In the case of phosphorus, additing this nutrient to nutrient-poor soils can result in increased attractiveness and consumption of leaves by herbivorous insects. On the other hand, plants that receive this nutritional input may gain more energy to invest in defenses. Thus, this study aimed to investigate the effect of phosphorus addition on herbivory in understory plants of the Amazon rainforest. The research was conducted in the Amazon Fertilisation Experiment (AFEX) project, developed in collaboration with the Biological Dynamics of Forest Fragments Project (PDBFF) and the National Institute for Amazon Research (INPA) in a Amazon forest. We sampled 16 plots that are manipulated with the fertilization of N, P, and cations. In each plot, we sampled 5 individuals from 5 abundant plant species. For each individual, we collected ten expanded leaves to measure herbivory and 3 expanded, intact leaves to indirectly assess leaf quality using the SPAD index and physical characteristics such as thickness, total leaf area, and specific leaf area (SLA). We calculated total leaf area and consumed leaf area using ImageJ software.The addition of phosphorus to the soil increased herbivory in understory plants in the Amazon, likely due to changes in chemical defenses and nutritional balance, without affecting structural defenses such as thickness or specific leaf area. In contrast, nitrogen and calcium did not alter herbivory but influenced functional traits, such as increased leaf thickness. We suggest that the increase in herbivory has the potential to impact ecological dynamics, indicating that, beyond reducing primaryproductivity, phosphorus limitation influences interactions in this ecosystem. Thus, we emphasize the importance of considering the natural limitation of this nutrient in climate models that predict future impacts in the Amazon. Keywords: Key-words: Amazon; Tropical Forest; Insects; Insect-plant interaction; Trophic web.