Does plant architectural complexity increase with increasing habitat complexity? A test with a pioneer shrub in the Brazilian Cerrado Translated title: A complexidade arquitetural de plantas aumenta com a complexidade do habitat? Um teste com um arbusto pioneiro de Cerrado

Abstract

Understanding variation in plant traits in heterogeneous habitats is important to predict responses to changing environments, but trait-environment associations are poorly known along ecological gradients. We tested the hypothesis that plant architectural complexity increases with habitat complexity along a soil fertility gradient in a Cerrado (Neotropical savanna) area in southeastern Brazil. Plant architecture and productivity (estimated as the total number of healthy infructescences) of Miconia albicans (SW.) Triana were examined in three types of vegetation which together form a natural gradient of increasing soil fertility, tree density and canopy cover: grasslands (campo sujo, CS), shrublands (cerrado sensu strico, CE) and woodlands (cerradão, CD). As expected, plants growing at the CS were shorter and had a lower branching pattern, whereas plants at the CD were the tallest. Unexpectedly, however, CD plants did not show higher architectural complexity compared to CE plants. Higher architectural similarity between CE and CD plants compared to similarity between CS and CE plants suggests reduced expression of functional architectural traits under shade. Plants growing at the CE produced more quaternary shoots, leading to a larger number of infructescences. This higher plant productivity in CE indicates that trait variation in ecological gradients is more complex than previously thought. Nematode-induced galls accounted for fruit destruction in 76.5% infructescences across physiognomies, but percentage of attack was poorly related to architectural variables. Our data suggest shade-induced limitation in M. albicans architecture, and point to complex phenotypic variation in heterogeneous habitats in Neotropical savannas.

Translated abstract

O entendimento da variação dos atributos de plantas em ambientes heterogêneos é importante para prever respostas às mudanças climáticas; entretanto, a resposta de atributos das plantas às mudanças ambientais é pouco conhecida ao longo de gradientes ecológicos. Testou-se a hipótese de que a complexidade arquitetural de Miconia albicans (SW.) Triana aumenta com a complexidade ambiental, ao longo de um gradiente de fertilidade de solo em um Cerrado no sudeste brasileiro. A arquitetura e a produtividade (estimada por meio do número total de infrutescências sadias) foram examinadas em três tipos de vegetação, que formam um gradiente de fertilidade de solo, de densidade de árvores e de cobertura vegetal: campo sujo (CS), cerrado sensu stricto (CE) e cerradão (CD). Plantas crescendo no CS foram menores e apresentaram menor complexidade arquitetural, enquanto plantas no CD foram maiores. No entanto, de forma inesperada, plantas no CD não demonstraram maior complexidade arquitetural quando comparadas às plantas de CE, e a maior similaridade arquitetural entre plantas de CE e CD, quando comparadas com plantas de CE e CS, sugere que a expressão de atributos funcionais da arquitetura é limitada sob condições de sombra. Plantas de CE produziram mais ramos quaternários e maior número de infrutescências, sendo que a maior produtividade destas plantas indica que a variação de atributos em gradientes ecológicos é mais complexa do que se pensava anteriormente. Galhas de nematóides destruíram 76,5% das infrutescências nas vegetações, mas a porcentagem de ataque não esteve fortemente correlacionada com as variáveis arquiteturais. Os resultados do presente trabalho sugerem limitação na expressão da arquitetura da planta induzida pela sombra e apontam para uma complexa variação fenotípica na colonização de ambientes heterogêneos de savanas neotropicais.