Ainda que o conhecimento sobre a flora e a ecologia do cerrado tenha sido consideravelmente ampliado nas últimas décadas, persistem dificuldades relacionadas com a caracterização estrutural das fitofisionomias e pouco se sabe sobre as transformações fisionômicas que ocorrem nesta vegetação ao longo do tempo em áreas protegidas. Adicionalmente, mediante as mudanças climáticas, surgiu a demanda de quantificação de fitomassa e estoque de carbono em formações vegetais, entre os quais o cerrado. Os objetivos deste estudo foram: a) verificar se a classificação fisionômica de três fisionomias de cerrado reflete diferenças florísticas e estruturais; b) caracterizar a dinâmica espaço-temporal das fisionomias de cerrado; c) quantificar a fitomassa dessa vegetação e sua contribuição para estoque de carbono; d) avaliar a aplicabilidade de dados de sensoriamento remoto para estimar a fitomassa do cerrado. A pesquisa foi desenvolvida na Estação Ecológica de Assis (EEcA) localizada no estado de São Paulo. O cerrado típico, cerrado denso e cerradão foram caracterizados florística e estruturalmente e comparados para verificar se podem ser considerados distintos. Foram alocadas 30 parcelas de 20 x 50 m, sendo 10 parcelas para cada um dos tipos fisionômicos. Os indivíduos de espécies lenhosas com DAP \'> OU =\' 5 cm foram identificados e medidos. As fisionomias mostraram-se estruturalmente distintas, em classes de densidade, área basal e altura média das árvores e o melhor descritor para classificá-las, por ser pouco variável com o critério de inclusão, é a área basal (\'M POT.2\'/ha). Floristicamente, há diferenças apenas entre o cerradão e as fisionomias savânicas. Analisou-se a dinâmica espaço-temporal das fisionomias de cerrado, ao longo de 44 anos, com base em aerofotos (1962, 1984 e 1994) e imagens QuickBird (2006). Após a criação da unidade de conservação e devido à suspensão das atividades antrópicas (fogo e agropecuária), tem ocorrido um adensamento da vegetação, em que áreas de campo foram ocupadas por fisionomias de maior fitomassa, o cerradão correspondendo, em 2006, 91,43% da EEcA. Analisou-se, em particular, a oscilação na área ocupada por uma espécie invasora de samambaia (Pteridium arachnoideum). As imagens de 1994 e 2006 mostram que espécies arbóreas estão aumentando em densidade e cobertura em meio às manchas de samambaias e, em campo, constatou-se que a fitomassa das samambaias está diminuindo consideravelmente sob as copas das árvores. A fitomassa do cerrado stricto sensu e cerradão da EEcA foi estimada por meio de equações alométricas. Utilizaram-se parcelas de 20 x 40 m, sendo 20 parcelas para cada fitofisionomia. Utilizou-se regressão robusta com reamostragem Bootstrap para explorar as relações entre a fitomassa aérea do cerrado e as imagens do QuickBird e TM/Landsat, índices espectrais de vegetação (IV), componentes principais (CP), modelo linear de mistura espectral (MLME). Na EEcA, os valores médios de fitomassa aérea (23,22 Mg/ha) e total (28,88 Mg/ha) do cerrado stricto sensu foram próximos aos descritos na literatura para o cerrado do Brasil Central e os valores médios de fitomassa aérea (98,18 Mg/ha) e total (118,36 Mg/ha) do cerradão aproximaramse aos descritos para florestas estacionais. As bandas espectrais dos sensores QuickBird e TM apresentaram correlações fracas a moderadas com a fitomassa aérea de cerrado. As transformações espectrais (IV e CP) melhoram, em geral, a predição da fitomassa aérea de cerrado, contudo as correlações se mantiveram entre fracas e moderadas. / Even though knowledge on the ecology and flora of cerrado vegetation has considerably improved in recent years, gaps are still remaining on structural differentiation of the cerrado physiognomies and few is known about cerrado vegetation dynamics after protection from human pressure. In addition, before the climate changes, phytomass and carbon storage quantification has been a new challenge for different vegetation types, including the cerrado physiognomies. The present study was carried out with the aim of a) to characterize three cerrado physiognomies to verify if they are structurally and floristically distinct; b) to analyze the vegetation dynamics in time and space, to verify if the vegetation is undergoing a sucessional process, whose structural climax will be a forest physiognomy; c) to quantify phytomass in different physiognomies and their contribution to carbon stock; and d) to assess the application of remote sensing techniques to estimate the cerrado phytomass in large scale. This study was carried out at Assis Ecological Station (EEcA), located in the southwestern São Paulo state, Brazil. This protected area preserves one of the few brazilian cerrado (savanna) biome remnants in the State. Three distinct physiognomic types of cerrado (typical cerrado, dense cerrado and woodland cerrado) were floristically and structurally characterized and submitted to comparative analyses to verify if they can, or not, be considered as separate vegetation types within the cerrado gradient. Thirty permanent plots (20 x 50 m each) were set, ten in every cerrado type, and all woody individuals with DBH \'> OR =\' 5 cm were measured and identified. The three types of cerrado under comparison are structurally distinct in terms of density, medium height and basal area (\'M POT.2/ha), the last being considered as the best and more precise descriptor to classify the physiognomies of the cerrado vegetation. The woodland cerrado is also distinct by its flora, but the two open physiognomies (dense cerrado and cerrado stricto sensu) are floristically very similar. The dynamics of the vegetation types along 44 years in the studied area was analyzed by using aerial photographs (1962, 1984 and 1994) and QuickBird images (2006). After protection from human pressures (fire and agriculture), the woody vegetation density and phytomass has continuously increased, with open physiognomies tending to disappear and woodland cerrado replacing them. Surprisingly, the area covered by the invasive fern Pteridium arachnoideum has also decreased, replaced by sparse or clustered trees. The cerrado phytomass was estimated by allometric equations. Forty plots (20 x 40 m each) were used, twenty in every cerrado type - cerrado stricto sensu and woodland cerrado. Robust Regression and Bootstrap methods were used to explore relationships between aboveground cerrado phytomass and remote sensing data of QuickBird and Landsat Thematic Mapper (TM) sensors (spectral bands, vegetation index - VI, principal components - PC, linear spectral mixture model LSMM). Valors of medium phytomass obtained for the cerrado stricto sensu at Assis Ecological Station were close to those described in the literature for Central Brazilian cerrado. The valors of medium phytomass of the woodland cerrado were close to those described for seasonal forests. Spectral bands of QuickBird and TM sensors presented weak to moderate correlations with the aboveground cerrado phytomass. In general, spectral transformations (VI and PC) improved the prediction of the cerrado phytomass, however the correlation remained from weak to moderate.

Orientador: Carlos Alfredo Joly / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-10T11:35:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_SilvanaCristinaPereiraMunizde_D.pdf: 1575660 bytes, checksum: 98a9f7bfb573c6e75828a881cb9c32dd (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O banco de sementes da comunidade, a estrutura e a dinâmica populacional de espécies de diferentes grupos ecológicos, definidos de acordo com a tolerância à sombra, foram avaliados em um trecho de Floresta Ombrófila Densa Submontana. Os objetivos do estudo foram investigar a dinâmica, composição e as características das espécies presentes no banco de sementes; descrever a estrutura e a dinâmica populacional das seguintes espécies arbóreas: i) três colonizadoras de bordas e clareiras - Alseis floribunda, Bathysa australis e Rapanea hermogenesii; iii) três típicas de dossel - Chrysophyllum viride, Quiina glaziovii e Tetrastylidium grandifolium; iii) seis típicas de subosque - Eugenia cuprea, Garcinia gardneriana, Guapira opposita, Handroanthus serratifolius, Inga marginata e Rudgea jasminoides. A área de estudo localiza-se no interior de uma parcela permanente de 10 ha, subdividida em 256 sub-parcelas de 20 x 20 m, instalada no Parque Estadual de Carlos Botelho (24°00¿ a 24°15¿S, 47°45¿ a 48°10¿W), município de Sete Barras, São Paulo. Foram sorteadas 25 sub-parcelas, em cada uma das quais foram coletadas três amostras de solo de 0,25 x 0,25 m, com 0,05 m de profundidade, em março e setembro de 2004 e 2005. As amostras foram incubadas por seis meses, em casa de vegetação sob 70% da luminosidade total. Nas subparcelas sorteadas todos os indivíduos das espécies escolhidas, com altura > 3 cm, foram etiquetados e tiveram registrados a altura e o diâmetro do caule no nível do solo (DAS), em 2004 e 2005. Analisou-se a distribuição dos indivíduos em classes de DAS e altura e calculou-se: coeficiente de Gini, mortalidade, recrutamento e crescimento. Do banco, germinaram 3.204 sementes (170,9 ± 42,6 sem.m-2), de 93 espécies. Dentre as espécies árboreas germinadas, 21 (97,0% do total de sementes germinadas) são intolerantes à sombra e 13 (3,0% do total de sementes germinadas) são tolerantes. Os resultados confirmaram a hipótese de que as espécies arbustivas e arbóreas do banco de sementes desta formação florestal são, predominantemente, intolerantes à sombra e zoocóricas. Em relação às estruturas de tamanho, mais de 60% de todos os indivíduos concentraram-se na classe de menor tamanho e todas as espécies apresentaram valores de Coeficiente de Gini superiores a 0,49, indicando baixa equabilidade de tamanhos (alta hierarquia). Apenas duas espécies apresentaram incremento populacional no período, ambas de subosque - Inga marginata (0,04) e Rudgea jasminoides (0,05) e os maiores descréscimos foram de Chrysophyllum viride (-0,17) e Tetrastylidium grandifolium (-0,12), devido a altas taxas de mortalidade e baixo recrutamento. O crescimento em altura e diâmetro não diferiu entre os grupos ecológicos. No entanto, foi observada uma tendência de maior crescimento em altura e diâmetro com o aumento da classe de tamanho para todas as espécies. Portanto, não foi possível estabelecer uma relação direta entre a estrutura de tamanho e tolerância à sombra para as populações estudadas e os descritores de dinâmica utilizados. Mortalidade, recrutamento e crescimento não indicaram diferenças entre os grupos ecológicos que justifiquem a separação das espécies realizada a priori, reforçando a idéia que os agrupamentos de espécies mascaram diferenças inter e intra-específicas / Abstract: The community seed bank, the structure and population dynamics of species belonging to different ecological groups, defined according to their shade tolerance, were evaluated on a stand of Submontane Ombrophilous Dense Forest. The aims of this study were to investigate the dynamics, composition and characteristics of the species present in the seed bank; to describe the structure and the population dynamics of the following tree species: i) three edge and gap colonizers - Alseis floribunda, Bathysa australis, Rapanea hermogenesii; ii) three typical of the canopy - Chrysophyllum viride, Quiina glaziovii and Tetrastylidium grandifolium; iii) six typical of the understory - Eugenia cuprea, Garcinia gardneriana, Guapira opposita, Handroanthus serratifolius, Inga marginata and Rudgea jasminoides. The studied area is located within a 10 ha permanent plot, subdivided into 256 20 X 20 m sub-plots, installed in the Carlos Botelho State Park 24°00¿ a 24°15¿S, 47°45¿ a 48°10¿W), Sete Barras municipality, São Paulo state. Twenty-five sub-plots were randomly selected, and in each of these sub-plots three 0.25 X 0.25m soil samples, 0.05 m deep, were collected, in March and September 2004 and 2005. Those samples were incubated for six months, in a green house, under 70% of total light. In the selected subplots all individuals of the chosen species that were _ 3 cm in height, were tagged and measured for their height and trunk diameter at ground level (DGL), in both years. Distribution of individuals among DGL and height classes was analyzed and Gini coefficient (G), mortality, recruitment and growth rate were calculated. 3,204 seeds from the seed bank germinated (170,9 ± 42,6 seeds.m-2), of 93 species. From the tree species that germinated, 21 (97% of the total germinated seeds) are shade intolerant and 13 (3% of the total germinated seeds) are shade tolerant. The results confirm the hypothesis that shrub and tree species that form seed bank in this specific type of forest are predominantly shade intolerant and zoocoric. Concerning size structures, more than 60% of all individuals were concentrated in the smallest size class and all species presented Gini Coefficient higher than 0.49, indicating low size evenness (high hierarchy). Only two species showed population increment in the period, both from the understory, Inga marginata (0.04) and Rudgea jasminoides (0.05) and the most expressive decrease were found in Chrysophyllum viride (-0.17) e Tetrastylidium grandifolium (-0.12), due to high mortality rate and low recruitment. Height and diameter growth did not differ among the ecological groups. However, it was observed a tendency for an increased height and diameter growth related to increase in the size class for all species. Hence, it was not possible to establish a direct relation between size structure and shade tolerance for the studied populations and the dynamics descriptors used. Mortality, recruitment and growth, did not indicate differences among the ecological groups that justify the division of species done a priori, reinforcing the idea that species grouping conceal inter and intra-specific differences / Doutorado / Biologia Vegetal / Doutor em Biologia Vegetal

Orientador: Fernando Roberto Martins / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-15T08:37:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferreira_FelipeSegala_M.pdf: 3032764 bytes, checksum: 14873f09af292592e665a79312fb9c77 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A distribuição das espécies nos ecossistemas florestais tropicais envolve complexas e múltiplas interações com o ambiente. A heterogeneidade ambiental pode favorecer a coexistência das espécies por criar diferentes oportunidades de nichos. Por meio dos padrões da estrutura da comunidade é possível distinguir entre os prováveis tipos de modelos de montagem da comunidade, o determinístico e o estocástico. Investigamos se em microescala a estrutura de uma comunidade de árvores estaria condicionada ao determinismo da heterogeneidade ambiental. Descrevemos a estrutura da comunidade por meio da riqueza de espécies, do índice de concentração de Simpson, da densidade e da área basal. Representamos a heterogeneidade ambiental pelo índice de convexidade (IC), pela profundidade do solo e pela percentagem de rochas expostas na superfície (rochosidade). Analisamos os dados por meio de correlações espaciais e não espaciais. Utilizamos o teste t modificado por Cliff & Ord para testar a diferença de médias entre conjuntos de dados autocorrelacionados A riqueza de espécies exibiu uma estrutura espacial que se correlacionou negativamente com a estrutura espacial do IC. A densidade não exibiu estrutura espacial, mas correlacionou-se negativamente com o IC. Não houve diferença entre as médias da riqueza de espécies, do índice de concentração de Simpson, da densidade e da área basal entre as subcomunidades côncava e convexa. A densidade média foi significativamente maior na subcomunidade côncava em relação à convexa. A profundidade do solo e a rochosidade não mostraram influência na estrutura da comunidade. Nossos resultados sugerem que a variação microtopográfica associada à sazonalidade do clima pode ter determinado a estrutura da comunidade. / Abstract: Processes of species distribution in tropical ecosystems encompass complex and multiple interactions with the environment. Environmental heterogeneity permits the coexistence of species because it creates different niche opportunities. Through the patterns revealed in the community structure it is possible to distinguish between the most likely types of community assembly, the deterministic or stochastic. We investigated whether the community structure is related to environmental determinism in microscale. We described the community structure through species richness, Simpson's index of concentration, density and basal area; and the environmental heterogeneity through microtopography variation, soil depth and rockiness. We performed spatial and non-spatial correlations and use t-test modified by Cliff & Ord to test for average differences in autocorrelated data sets. Species richness exhibited a spatial structure that correlated negatively with microtopography. Density did not exhibit spatial structure, but was positively correlated with microtopography. There was no difference between species richness of concave and convex subcommunities. Average density was greater in concave than in convex subcommunity. Soil depth and rockiness did not influence community structure. Our results suggest that the microtopography variation associated with the climate seasonality can have determined the structure of the community. / Mestrado / Biologia Vegetal / Mestre em Biologia Vegetal

Ainda que o conhecimento sobre a flora e a ecologia do cerrado tenha sido consideravelmente ampliado nas últimas décadas, persistem dificuldades relacionadas com a caracterização estrutural das fitofisionomias e pouco se sabe sobre as transformações fisionômicas que ocorrem nesta vegetação ao longo do tempo em áreas protegidas. Adicionalmente, mediante as mudanças climáticas, surgiu a demanda de quantificação de fitomassa e estoque de carbono em formações vegetais, entre os quais o cerrado. Os objetivos deste estudo foram: a) verificar se a classificação fisionômica de três fisionomias de cerrado reflete diferenças florísticas e estruturais; b) caracterizar a dinâmica espaço-temporal das fisionomias de cerrado; c) quantificar a fitomassa dessa vegetação e sua contribuição para estoque de carbono; d) avaliar a aplicabilidade de dados de sensoriamento remoto para estimar a fitomassa do cerrado. A pesquisa foi desenvolvida na Estação Ecológica de Assis (EEcA) localizada no estado de São Paulo. O cerrado típico, cerrado denso e cerradão foram caracterizados florística e estruturalmente e comparados para verificar se podem ser considerados distintos. Foram alocadas 30 parcelas de 20 x 50 m, sendo 10 parcelas para cada um dos tipos fisionômicos. Os indivíduos de espécies lenhosas com DAP \'> OU =\' 5 cm foram identificados e medidos. As fisionomias mostraram-se estruturalmente distintas, em classes de densidade, área basal e altura média das árvores e o melhor descritor para classificá-las, por ser pouco variável com o critério de inclusão, é a área basal (\'M POT.2\'/ha). Floristicamente, há diferenças apenas entre o cerradão e as fisionomias savânicas. Analisou-se a dinâmica espaço-temporal das fisionomias de cerrado, ao longo de 44 anos, com base em aerofotos (1962, 1984 e 1994) e imagens QuickBird (2006). Após a criação da unidade de conservação e devido à suspensão das atividades antrópicas (fogo e agropecuária), tem ocorrido um adensamento da vegetação, em que áreas de campo foram ocupadas por fisionomias de maior fitomassa, o cerradão correspondendo, em 2006, 91,43% da EEcA. Analisou-se, em particular, a oscilação na área ocupada por uma espécie invasora de samambaia (Pteridium arachnoideum). As imagens de 1994 e 2006 mostram que espécies arbóreas estão aumentando em densidade e cobertura em meio às manchas de samambaias e, em campo, constatou-se que a fitomassa das samambaias está diminuindo consideravelmente sob as copas das árvores. A fitomassa do cerrado stricto sensu e cerradão da EEcA foi estimada por meio de equações alométricas. Utilizaram-se parcelas de 20 x 40 m, sendo 20 parcelas para cada fitofisionomia. Utilizou-se regressão robusta com reamostragem Bootstrap para explorar as relações entre a fitomassa aérea do cerrado e as imagens do QuickBird e TM/Landsat, índices espectrais de vegetação (IV), componentes principais (CP), modelo linear de mistura espectral (MLME). Na EEcA, os valores médios de fitomassa aérea (23,22 Mg/ha) e total (28,88 Mg/ha) do cerrado stricto sensu foram próximos aos descritos na literatura para o cerrado do Brasil Central e os valores médios de fitomassa aérea (98,18 Mg/ha) e total (118,36 Mg/ha) do cerradão aproximaramse aos descritos para florestas estacionais. As bandas espectrais dos sensores QuickBird e TM apresentaram correlações fracas a moderadas com a fitomassa aérea de cerrado. As transformações espectrais (IV e CP) melhoram, em geral, a predição da fitomassa aérea de cerrado, contudo as correlações se mantiveram entre fracas e moderadas. / Even though knowledge on the ecology and flora of cerrado vegetation has considerably improved in recent years, gaps are still remaining on structural differentiation of the cerrado physiognomies and few is known about cerrado vegetation dynamics after protection from human pressure. In addition, before the climate changes, phytomass and carbon storage quantification has been a new challenge for different vegetation types, including the cerrado physiognomies. The present study was carried out with the aim of a) to characterize three cerrado physiognomies to verify if they are structurally and floristically distinct; b) to analyze the vegetation dynamics in time and space, to verify if the vegetation is undergoing a sucessional process, whose structural climax will be a forest physiognomy; c) to quantify phytomass in different physiognomies and their contribution to carbon stock; and d) to assess the application of remote sensing techniques to estimate the cerrado phytomass in large scale. This study was carried out at Assis Ecological Station (EEcA), located in the southwestern São Paulo state, Brazil. This protected area preserves one of the few brazilian cerrado (savanna) biome remnants in the State. Three distinct physiognomic types of cerrado (typical cerrado, dense cerrado and woodland cerrado) were floristically and structurally characterized and submitted to comparative analyses to verify if they can, or not, be considered as separate vegetation types within the cerrado gradient. Thirty permanent plots (20 x 50 m each) were set, ten in every cerrado type, and all woody individuals with DBH \'> OR =\' 5 cm were measured and identified. The three types of cerrado under comparison are structurally distinct in terms of density, medium height and basal area (\'M POT.2/ha), the last being considered as the best and more precise descriptor to classify the physiognomies of the cerrado vegetation. The woodland cerrado is also distinct by its flora, but the two open physiognomies (dense cerrado and cerrado stricto sensu) are floristically very similar. The dynamics of the vegetation types along 44 years in the studied area was analyzed by using aerial photographs (1962, 1984 and 1994) and QuickBird images (2006). After protection from human pressures (fire and agriculture), the woody vegetation density and phytomass has continuously increased, with open physiognomies tending to disappear and woodland cerrado replacing them. Surprisingly, the area covered by the invasive fern Pteridium arachnoideum has also decreased, replaced by sparse or clustered trees. The cerrado phytomass was estimated by allometric equations. Forty plots (20 x 40 m each) were used, twenty in every cerrado type - cerrado stricto sensu and woodland cerrado. Robust Regression and Bootstrap methods were used to explore relationships between aboveground cerrado phytomass and remote sensing data of QuickBird and Landsat Thematic Mapper (TM) sensors (spectral bands, vegetation index - VI, principal components - PC, linear spectral mixture model LSMM). Valors of medium phytomass obtained for the cerrado stricto sensu at Assis Ecological Station were close to those described in the literature for Central Brazilian cerrado. The valors of medium phytomass of the woodland cerrado were close to those described for seasonal forests. Spectral bands of QuickBird and TM sensors presented weak to moderate correlations with the aboveground cerrado phytomass. In general, spectral transformations (VI and PC) improved the prediction of the cerrado phytomass, however the correlation remained from weak to moderate.

Orientador: Ricardo Ribeiro Rodrigues / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-27T08:12:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barreto_TiagoEgydio_D.pdf: 8134501 bytes, checksum: c12818f7df9316d4b24cad1607c7fcd5 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Neste estudo, buscamos compreender se a comunidade arbórea em remanescente de Floresta Estacional Semidecidual com pouca perturbação antrópica, mas situado em uma paisagem com alto grau de ocupação agrícola e com poucos remanescentes de vegetação nativa, mantém suas características quanto à sua estrutura ao longo do tempo e do espaço e como a heterogeneidade ambiental do solo e a estrutura do dossel afetam os descritores de estrutura e dinâmica da floresta. Para isto investigamos o padrão e os processos ecológicos que influenciam a estrutura e a dinâmica temporal da comunidade arbórea da Estação Ecológica dos Caetetus, município de Gália, São Paulo, Brasil em uma parcela permanente de 10,24 ha, dividida em 256 sub-parcelas. No primeiro capítulo descrevemos os padrões da estrutura e dinâmica e avaliamos como estes parâmetros se modificam ao longo do tempo. Levantamos os dados florísticos, mapeamos, mensuramos o diâmetro na altura do peito (DAP) de todos os indivíduos com DAP ? 4,8 cm, avaliamos os ingressantes e aqueles que morreram, em três censos realizados (T0 - 2002/2003; T1 - 2004/2005 e; T2 - 2010). Com dados dos descritores da estrutura, da composição e das taxas demográficas, testamos se houve mudanças nestes descritores da comunidade ao longo do tempo. Por fim, avaliamos se os padrões observados se enquadravam nos pressupostos da teoria de dinâmica de clareiras fruto de ocorrência de distúrbios pretéritos ou do ponto de vista teórico das mudanças na ecologia das florestas tropicais. Encontramos que os valores de estrutura e dos descritores demográficos foram altamente dinâmicos e tiveram dois padrões distintos, um entre T0-T1, que foi relacionado a regeneração da floresta, e outro entre T1-T2, em que as perdas de estrutura foram associadas a distúrbios naturais. Concluimos que a dinâmica da estrutura deste trecho de floresta está relacionado à dinâmica de clareiras fruto de ocorrência de distúrbios pretéritos ou atuais. No segundo capítulo investigamos como atributos a estrutura do dossel, aspectos nutricionais do solo e a estrutura do solo relacionado à retenção hídrica relacionam-se aos descritores de demografia e da estrutura da floresta. Avaliamos o papel da heterogeneidade ambiental para escala da parcela na organização da comunidade para dois critérios de inclusão de tamanho de árvores, o primeiro para DAP ? 4,8 cm e o segundo para DAP ? 20 cm. Calculamos os valores dos respectivos descritores da comunidade para cada sub-parcela e obtivemos, a partir do banco de dados do projeto parcela permanente, dados dos atributos do solo e da estrutura do dossel mencionados. Desenvolvemos modelos de regressão linear e múltipla para avaliar como solo e luz afetam a comunidade e depois avaliamos a significância de cada variável explanatória sobre os modelos estudados. Para o critério de inclusão de DAP ? 4,8 cm, os modelos estocásticos prevaleceram e, em alguns casos, os modelos com luz e o solo foram os que tiveram melhor ajuste. Para o critério de inclusão de DAP ? 20 cm, os modelos de luz e solos foram os mais importantes. Em síntese, pode ser dito que aspectos nutricionais do solo foram importantes para explicar os descritores da estrutura da floresta e que a estrutura do dossel atuou tanto na estrutura da floresta como nos descritores demográficos. Com este estudo conseguimos entender que houve mudanças na estrutura da floresta para o período de tempo estudado, principalmente para os indivíduos do dossel, e que estas características possivelmente estão associadas a distúrbios naturais atuais e pretéritos que vem atingido à floresta ao longo do tempo e que tantos processos estocásticos como determinísticos são importantes na organização da comunidade de FES ao longo do espaço / Abstract: In this study, we aimed to understand whether the tree community the remaining of semideciduous seasonal forests with little human disturbance, but situated in a landscape with high agricultural occupation and with few remaining native vegetation, maintains its characteristics related to its structure over time and space, and how the environmental heterogeneity of the soil and the canopy structure affect the structure and forest dynamics descriptors. For this we investigate the pattern and ecological processes that influence the structure and the dynamics of the tree community of the Ecological Station Caetetus, Gália, São Paulo, Brazil in a permanent plot of 10.24 ha, divided into 256 sub-plots. In the first section we describe the structure and dynamics of patterns and evaluate how these parameters change over time. Raise the floristic data, mapped, we measure the diameter at breast height (DBH) of all individuals with DBH ? 4.8 cm, evaluated the recruits and those who died in three censuses conducted (T0 - 2002/2003; T1 - 2004/2005 and T2 - 2010). With data structure descriptors and demographic rates, we tested whether there were changes in these community over time. Finally, we assessed whether the observed patterns to fit the dynamic theory of assumptions clearings result of occurrence of preterite disturbances or with the theoretical point of view of changes in the ecology of tropical forests. Finally, we assessed whether the observed patterns would fit within the assumptions of the theory of dynamic gaps or theoretical point of view the changing in the ecology of tropical forests. We found that the values of the demographic rates and forest structure descriptors were highly dynamics. Two distinct patterns were detected, the first in T0-T1 and the second in T1-T2. The changes occurred between T0-T1 were related to forest regeneration, according to the assumption of the theory of the gap dynamics and the changes observed between T1-T2 were associated with occurrences of natural disturbances. In the second chapter investigated how attributes the canopy structure, nutritional aspects of the soil and the soil structure related to water retention relate to demographic descriptors and forest structure. We evaluated the role of environmental heterogeneity to scale the plot in community organization for two inclusion criteria of size trees, the first to DBH ? 4.8 cm and the second for DBH ? 20 cm. We calculate the values of the community descriptors for each sub-plot and got from the database of the Permanent Plot Project data of soil and light. We develop models of multiple and linear regression to assess how soil and light affect the community and then we studied the impacts of each explanatory variable on the models studied. For the inclusion criterion of dbh ? 4.8 cm the stochastic models prevailed for the most community descriptors and in some cases models with light and soil had the best fit. For the DBH ? 20 cm the models of light and soil were the most important. In summary, the nutritional aspects of soil were important in explaining the descriptors of the forest structure and light acted in both forest structure and demographic descriptors. In summary it can be said that nutritional soil aspects were important to explain the forest structure descriptors and the canopy structure served both in forest structure as in demographic descriptors. With this study we can understand that there were changes in forest structure for the study period, mainly for canopy individuals, and that these characteristics are possibly associated with current and past tenses natural disturbances that comes reached the forest over time and that stochastic and deterministic processes are important in organizing the FES community over space / Doutorado / Biologia Vegetal / Doutor em Biologia Vegetal

Uma questão que ainda instiga discussões na literatura ecológica é como explicar a coocorrência dinâmica e milenar de formações florestais e campestres sob um mesmo regime climático que tende a favorecer as primeiras, como ocorre atualmente com mosaicos florestacampo no sul do Brasil. A partir de meados do século XX, têm-se evidenciado um fenômeno mundial de avanço de elementos lenhosos sobre áreas abertas. Neste sentido, a modelagem dos processos ecológicos envolvidos na manutenção de ambas as formações numa escala de paisagem permite o esclarecimento dos mecanismos que atuam na manutenção dessa coexistência até o presente e permite prever estados futuros diante dos prognósticos de drásticas alterações climáticas globais já nas próximas décadas. Para tanto, desenvolveu-se um modelo espacialmente explícito (2D-aDGVM) que agrega um Modelo Adaptativo Global de Dinâmica de Vegetação (aDGVM) e ainda inclui heterogeneidades topográficas, propagação do fogo e dispersão de sementes. Este modelo busca satisfazer a necessidade de modelagem mais realista de processos biofísicos, fisiológicos e demográficos na escala de indivíduos e relacionados de forma adaptativa às variações ambientais e aos regimes de distúrbios, ao mesmo tempo que agrega importantes processos ecológicos espaciais, até então pouco ou nada abordados por esse grupo de modelos numa escala de paisagem. Com este modelo, avaliaram-se os efeitos das variações topográficas da radiação solar incidente e destas nos mecanismos de interação (feedbacks) positiva e negativa que surgem daqueles processos na escala de indivíduos e que definem localmente os limites da coexistência entre elementos arbóreos e herbáceos. Ainda, foram analisados os efeitos do aumento da temperatura, precipitação e CO2 atmosférico, desde o período pré-industrial até projeções futuras para as próximas décadas, na performance das diferentes fisiologias envolvidas, bem como no balanço daquelas interações entre as mesmas e, finalmente, na sensibilidade da dinâmica dos mosaicos floresta-campo. Os resultados evidenciaram que, sob o regime climático vigente, uma coexistência relativamente estável entre floresta e campo numa mesma paisagem é mantida por uma alta freqüência de distúrbios, que por sua vez, resulta do forte feedback positivo do acúmulo de biomassa inflamável da vegetação campestre na intensidade do fogo, proporcionado pela condição altamente produtiva do atual clima mesotérmico. Por outro lado, intensificadas pela declividade do terreno, as heterogeneidades espaciais afetaram o balanço dessas interações, interferindo nos padrões espaço-temporais relacionados ao comportamento do fogo e dependentes da densidade de elementos arbóreos. Ainda, tanto esses efeitos observados na escala das manchas de vegetação, como o arranjo espacial inicial das mesmas na paisagem, afetaram as taxas de expansão florestal. Em outras palavras, a manutenção da coexistência de duas formações vegetais constituídas por elementos de inerente assimetria competitiva é possível pela manutenção de uma maior conectividade daquela que propicia o distúrbio, superando a vantagem da outra, que por sua vez é dependente da densidade dos indivíduos. Numa escala de paisagem, isto causa a manutenção de uma baixa conectividade entre as manchas florestais, propiciando sua relativa estabilidade num contexto de dispersão predominante a curtas distâncias. Contudo, embora ambos os sistemas tenham apresentado incremento no crescimento, produtividade e fecundidade, observou-se uma sensibilidade maior no sentido de aumento das taxas de avanço florestal em resposta às projeções climáticas futuras, principalmente nos próximos 90 anos, mesmo na presença do fogo. Isto seria proporcionado pela vantagem fotossintética das árvores-C3 sobre gramíneas-C4 na presença do fogo sob altas concentrações de CO2 atmosférico. Por fim, uma abordagem mais sistêmica dos mosaicos como estados alternativos mostrou ser adequada para o entendimento dos mecanismos que propiciam essa coexistência dinâmica na paisagem. / A longstanding problem in ecology is how to explain the coexistence over thousands of years of forests and natural grasslands under the same climatic regime, which favors the first, such as in forest-grasslands mosaics in South Brazil. Since the middle of the 20th century, a worldwide bush encroachment phenomenon of woody invasion in open vegetation has been threatening this relatively stable coexistence. In this sense, modelling ecological processes that arbitrate the maintenance of both vegetation formations at the landscape scale allows a better understanding of the mechanisms behind the maintenance of this coexistence, as well as predictions of future states under projections of drastic climate change over the next decades. For this, we developed a bidimensional spatial explicit model (2D-aDGVM) that aggregates an adaptive Global Vegetation Model (aDGVM), which includes topographic heterogeneity, fire spread and seed dispersal. The model aims at fulfilling the need for a more realistic representation of biophysical, physiological and demographical processes using an individualbased approach as it adapts these processes to environmental variations and disturbance regimes. In addition, the model includes important spatial ecological processes that have gained less attention by such models adopting a landscape-scale approach. Therefore, we evaluated the effect of topographic variations in incoming solar radiation on positive and on negative feedbacks that rise from those individual-based processes, and which in turns define the limiting thresholds upon which woody and grassy forms coexist. Additionally, the effects of increasing temperature, rainfall and atmospheric CO2 levels on the performance of distinct physiologies (C3-tree and C4-grass) were analyzed, as well as the sensitivity of forestgrassland mosaics to changes in climate from the preindustrial period to the next decades. Results showed that a relatively stable coexistence of forests and grasslands in the same landscape was observed with more frequent fires under the present climatic conditions. This was due to strong positive feedbacks of the huge accumulation of flammable grass biomass on fire intensity promoted by the high productivity of the present mesic conditions. On the other hand, spatio-temporal density dependent processes linked to fire and enhanced by slope at the patch scale, as well as the initial spatial arrangement of vegetation patches affected the rate of forest expansion at the landscape scale. The persistence of coexisting vegetation formations with an inherent asymmetry of competitive interactions was possible when the higher connectivity of the fire-prone patches (grassland) affected negatively the performance of the entire fire-sensitive system (forest). This was possible by overcoming its local densitydependent advantage, or by maintaining it with a low connectivity, which is expected to reduce the rate of coalescence of forest patches in a scenario of predominantly short distance dispersal. Despite the increments in biomass production, stem growth and fecundity that were observed in both grassland and forest, climate change increased the rates of forest expansion over grasslands even in presence of fire, and mainly over the next 90 years. This was attributed to a high photosynthetic advantage of C3-trees over C4-grasses in presence of fire under higher atmospheric CO2 levels. Finally, in the face of the general observed tendency of forest expansion over grasslands, the ancient grasslands have persisted as alternative ecosystem states in forest-grassland mosaics. In this sense, exploring this dynamic coexistence under the concept of alternative stable states have showed to be the most appropriate approach, and the outcomes of this novel perspective may highlight the understanding of the mechanisms behind the long-term coexistence.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:29:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseMS.pdf: 839878 bytes, checksum: ce4d6d134c72bc480b1a92a8bc4ca303 (MD5) Previous issue date: 2003-05-27 / The present study evolved floristic composition, structure and regeneration dynamic aspects of a restinga forest (pluvial sand coastal plain forest), at Ilha do Cardoso, in Cananéia region, São Paulo State, Brazil. Three portions of restinga forest with same physiognomic aspects were selected: restinga of Trilha para o Morro das Almas (MA), Trilha Interpretativa (TI) and Estrada para a Captação (EC). Five strata of forest were sampled in each portion: Tree, Tree/shrub, Shrub/herbaceous, Herbaceous and Lianas. Each portion was analyzed individually and subsequently were analyzed the entirely of the three portions and compared them. At Trilha para o Morro das Almas were sampled 73 species, at Trilha Interpretativa 72, at Estrada para a Captação 56 and totally sample 112, inside them 31 species were common to three portions and 46 restrict only one of them. The three portions of a forest were floristically similar, MA and TI had the highest Sørensen similarity (70,3%), and TI and EC had the less Sørensen similarity (55,5%). When compared the strata in general Tree/shrub and Shrub/herbaceous strata had the highest value of Sørensen similarity, and the Tree and Herbaceous strata had the less similarity. The highest diversity and equability were found in herbaceous strata, and the less in tree strata. The plants of the three portions had majority of species with geographic distribution in south and southeast Brazil regions, and the majority individuals and species were secondary-climax category. The portions of studied forest were in advanced stage of regeneration, and shade-tolerant species were favored. The differences between three portions of a forest were due to natural process common in tropical forests, where the substitution of one tree produce a mosaic of distinct regenerative phases at community that differ in structure and floristic composition. Differences in environment physical conditions, especially edaphic factors, and distinct anthropic interventions are responsible too. / O presente estudo envolveu a composição florística, a estrutura e aspectos da dinâmica de regeneração de floresta de restinga (floresta pluvial da planície arenosa costeira), na Ilha do Cardoso, Cananéia, Estado de São Paulo, Brasil. Foram selecionadas três áreas com fisionomias semelhantes: restinga da Trilha para o Morro das Almas (MA), da Trilha Interpretativa (TI) e da Estrada para a Captação (EC). Foram amostrados cinco estratos em cada uma delas: Arbóreo, Arbóreo/arbustivo, Arbustivo/herbáceo, Herbáceo e Lianas. Cada uma das áreas foi analisada individualmente e posteriormente fez-se uma análise conjunta comparando as três áreas entre si. Na Trilha para o Morro das Almas foram amostradas 73 espécies, na Trilha Interpretativa 72, na Estrada para a Captação 56 e na amostragem total 112, sendo que 31 espécies foram comuns às três áreas e 46 foram restritas à apenas uma delas. Pelo índice de Sørensen as três áreas são floristicamente similares entre si, sendo que MA e TI apresentaram a maior similaridade (70,3%) e TI e EC a menor similaridade (55,5%). Na comparação entre os estratos de modo geral entre o arbóreo/arbustivo e o Arbustivo/herbáceo houve maior similaridade de Sørensen e, entre o Arbóreo e o Herbáceo menor. A maior diversidade florística e equabilidade couberam ao estrato herbáceo e as menores ao arbóreo. Nas três áreas amostradas a maioria das espécies apresentaram padrão de distribuição geográfica sul e sudeste do Brasil e, a maioria dos indivíduos e das espécies pertencia à categoria sucessional secundária tardia. Os trechos de floresta estudados estão em estágio avançado da sucessão e as espécies tolerantes à sombra estão sendo favorecidas. As diferenças entre os três trechos da floresta amostrados devem-se a processos naturais comuns nas florestas tropicais, onde a substituição de árvores produz um mosaico de distintas fases regenerativas na comunidade que diferem na estrutura e na composição floristica. As diferenças nas condições físicas ambientais, especialmente fatores edáficos e, as intervenções antrópicas diferenciadas também são responsáveis por essas diferenças.

Uma questão que ainda instiga discussões na literatura ecológica é como explicar a coocorrência dinâmica e milenar de formações florestais e campestres sob um mesmo regime climático que tende a favorecer as primeiras, como ocorre atualmente com mosaicos florestacampo no sul do Brasil. A partir de meados do século XX, têm-se evidenciado um fenômeno mundial de avanço de elementos lenhosos sobre áreas abertas. Neste sentido, a modelagem dos processos ecológicos envolvidos na manutenção de ambas as formações numa escala de paisagem permite o esclarecimento dos mecanismos que atuam na manutenção dessa coexistência até o presente e permite prever estados futuros diante dos prognósticos de drásticas alterações climáticas globais já nas próximas décadas. Para tanto, desenvolveu-se um modelo espacialmente explícito (2D-aDGVM) que agrega um Modelo Adaptativo Global de Dinâmica de Vegetação (aDGVM) e ainda inclui heterogeneidades topográficas, propagação do fogo e dispersão de sementes. Este modelo busca satisfazer a necessidade de modelagem mais realista de processos biofísicos, fisiológicos e demográficos na escala de indivíduos e relacionados de forma adaptativa às variações ambientais e aos regimes de distúrbios, ao mesmo tempo que agrega importantes processos ecológicos espaciais, até então pouco ou nada abordados por esse grupo de modelos numa escala de paisagem. Com este modelo, avaliaram-se os efeitos das variações topográficas da radiação solar incidente e destas nos mecanismos de interação (feedbacks) positiva e negativa que surgem daqueles processos na escala de indivíduos e que definem localmente os limites da coexistência entre elementos arbóreos e herbáceos. Ainda, foram analisados os efeitos do aumento da temperatura, precipitação e CO2 atmosférico, desde o período pré-industrial até projeções futuras para as próximas décadas, na performance das diferentes fisiologias envolvidas, bem como no balanço daquelas interações entre as mesmas e, finalmente, na sensibilidade da dinâmica dos mosaicos floresta-campo. Os resultados evidenciaram que, sob o regime climático vigente, uma coexistência relativamente estável entre floresta e campo numa mesma paisagem é mantida por uma alta freqüência de distúrbios, que por sua vez, resulta do forte feedback positivo do acúmulo de biomassa inflamável da vegetação campestre na intensidade do fogo, proporcionado pela condição altamente produtiva do atual clima mesotérmico. Por outro lado, intensificadas pela declividade do terreno, as heterogeneidades espaciais afetaram o balanço dessas interações, interferindo nos padrões espaço-temporais relacionados ao comportamento do fogo e dependentes da densidade de elementos arbóreos. Ainda, tanto esses efeitos observados na escala das manchas de vegetação, como o arranjo espacial inicial das mesmas na paisagem, afetaram as taxas de expansão florestal. Em outras palavras, a manutenção da coexistência de duas formações vegetais constituídas por elementos de inerente assimetria competitiva é possível pela manutenção de uma maior conectividade daquela que propicia o distúrbio, superando a vantagem da outra, que por sua vez é dependente da densidade dos indivíduos. Numa escala de paisagem, isto causa a manutenção de uma baixa conectividade entre as manchas florestais, propiciando sua relativa estabilidade num contexto de dispersão predominante a curtas distâncias. Contudo, embora ambos os sistemas tenham apresentado incremento no crescimento, produtividade e fecundidade, observou-se uma sensibilidade maior no sentido de aumento das taxas de avanço florestal em resposta às projeções climáticas futuras, principalmente nos próximos 90 anos, mesmo na presença do fogo. Isto seria proporcionado pela vantagem fotossintética das árvores-C3 sobre gramíneas-C4 na presença do fogo sob altas concentrações de CO2 atmosférico. Por fim, uma abordagem mais sistêmica dos mosaicos como estados alternativos mostrou ser adequada para o entendimento dos mecanismos que propiciam essa coexistência dinâmica na paisagem. / A longstanding problem in ecology is how to explain the coexistence over thousands of years of forests and natural grasslands under the same climatic regime, which favors the first, such as in forest-grasslands mosaics in South Brazil. Since the middle of the 20th century, a worldwide bush encroachment phenomenon of woody invasion in open vegetation has been threatening this relatively stable coexistence. In this sense, modelling ecological processes that arbitrate the maintenance of both vegetation formations at the landscape scale allows a better understanding of the mechanisms behind the maintenance of this coexistence, as well as predictions of future states under projections of drastic climate change over the next decades. For this, we developed a bidimensional spatial explicit model (2D-aDGVM) that aggregates an adaptive Global Vegetation Model (aDGVM), which includes topographic heterogeneity, fire spread and seed dispersal. The model aims at fulfilling the need for a more realistic representation of biophysical, physiological and demographical processes using an individualbased approach as it adapts these processes to environmental variations and disturbance regimes. In addition, the model includes important spatial ecological processes that have gained less attention by such models adopting a landscape-scale approach. Therefore, we evaluated the effect of topographic variations in incoming solar radiation on positive and on negative feedbacks that rise from those individual-based processes, and which in turns define the limiting thresholds upon which woody and grassy forms coexist. Additionally, the effects of increasing temperature, rainfall and atmospheric CO2 levels on the performance of distinct physiologies (C3-tree and C4-grass) were analyzed, as well as the sensitivity of forestgrassland mosaics to changes in climate from the preindustrial period to the next decades. Results showed that a relatively stable coexistence of forests and grasslands in the same landscape was observed with more frequent fires under the present climatic conditions. This was due to strong positive feedbacks of the huge accumulation of flammable grass biomass on fire intensity promoted by the high productivity of the present mesic conditions. On the other hand, spatio-temporal density dependent processes linked to fire and enhanced by slope at the patch scale, as well as the initial spatial arrangement of vegetation patches affected the rate of forest expansion at the landscape scale. The persistence of coexisting vegetation formations with an inherent asymmetry of competitive interactions was possible when the higher connectivity of the fire-prone patches (grassland) affected negatively the performance of the entire fire-sensitive system (forest). This was possible by overcoming its local densitydependent advantage, or by maintaining it with a low connectivity, which is expected to reduce the rate of coalescence of forest patches in a scenario of predominantly short distance dispersal. Despite the increments in biomass production, stem growth and fecundity that were observed in both grassland and forest, climate change increased the rates of forest expansion over grasslands even in presence of fire, and mainly over the next 90 years. This was attributed to a high photosynthetic advantage of C3-trees over C4-grasses in presence of fire under higher atmospheric CO2 levels. Finally, in the face of the general observed tendency of forest expansion over grasslands, the ancient grasslands have persisted as alternative ecosystem states in forest-grassland mosaics. In this sense, exploring this dynamic coexistence under the concept of alternative stable states have showed to be the most appropriate approach, and the outcomes of this novel perspective may highlight the understanding of the mechanisms behind the long-term coexistence.

Uma questão que ainda instiga discussões na literatura ecológica é como explicar a coocorrência dinâmica e milenar de formações florestais e campestres sob um mesmo regime climático que tende a favorecer as primeiras, como ocorre atualmente com mosaicos florestacampo no sul do Brasil. A partir de meados do século XX, têm-se evidenciado um fenômeno mundial de avanço de elementos lenhosos sobre áreas abertas. Neste sentido, a modelagem dos processos ecológicos envolvidos na manutenção de ambas as formações numa escala de paisagem permite o esclarecimento dos mecanismos que atuam na manutenção dessa coexistência até o presente e permite prever estados futuros diante dos prognósticos de drásticas alterações climáticas globais já nas próximas décadas. Para tanto, desenvolveu-se um modelo espacialmente explícito (2D-aDGVM) que agrega um Modelo Adaptativo Global de Dinâmica de Vegetação (aDGVM) e ainda inclui heterogeneidades topográficas, propagação do fogo e dispersão de sementes. Este modelo busca satisfazer a necessidade de modelagem mais realista de processos biofísicos, fisiológicos e demográficos na escala de indivíduos e relacionados de forma adaptativa às variações ambientais e aos regimes de distúrbios, ao mesmo tempo que agrega importantes processos ecológicos espaciais, até então pouco ou nada abordados por esse grupo de modelos numa escala de paisagem. Com este modelo, avaliaram-se os efeitos das variações topográficas da radiação solar incidente e destas nos mecanismos de interação (feedbacks) positiva e negativa que surgem daqueles processos na escala de indivíduos e que definem localmente os limites da coexistência entre elementos arbóreos e herbáceos. Ainda, foram analisados os efeitos do aumento da temperatura, precipitação e CO2 atmosférico, desde o período pré-industrial até projeções futuras para as próximas décadas, na performance das diferentes fisiologias envolvidas, bem como no balanço daquelas interações entre as mesmas e, finalmente, na sensibilidade da dinâmica dos mosaicos floresta-campo. Os resultados evidenciaram que, sob o regime climático vigente, uma coexistência relativamente estável entre floresta e campo numa mesma paisagem é mantida por uma alta freqüência de distúrbios, que por sua vez, resulta do forte feedback positivo do acúmulo de biomassa inflamável da vegetação campestre na intensidade do fogo, proporcionado pela condição altamente produtiva do atual clima mesotérmico. Por outro lado, intensificadas pela declividade do terreno, as heterogeneidades espaciais afetaram o balanço dessas interações, interferindo nos padrões espaço-temporais relacionados ao comportamento do fogo e dependentes da densidade de elementos arbóreos. Ainda, tanto esses efeitos observados na escala das manchas de vegetação, como o arranjo espacial inicial das mesmas na paisagem, afetaram as taxas de expansão florestal. Em outras palavras, a manutenção da coexistência de duas formações vegetais constituídas por elementos de inerente assimetria competitiva é possível pela manutenção de uma maior conectividade daquela que propicia o distúrbio, superando a vantagem da outra, que por sua vez é dependente da densidade dos indivíduos. Numa escala de paisagem, isto causa a manutenção de uma baixa conectividade entre as manchas florestais, propiciando sua relativa estabilidade num contexto de dispersão predominante a curtas distâncias. Contudo, embora ambos os sistemas tenham apresentado incremento no crescimento, produtividade e fecundidade, observou-se uma sensibilidade maior no sentido de aumento das taxas de avanço florestal em resposta às projeções climáticas futuras, principalmente nos próximos 90 anos, mesmo na presença do fogo. Isto seria proporcionado pela vantagem fotossintética das árvores-C3 sobre gramíneas-C4 na presença do fogo sob altas concentrações de CO2 atmosférico. Por fim, uma abordagem mais sistêmica dos mosaicos como estados alternativos mostrou ser adequada para o entendimento dos mecanismos que propiciam essa coexistência dinâmica na paisagem. / A longstanding problem in ecology is how to explain the coexistence over thousands of years of forests and natural grasslands under the same climatic regime, which favors the first, such as in forest-grasslands mosaics in South Brazil. Since the middle of the 20th century, a worldwide bush encroachment phenomenon of woody invasion in open vegetation has been threatening this relatively stable coexistence. In this sense, modelling ecological processes that arbitrate the maintenance of both vegetation formations at the landscape scale allows a better understanding of the mechanisms behind the maintenance of this coexistence, as well as predictions of future states under projections of drastic climate change over the next decades. For this, we developed a bidimensional spatial explicit model (2D-aDGVM) that aggregates an adaptive Global Vegetation Model (aDGVM), which includes topographic heterogeneity, fire spread and seed dispersal. The model aims at fulfilling the need for a more realistic representation of biophysical, physiological and demographical processes using an individualbased approach as it adapts these processes to environmental variations and disturbance regimes. In addition, the model includes important spatial ecological processes that have gained less attention by such models adopting a landscape-scale approach. Therefore, we evaluated the effect of topographic variations in incoming solar radiation on positive and on negative feedbacks that rise from those individual-based processes, and which in turns define the limiting thresholds upon which woody and grassy forms coexist. Additionally, the effects of increasing temperature, rainfall and atmospheric CO2 levels on the performance of distinct physiologies (C3-tree and C4-grass) were analyzed, as well as the sensitivity of forestgrassland mosaics to changes in climate from the preindustrial period to the next decades. Results showed that a relatively stable coexistence of forests and grasslands in the same landscape was observed with more frequent fires under the present climatic conditions. This was due to strong positive feedbacks of the huge accumulation of flammable grass biomass on fire intensity promoted by the high productivity of the present mesic conditions. On the other hand, spatio-temporal density dependent processes linked to fire and enhanced by slope at the patch scale, as well as the initial spatial arrangement of vegetation patches affected the rate of forest expansion at the landscape scale. The persistence of coexisting vegetation formations with an inherent asymmetry of competitive interactions was possible when the higher connectivity of the fire-prone patches (grassland) affected negatively the performance of the entire fire-sensitive system (forest). This was possible by overcoming its local densitydependent advantage, or by maintaining it with a low connectivity, which is expected to reduce the rate of coalescence of forest patches in a scenario of predominantly short distance dispersal. Despite the increments in biomass production, stem growth and fecundity that were observed in both grassland and forest, climate change increased the rates of forest expansion over grasslands even in presence of fire, and mainly over the next 90 years. This was attributed to a high photosynthetic advantage of C3-trees over C4-grasses in presence of fire under higher atmospheric CO2 levels. Finally, in the face of the general observed tendency of forest expansion over grasslands, the ancient grasslands have persisted as alternative ecosystem states in forest-grassland mosaics. In this sense, exploring this dynamic coexistence under the concept of alternative stable states have showed to be the most appropriate approach, and the outcomes of this novel perspective may highlight the understanding of the mechanisms behind the long-term coexistence.