Date of Award

6-2024

Document Type

Dissertation

Degree Name

Doctor of Philosophy in Ecology and Environmental Sciences

Department

Biology

First Advisor

Sabir Bin Muzaffar

Abstract

Understanding how indigenous plant species respond to arid environmental stressors is critical for biodiversity preservation and the development of sustainable agricultural practices in the United Arab Emirates (UAE). This study investigated the morphological and physiological aspects of the germination and early growth stages, along with the adaptation strategies of three indigenous plant species—Senna italica, Prosopis cineraria, and Tephrosia nubica. The controlled chamber experiments aimed to subject the three selected indigenous species to elevated CO2 (400 ppm ambient to 800 ppm) and temperature (35°C ambient to 50°C) for simulating future atmospheric carbon dioxide (CO2) and temperature scenarios. The experiments quantitatively assessed changes in germination rates, seedling biomass accumulation, root and shoot length, and physiological stress markers, alongside hormonal analyses to understand the underlying mechanisms of adaptation or stress response. The analyses revealed a range of responses of the three species. Senna italica displayed a robust increase in germination rate by approximately 25% and seedling root elongation by 15% under elevated CO2, suggesting a potential carbon fertilization effect. Prosopis cineraria showed a significant enhancement in both germination rate and early seedling growth (20% increase in shoot length and 18% in biomass) primarily under combined elevated CO2 and temperature conditions, indicating a synergistic adaptation to both stressors. Tephrosia nubica exhibited a mixed response upon exposure to elevated CO2 levels, demonstrating a moderate increase in germination success by 10% but a negligible change in seedling growth parameters. These findings highlight the species-specific adaptive capacities and potential vulnerabilities of the three species under changing climatic conditions and emphasize the prediction of the ecological responses to global climate change. The implications of these findings can help inform targeted conservation strategies and enhance the resilience of agricultural systems in arid environments.

Arabic Abstract


إنبات ونمو النباتات المحلية في دولة الإمارات العربية المتحدة: التأثيرات المجتمعة لارتفاع ثاني أكسيد الكربون ودرجة الحرارة

إن فهم كيفية استجابة أنواع النباتات المحلية للضغوط البيئية القاحلة أمر بالغ الأهمية للحفاظ على التنوع البيولوجي وتطوير الممارسات الزراعية المستدامة في دولة الإمارات العربية المتحدة. يبحث هذا الدراسة في الجوانب المورفولوجية والفسيولوجية لمراحل الإنبات والنمو المبكر، إلى جانب استراتيجيات التكيف لثلاثة أنواع من النباتات المحلية - Senna italica و Prosopis cineraria و Tephrosia nubica. تهدف تجارب الغرفة الخاضعة للرقابة إلى إخضاع الأنواع المحلية الثلاثة المختارة لثاني أكسيد الكربون المرتفع (400 جزء في المليون إلى 800 جزء في المليون) ودرجة الحرارة (35 درجة مئوية إلى 50 درجة مئوية) لمحاكاة ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي (CO₂) وسيناريوهات درجة الحرارة في المستقبل. قيّمت التجارب التغيرات الكمية في معدلات الإنبات، وتراكم الكتلة الحيوية للشتلات، وطول الجذر والبراعم، وعلامات الإجهاد الفسيولوجي، إلى جانب التحليلات الهرمونية لفهم الآليات الأساسية للتكيف أو الاستجابة للضغط. كشفت التحليلات عن مجموعة من الاستجابات للأنواع الثلاثة.

أظهرت نباتات Senna italica زيادة قوية في معدل الإنبات بنسبة 25% تقريباً واستطالة جذر الشتلات بنسبة 15% في ظل ارتفاع ثاني أكسيد الكربون، مما يشير إلى تأثير محتمل للتخصيب بالكربون. أظهر Prosopis cineraria تحسناً كبيراً في كل من معدل الإنبات ونمو البادرات المبكرة (زيادة بنسبة 20% في طول البراعم و18% في الكتلة الحيوية) في المقام الأول في ظل ظروف ارتفاع ثاني أكسيد الكربون ودرجة الحرارة مجتمعة، مما يشير إلى التكيف التآزري مع كلا الضغوط. أظهرت Tephrosia nubica استجابة متباينة عند التعرض لمستويات مرتفعة من ثاني أكسيد الكربون، مما يدل على زيادة معتدلة في نجاح الإنبات بنسبة 10% ولكن تغيراً ضئيلاً في معايير نمو البادرات. تسلط هذه النتائج الضوء على القدرات التكيفية الخاصة بالأنواع ونقاط الضعف المحتملة للأنواع الثلاثة في ظل الظروف المناخية المتغيرة وتؤكد على التنبؤ بالاستجابات البيئية لتغير المناخ العالمي. يمكن أن تساعد الآثار المترتبة على هذه النتائج في توجيه استراتيجيات الحفظ المستهدفة وتعزيز مرونة النظم الزراعية في البيئات القاحلة.

Download

Share

COinS