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dc.contributor.advisorFreitas, Helena Maria de Oliveira-
dc.contributor.advisorStruwe, Sten-
dc.contributor.authorMarchante, Elizabete Maria Duarte Canas-
dc.date.accessioned2009-03-11T15:52:52Z-
dc.date.available2009-03-11T15:52:52Z-
dc.date.issued2007-
dc.identifier.citationMARCHANTE, Elizabete Maria Duarte Canas - Invasion of portuguese coastal dunes by Acacia longifolia : impacts on soil ecology. Coimbra : [s.n.], 2007. Tese de doutoramento. Disponível na WWW: http://hdl.handle.net/10316/9681-
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/10316/9681-
dc.descriptionTese de doutoramento em Biologia (Ecologia) apresentada à Fac. de Ciências e Tecnologia da Univ. de Coimbraen_US
dc.description.abstractInvasion by alien species is considered one of the main threats to the world's biodiversity, causing extensive ecological, economical, and social impacts. In particular, impacts on soil ecology may be relevant, with consequences for ecosystem processes and services. In Continental Portugal, more than 15 % of the vascular flora is exotic, with about 40 % of the alien species considered potentially or actually invasive. Some of the worst invasive plants in Portugal are leguminous trees of the genus Acacia. This work aims to contribute to better understand and quantify impacts of invasive plants on ecosystem processes, considering time since invasion and impacts on the belowground sub-system. The study area is located in the São Jacinto Dunes Nature Reserve where Acacia longifolia (Andrews) Willd displays invasive behaviour. Some areas have been continuously occupied by this invasive species for more than 20 years (longinvaded areas); other areas were invaded by A. longifolia after 1995 (recently-invaded areas) and others have native vegetation (non-invaded areas). The main objectives of this thesis are: 1) to evaluate the impacts on soil of invasion by A. longifolia, and more specifically on soil C and nutrient pools, and microbial processes, in recently and longinvaded areas; 2) to evaluate the median/long-term recovery of soil properties after removal of litter layer and/or A. longifolia alone; and 3) to compare the dynamics of litter decomposition for A. longifolia and the native species Cistus salvifolius L. Both recently and long-invaded areas accumulated higher amounts of litter with greater N content and lower C/N ratios than the native areas, which correspond to a lower C/N ratio and higher potential rates of nitrification in the invaded soils. Long-term occupation by A. longifolia has significantly changed the properties of the soil with increased levels of organic C, total N and exchangeable cations resulting in higher microbial biomass, basal respiration, and β-glucosaminidase activity. However, basal respiration and microbial biomass were significantly higher in recently-invaded sites when calculated relative to organic C. Basal respiration, microbial biomass, and β- glucosaminidase showed significant correlations with organic C and moisture in the soil. Potential nitrification was correlated with litter N. Catabolic response profiles clearly discriminated invaded from non-invaded areas. The time of invasion, C content, N content, C/N ratio and litter quantity explained 37.6 % of the variance of catabolic responses. Regarding soil recovery, in long-invaded areas, removal of plants and litter resulted in a decrease by over 35 % in C and N content after four and half years. Two and half years after the beginning of the experiment, basal respiration, microbial biomass C, β- glucosaminidase activity and potential nitrification were lower both in areas where litter and/or A. longifolia were removed. In recently-invaded areas, only β-glucosaminidase activity and potential nitrification changed, showing a marked decrease after removal of both A. longifolia and litter. Processes related to N cycling showed the greatest recovery. Results show that after removal of this invasive N2-fixing tree, it may take several years before soil nutrients and processes return to pre-invasion levels. It is noteworthy that removal of the litter layer seems to facilitate the recovery of the ecosystem. Decomposition rate of A. longifolia was faster than decomposition rate of C. salvifolius, with approximately 48% and 66% of the initial litter mass remaining after 2 years, respectively. The decomposition rate was faster the first two months, decreasing considerably after that time. In general, N and lignin content, the lignin/cellulose ratio, cellulase and chitinase activity, and the number of fungal taxa, were higher in A. longifolia litter; while the C/N ratio and cellulose content were higher in C. salvifolius litter. Overall, the results reveal extensive alteration of ecosystem processes following the invasion by A. longifolia in the São Jacinto Dunes Nature Reserve. A. longifolia is transforming the invaded area, increasing the availability of limiting resources such as N, changing the C stock, and accumulating litter. In general, impacts were more evident in the surface soil; processes and pools related to the N cycle were more strongly affected than the ones related to the C cycle; and microbial parameters responded earlier to invasion by A. longifolia and to removal of the invader than did chemical pools. Because they suffer fewer changes, recently-invaded areas are more likely to achieve a successful restoration. However, some of the changes promoted by A. longifolia invasion will remain in the soil system as a hidden legacy long after the invader has been removed. A positive feedback mechanism is apparent for A. longifolia invading these coastal dunes: the invader seems to generate conditions that facilitate its own success, thus making the restoration of native plant communities increasingly difficult as the invasion continues.-
dc.description.abstractA expansão de espécies exóticas invasoras constitui uma das principais ameaças à biodiversidade a nível global, com impactes ecológicos, económicos e sociais relevantes. Em particular, os efeitos a nível do solo podem ser significativos, com consequências para os processos e serviços dos ecossistemas. Em Portugal Continental, mais de 15 % das espécies da flora vascular são plantas exóticas, das quais cerca de 40 % são consideradas pelo menos potencialmente invasoras. De entre as mais agressivas destacam-se várias espécies de árvores do género Acacia. Este trabalho pretende contribuir para o conhecimento e avaliação dos efeitos das plantas invasoras a nível dos processos dos ecossistemas, com ênfase nos efeitos no subsistema solo, e considerando o tempo que decorreu desde o início da invasão. A área de estudo localiza-se na Reserva Natural das Dunas de São Jacinto (RNDSJ) onde Acacia longifolia (Andrews) Willd tem comportamento invasor. Na RNDSJ, algumas áreas estão ocupadas continuamente por esta espécie invasora há mais de 20 anos; outras áreas foram invadidas após um incêndio ocorrido em 1995; e a restante área tem vegetação nativa. Os principais objectivos deste estudo são: 1) avaliar os efeitos da invasão por A. longifolia a nível do solo, nomeadamente das pools de C e nutrientes e processos microbianos, em áreas invadidas há mais de 20 anos e há menos de 10 anos; 2) avaliar a recuperação do sistema dunar a nível do solo a médio/longo prazo após a remoção da folhada e/ou de A. longifolia apenas; e 3) estudar a decomposição da folhada de A. longifolia e da espécie nativa Cistus salvifolius L. Considerando os efeitos de A. longifolia, a quantidade de folhada acumulada nas duas áreas invadidas é maior, mais rica em N e com C/N mais baixo do que nas áreas nativas, correspondendo com C/N mais baixo e maiores taxas de nitrificação potencial nos solos invadidos. A presença prolongada de A. longifolia promoveu alterações significativas a nível das propriedades do solo, com teores mais elevados de C orgânico, N total e catiões de troca e níveis mais elevados de biomassa e actividade microbianas e de β- glucosaminidase. No entanto, quando a biomassa microbiana e a respiração basal foram calculadas em relação a C, obtiveram-se valores mais elevados nas áreas invadidas há menos tempo. A actividade e biomassa microbianas e a β-glucosaminidase foram positivamente correlacionadas com o C e a quantidade de água no solo, enquanto a nitrificação potencial foi correlacionada com a quantidade de N na folhada. Os perfis de resposta catabólica foram diferentes nas três áreas, com as respostas respiratórias aos diferentes substratos a discriminar claramente as áreas invadidas das não invadidas. A duração da invasão, os conteúdos em C e N, a razão C/N e a quantidade de folhada explicaram 37.6 % da variabilidade das respostas catabólicas. Relativamente à recuperação do solo, nas áreas invadidas há mais de 20 anos, a remoção de A. longifolia e da folhada resultou num decréscimo > 35 % nos conteúdos de C e N após 4 anos e meio. Dois anos e meio após o início da experiência, a actividade e a biomassa microbianas, a actividade da β-glucosaminidase e a nitrificação potencial diminuíram nas áreas onde a folhada e A. longifolia foram removidas. Nas áreas invadidas há menos tempo, apenas a actividade da β-glucosaminidase e a nitrificação potencial sofreram alteração, diminuindo acentuadamente após a remoção de A. longifolia e da folhada. Os processos relacionados com o ciclo do N mostraram a maior recuperação. Os resultados mostraram que após a remoção de uma árvore fixadora de N, são necessários vários anos para que as pools de C e nutrientes e os processos microbianos recuperem para valores semelhantes aos observados antes da invasão ter ocorrido. A remoção da camada de folhada parece facilitar a recuperação do ecossistema. A taxa de decomposição de A. longifolia foi mais elevada do que a de C. salvifolius, reduzindo a massa inicial de folhada até 48% e 66%, respectivamente, após 2 anos. A taxa de decomposição foi mais rápida nos primeiros dois meses, diminuindo após esse período. Em geral, os conteúdos em N e lenhina, a razão lenhina/celulose, a actividade da celulase e quitinase, e o número de taxa fúngicos foram mais elevados na folhada de A. longifolia; pelo contrário a razão C/N e o conteúdo em celulose foram mais elevados em C. salvifolius. Globalmente, verificaram-se alterações significativas nos processos do ecossistema após a invasão por A. longifolia. Esta espécie está a transformar a área invadida, aumentando a disponibilidade de recursos tipicamente limitantes, como o N, alterando o conteúdo de C e acumulando uma camada de folhada muito maior. Em geral, os efeitos foram mais pronunciados na camada superficial de solo e nas áreas invadidas há mais tempo; os processos e pools mais relacionados com o ciclo do N foram mais afectados; e os parâmetros microbianos pareceram responder mais rapidamente à invasão por A. longifolia e à remoção da invasora do que as pools de C e nutrientes. As áreas invadidas após 1995, ao apresentarem menos alterações, têm maior probabilidade de serem restauradas com sucesso. No entanto, algumas das alterações promovidas pela invasão por A. longifolia permanecerão no solo como um legado invisível muito depois da espécie invasora ser removida.-
dc.description.sponsorshipThe present work was financially supported by Fundação para a Ciência e a Tecnologia, Ministério da Ciência, Tecnologia e Ensino Superior through grant SFRH/BD/11091/2002 to Elizabete Marchante and projects INVADER (POCTI/BSE/42335/2001) and INVADER II (POCI/AMB/61387/2004)-
dc.language.isoengen_US
dc.rightsopen accesseng
dc.subjectPlantas invasorasen_US
dc.subjectAcacia longifoliaen_US
dc.titleInvasion of Portuguese coastal dunes by Acacia longifolia : impacts on soil ecologyen_US
dc.typedoctoralThesisen_US
Appears in Collections:FCTUC Ciências da Vida - Teses de Doutoramento

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