Structural and non-structural carbon reservoirs dynamics in trees of coastal ecosystems (mangrove and restinga) in the face of seasonal climate variations

Knupp, Karina Tiussi Batisti; Macieira, Bernardo Pretti Becacici; Cuzzuol, Geraldo Rogério Faustini

Karina Tiussi Batisti Knupp

Universidade Federal do Espírito Santo, Centro de Ciências Humanas e Naturais, Departamento de Ciências Biológicas, 29075-910 Vitória, ES, Brasil

http://orcid.org/0000-0002-4847-5115

Bernardo Pretti Becacici Macieira

Universidade Federal do Espírito Santo, Centro de Ciências Humanas e Naturais, Departamento de Ciências Biológicas, 29075-910 Vitória, ES, Brasil

http://orcid.org/0000-0001-8283-2334

Geraldo Rogério Faustini Cuzzuol ²2Autor para correspondência: gcuzzuol@gmail.com

Universidade Federal do Espírito Santo, Centro de Ciências Humanas e Naturais, Departamento de Ciências Biológicas, 29075-910 Vitória, ES, Brasil

http://orcid.org/0000-0002-2055-492X

Editor Associado: Regina Maria de Moraes

2Autor para correspondência: gcuzzuol@gmail.com

Contribuição dos Autores

Karina Tiussi Batisti Knupp: Coleta e análise das amostras biológicas, análise estatística dos dados, interpretação dos resultados e redação do manuscrito.

Bernardo Pretti Becacici Macieira: Planejamento do estudo, desenho experimental e revisão do manuscrito.

Geraldo Rogério Faustini Cuzzuol: Supervisão do estudo, capitação e gestão de recursos financeiros, correção e revisão crítica do manuscrito.

Conflitos de interesse

Não há conflitos de interesse

Figures (4)
Tables (1)

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Figura 1
Concentrações de carboidratos não estruturais (CNE) em três espécies arbóreas da vegetação do ecossistema manguezal (Avicennia schaueriana Stapf & Leechm, Laguncularia racemosa (L.) C.F. Gaertn e Rhizophora mangle L.) e restinga (Clusia hilariana Schltdl, Protium icicariba (DC.) Marchand e Ocotea notata (Nees & Mart.) Mez) da região sudeste do Brasil. As coletas foram realizadas na estação seca (n = 5 por espécie e n = 15 por estação do ano). Dois asteriscos representam diferença significativa entre as estações do ano (P < 0.05, análise de variância (ANOVA) com teste de Tukey).

) de 2016 e estação chuvosa (

) de 2017. O gráfico (a) é CNE foliar e (b) é CNE caulinar das espécies de manguezal; (c) é CNE foliar e (d) é CNE caulinar das espécies de restinga; o gráfico (e) é açúcares solúveis (AS) foliar e (f) é AS caulinar das espécies de manguezal; (g) é AS foliar e (h) é AS caulinar das espécies de restinga; o gráfico (i) é amido foliar e (j) é amido caulinar das espécies de manguezal; (k) é amido foliar e (l) é amido caulinar das espécies de restinga. Os gráficos menores e sobrescritos representam a média das concentrações de CNE, AS e amido foliar e caulinar das espécies da vegetação de cada ecossistema, na estação seca e chuvosa. A barra vertical representa o erro padrão da média (

Figure 1
Non-structural carbohydrates (NSC) concentrations in leaf and stem of three mangrove trees (Avicennia schaueriana Stapf & Leechm, Laguncularia racemosa (L.) C.F. Gaertn and Rhizophora mangle L.) and three restinga trees (Clusia hilariana Schltdl, Protium icicariba (DC.) Marchand e Ocotea notata (Nees & Mart.) Mez) ecosystem of south-eastern Brazil in dry season (n = 5 by species and n = 15 by season of year). Two asterisks represent significant differences between the seasons (P < 0.05, analysis of variance (ANOVA) with Tukey’s test).

) of 2016 and rainy season (

) of 2017. The graphic (a) is leaf CNE and (b) is stem CNE of mangrove species; (c) is leaf CNE and (d) is stem NSC concentrations of restinga species; the graphic (e) is leaf soluble sugars (SS) and (f) is stem SS of mangrove species; (g) is leaf SS and (h) is stem SS concentrations of restinga species; the graphic (i) is leaf starch and (j) is stem starch of mangrove species; (k) is leaf starch and (l) is stem starch concentrations of restinga species. The smaller and overwritten graphs represent the means of NSC, SS and starch concentrations in leaf and stem in dry and rainy season in each ecosystem. The vertical bars represent the standard error of the mean (

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Figura 2
Concentrações dos componentes dos açúcares solúveis (glicose, frutose e sacarose) em amostras de folhas e caule de espécies arbóreas da vegetação do ecossistema manguezal (Avicennia schaueriana Stapf & Leechm, Laguncularia racemosa (L.) C.F. Gaertn e Rhizophora mangle L.) e restinga (Clusia hilariana Schltdl, Protium icicariba (DC.) Marchand e Ocotea notata (Nees & Mart.) Mez) da região sudeste do Brasil. As coletas foram realizadas na estação seca (n = 5 por espécie e n = 15 por estação do ano). Dois asteriscos representam diferença significativa entre as estações do ano (P < 0.05, análise de variância (ANOVA) com teste de Tukey).

) de 2016 e estação chuvosa (

) de 2017. O gráfico (a) é glicose+frutose (G+F) foliar e (b) é G+F caulinar das espécies de manguezal; (c) é G+F foliar e (d) G+F caulinar das espécies de restinga; o gráfico (e) é sacarose (S) foliar e (f) é S caulinar das espécies de manguezal; (g) é S foliar e (h) é S caulinar das espécies de restinga. Os gráficos menores e sobrescritos representam a média das concentrações de G, F e S foliar e caulinar das espécies da vegetação dos dois ecossistemas, na estação seca e chuvosa. A barra vertical representa o erro padrão da média (

Figure 2
Soluble sugars components (glucose, fructose and sucrose) concentrations in leaves and stem of three mangrove trees (Avicennia schaueriana Stapf & Leechm, Laguncularia racemosa (L.) C.F. Gaertn and Rhizophora mangle L.) and three restinga trees (Clusia hilariana Schltdl, Protium icicariba (DC.) Marchand and Ocotea notata (Nees & Mart.) Mez) ecosystem of south-eastern Brazil in dry season (n = 5 by species and n = 15 by season of year). Two asterisks represent significant differences between the seasons (P < 0.05, analysis of variance (ANOVA) with Tukey’s test).

) of 2016 and rainy season (

) of 2017. The graphic (a) is leaf glucose+fructose (G+F) and (b) is stem G+F of mangrove species; (c) is leaf G+F and (d) is stem G+F concentrations of restinga species; the graphic (e) is leaf sucrose (S) and (f) is stem S of mangrove species; (g) is leaf S and (h) is stem S concentrations of restinga species. The smaller and overwritten graphs represent the means of G, F and S concentrations in leaf and stem in dry and rainy season in each ecosystem. The vertical bars represent the standard error of the mean (

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Figura 3
Componentes dos carboidratos não estruturais (CNE) e açúcares solúveis (AS) em amostras de folhas e caule de espécies arbóreas da vegetação do ecossistema manguezal (Avicennia schaueriana Stapf & Leechm, Laguncularia racemosa (L.) C.F. Gaertn e Rhizophora mangle L.) e restinga (Clusia hilariana Schltdl, Protium icicariba (DC.) Marchand e Ocotea notata (Nees & Mart.) Mez) da região sudeste do Brasil. As coletas foram realizadas na estação seca de 2016 e estação chuvosa de 2017. O gráfico (a) é porcentagem (%) de AS e amido em relação aos CNE (

é CNE,

é AS,

é amido) das estações do ano devido à falta de diferença entre esses dois períodos; o gráfico (b) é a média da % de G+F (glicose+frutose) e S (sacarose) em relação aos AS (

é AS,

é G+F,

é S) foliar e caulinar na estação seca e chuvosa.

Figure 3
Components of non-structural carbohydrates (NSC) and soluble sugars (SS) in leaves and stem of three mangrove trees (Avicennia schaueriana Stapf & Leechm, Laguncularia racemosa (L.) C.F. Gaertn and Rhizophora mangle L.) and three restinga trees (Clusia hilariana Schltdl, Protium icicariba (DC.) Marchand and Ocotea notata (Nees & Mart.) Mez) ecosystem of south-eastern Brazil in dry season of 2016 and rainy season of 2017. The graphic (a) is the mean of percentage (%) of soluble sugars (SS) and starch in relation to NSC (

is NSC,

is SS and,

is starch) of dry and rainy season due to the lack of difference between these two seasons; the graphic (b) is the mean of % of G+F (glucose+fructose) and S (sucrose) in relation to SS (

is SS,

is G+F and,

is S) of leaf and stem of dry and rainy season.

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Figura 4
Concentração de polímeros de parede celular em amostras de folhas e caule de espécies arbóreas da vegetação do ecossistema manguezal (Avicennia schaueriana Stapf & Leechm, Laguncularia racemosa (L.) C.F. Gaertn e Rhizophora mangle L.) e restinga (Clusia hilariana Schltdl, Protium icicariba (DC.) Marchand e Ocotea notata (Nees & Mart.) Mez) da região sudeste do Brasil. As coletas foram realizadas na estação seca (n = 5 por espécie e n = 15 por estação do ano). Asterisco representa diferença significativa entre as estações do ano (P < 0.05, análise de variância (ANOVA) com teste de Tukey).

) de 2016 e estação chuvosa (

) de 2017. O gráfico (a) é celulose foliar e (b) é celulose caulinar das espécies de manguezal; (c) é celulose foliar e (d) é celulose caulinar das espécies de restinga; o gráfico (e) é hemiceluloses foliar e (f) é hemiceluloses caulinar das espécies de manguezal; (g) é hemiceluloses foliar e (h) é hemiceluloses caulinar das espécies de restinga; o gráfico (i) é lignina foliar e (j) é lignina caulinar das espécies de manguezal; (k) é lignina foliar e (l) é a lignina caulinar das espécies de restinga. Os gráficos menores e sobrescritos representam a média das concentrações de celulose, hemiceluloses e lignina foliar e caulinar das espécies da vegetação dos dois ecossistemas, na estação seca e chuvosa. A barra vertical representa o erro padrão da média (

Figure 4
Cell wall polymers concentrations in leaves and stem of three mangrove trees (Avicennia schaueriana Stapf & Leechm, Laguncularia racemosa (L.) C.F. Gaertn and Rhizophora mangle L.) and three restinga trees (Clusia hilariana Schltdl, Protium icicariba (DC.) Marchand and Ocotea notata (Nees & Mart.) Mez) ecosystem of south-eastern Brazil in dry season (n = 5 by species and n = 15 by season of year). Two asterisks represent significant differences between the seasons (P < 0.05, analysis of variance (ANOVA) with Tukey’s test).

) of 2016 and rainy season (

) of 2017. The graphic (a) is leaf cellulose and (b) is stem cellulose of mangrove species; (c) is leaf cellulose and (d) is stem cellulose concentrations of restinga species; the graphic (e) is leaf hemicelluloses and (f) is stem hemicelluloses of mangrove species; (g) is leaf hemicelluloses and (h) is stem hemicelluloses concentrations of restinga species; the graphic (i) is leaf lignin and (j) is stem lignin of mangrove species; (k) is leaf lignin and (l) is stem lignin concentrations of restinga species. The smaller and overwritten graphs represent the means of cellulose, hemicelluloses and lignin concentrations in leaf and stem in dry and rainy season in each ecosystem. The vertical bars represent the standard error of the mean (

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Tabela 1
Razão dos polímeros de parede celular (celulose/lignina; celulose/hemiceluloses e hemiceluloses/lignina) em folhas e caule de três espécies arbóreas do ecossistema manguezal (Avicennia schaueriana Stapf & Leechm, Laguncularia racemosa (L.) C.F. Gaertn e Rhizophora mangle L.) e restinga (Clusia hilariana Schltdl, Protium icicariba (DC.) Marchand e Ocotea notata (Nees & Mart.) Mez) da região sudeste do Brasil. As coletas foram realizadas na estação seca de 2016 e estação chuvosa de 2017. ± representa o erro padrão da média (n = 5 por espécie e n = 15 por estação do ano). Dois asteriscos representam diferença significativa entre as estações do ano (P < 0.05, análise de variância (ANOVA) com teste de Tukey).

Table 1
Cell wall polymers ratio (cellulose/lignin; cellulose/hemicelluloses and hemicelluloses/lignin) in leaf and stem of three mangrove trees (Avicennia schaueriana Stapf & Leechm, Laguncularia racemosa (L.) C.F. Gaertn and Rhizophora mangle L.) and three restinga trees (Clusia hilariana Schltdl, Protium icicariba (DC.) Marchand and Ocotea notata (Nees & Mart.) Mez) ecosystem of south-eastern Brazil in dry season of 2016 and rainy season of 2017. The ± represent the standard error of the mean (n = 5) by species and n = 15 by season of year). Two asterisks represent significant differences between the seasons (P < 0.05, analysis of variance (ANOVA) with Tukey’s test).

Figura 1 Concentrações de carboidratos não estruturais (CNE) em três espécies arbóreas da vegetação do ecossistema manguezal (Avicennia schaueriana Stapf & Leechm, Laguncularia racemosa (L.) C.F. Gaertn e Rhizophora mangle L.) e restinga (Clusia hilariana Schltdl, Protium icicariba (DC.) Marchand e Ocotea notata (Nees & Mart.) Mez) da região sudeste do Brasil. As coletas foram realizadas na estação seca (n = 5 por espécie e n = 15 por estação do ano). Dois asteriscos representam diferença significativa entre as estações do ano (P < 0.05, análise de variância (ANOVA) com teste de Tukey).) de 2016 e estação chuvosa () de 2017. O gráfico (a) é CNE foliar e (b) é CNE caulinar das espécies de manguezal; (c) é CNE foliar e (d) é CNE caulinar das espécies de restinga; o gráfico (e) é açúcares solúveis (AS) foliar e (f) é AS caulinar das espécies de manguezal; (g) é AS foliar e (h) é AS caulinar das espécies de restinga; o gráfico (i) é amido foliar e (j) é amido caulinar das espécies de manguezal; (k) é amido foliar e (l) é amido caulinar das espécies de restinga. Os gráficos menores e sobrescritos representam a média das concentrações de CNE, AS e amido foliar e caulinar das espécies da vegetação de cada ecossistema, na estação seca e chuvosa. A barra vertical representa o erro padrão da média (
Figure 1 Non-structural carbohydrates (NSC) concentrations in leaf and stem of three mangrove trees (Avicennia schaueriana Stapf & Leechm, Laguncularia racemosa (L.) C.F. Gaertn and Rhizophora mangle L.) and three restinga trees (Clusia hilariana Schltdl, Protium icicariba (DC.) Marchand e Ocotea notata (Nees & Mart.) Mez) ecosystem of south-eastern Brazil in dry season (n = 5 by species and n = 15 by season of year). Two asterisks represent significant differences between the seasons (P < 0.05, analysis of variance (ANOVA) with Tukey’s test).) of 2016 and rainy season () of 2017. The graphic (a) is leaf CNE and (b) is stem CNE of mangrove species; (c) is leaf CNE and (d) is stem NSC concentrations of restinga species; the graphic (e) is leaf soluble sugars (SS) and (f) is stem SS of mangrove species; (g) is leaf SS and (h) is stem SS concentrations of restinga species; the graphic (i) is leaf starch and (j) is stem starch of mangrove species; (k) is leaf starch and (l) is stem starch concentrations of restinga species. The smaller and overwritten graphs represent the means of NSC, SS and starch concentrations in leaf and stem in dry and rainy season in each ecosystem. The vertical bars represent the standard error of the mean (

Figura 4 Concentração de polímeros de parede celular em amostras de folhas e caule de espécies arbóreas da vegetação do ecossistema manguezal (Avicennia schaueriana Stapf & Leechm, Laguncularia racemosa (L.) C.F. Gaertn e Rhizophora mangle L.) e restinga (Clusia hilariana Schltdl, Protium icicariba (DC.) Marchand e Ocotea notata (Nees & Mart.) Mez) da região sudeste do Brasil. As coletas foram realizadas na estação seca (n = 5 por espécie e n = 15 por estação do ano). Asterisco representa diferença significativa entre as estações do ano (P < 0.05, análise de variância (ANOVA) com teste de Tukey).) de 2016 e estação chuvosa () de 2017. O gráfico (a) é celulose foliar e (b) é celulose caulinar das espécies de manguezal; (c) é celulose foliar e (d) é celulose caulinar das espécies de restinga; o gráfico (e) é hemiceluloses foliar e (f) é hemiceluloses caulinar das espécies de manguezal; (g) é hemiceluloses foliar e (h) é hemiceluloses caulinar das espécies de restinga; o gráfico (i) é lignina foliar e (j) é lignina caulinar das espécies de manguezal; (k) é lignina foliar e (l) é a lignina caulinar das espécies de restinga. Os gráficos menores e sobrescritos representam a média das concentrações de celulose, hemiceluloses e lignina foliar e caulinar das espécies da vegetação dos dois ecossistemas, na estação seca e chuvosa. A barra vertical representa o erro padrão da média (
Figure 4 Cell wall polymers concentrations in leaves and stem of three mangrove trees (Avicennia schaueriana Stapf & Leechm, Laguncularia racemosa (L.) C.F. Gaertn and Rhizophora mangle L.) and three restinga trees (Clusia hilariana Schltdl, Protium icicariba (DC.) Marchand and Ocotea notata (Nees & Mart.) Mez) ecosystem of south-eastern Brazil in dry season (n = 5 by species and n = 15 by season of year). Two asterisks represent significant differences between the seasons (P < 0.05, analysis of variance (ANOVA) with Tukey’s test).) of 2016 and rainy season () of 2017. The graphic (a) is leaf cellulose and (b) is stem cellulose of mangrove species; (c) is leaf cellulose and (d) is stem cellulose concentrations of restinga species; the graphic (e) is leaf hemicelluloses and (f) is stem hemicelluloses of mangrove species; (g) is leaf hemicelluloses and (h) is stem hemicelluloses concentrations of restinga species; the graphic (i) is leaf lignin and (j) is stem lignin of mangrove species; (k) is leaf lignin and (l) is stem lignin concentrations of restinga species. The smaller and overwritten graphs represent the means of cellulose, hemicelluloses and lignin concentrations in leaf and stem in dry and rainy season in each ecosystem. The vertical bars represent the standard error of the mean (

Tabela 1 Razão dos polímeros de parede celular (celulose/lignina; celulose/hemiceluloses e hemiceluloses/lignina) em folhas e caule de três espécies arbóreas do ecossistema manguezal (Avicennia schaueriana Stapf & Leechm, Laguncularia racemosa (L.) C.F. Gaertn e Rhizophora mangle L.) e restinga (Clusia hilariana Schltdl, Protium icicariba (DC.) Marchand e Ocotea notata (Nees & Mart.) Mez) da região sudeste do Brasil. As coletas foram realizadas na estação seca de 2016 e estação chuvosa de 2017. ± representa o erro padrão da média (n = 5 por espécie e n = 15 por estação do ano). Dois asteriscos representam diferença significativa entre as estações do ano (P < 0.05, análise de variância (ANOVA) com teste de Tukey).

Ecossistema			Órgão	Estação Seca	Estação Chuvosa
Ecossistema			Celulose/lignina
Manguezal		Folha		0.31±0.07	0.86±0.09*
Manguezal		Caule		0.36±0.08	0.78±0.06*
Restinga		Folha		0.61±0.03	0.93±0.08*
Restinga		Caule		0.24±0.04	0.53±0.07*
	Celulose/hemiceluloses
Manguezal		Folha		0.63±0.07	0.55±0.09
Manguezal		Caule		1.01±0.08	0.96±0.06
Restinga		Folha		1.54±0.03	1.70±0.08
Restinga		Caule		1.42±0.04	1.69±0.07
	Hemiceluloses/lignina
Manguezal		Folha		0.54±0.07	0.66±0.09
Manguezal		Caule		0.34±0.08	0.37±0.06
Restinga		Folha		0.22±0.03	0.29±0.08
Restinga		Caule		0.17±0.04	0.18±0.07
	Amido/lignina
Manguezal		Folha		0.08±0.001	0.10±0.001
Manguezal		Caule		0.04±0.001	0.03±0.000
Restinga		Folha		0.07±0.001	0.15±0.00*
Restinga		Caule		0.03±0.000	0.10±0.00*

[1] Editor Associado: Regina Maria de Moraes

Brasil

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Structural and non-structural carbon reservoirs dynamics in trees of coastal ecosystems (mangrove and restinga) in the face of seasonal climate variations

ABSTRACT