Orientador: Wesley Rodrigues Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-23T01:10:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ramos_DanielleChristineTenorioLeal_M.pdf: 3214029 bytes, checksum: 790a26e0b392095e69aa0feb27c74277 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Os recursos necessários à regeneração florestal frequentemente estão esgotados em áreas degradadas, onde a dispersão e o estabelecimento de plantas são limitados. Árvores isoladas assumem uma função importante nesses ambientes por promoverem a concentração da chuva de sementes e um microssítio favorável à germinação e estabelecimento de regenerantes nativos. Em estudo realizado em um pasto abandonado no sul do estado de São Paulo, investigamos os efeitos de características estruturais e funcionais de árvores isoladas e de suas circunvizinhanças na chuva de sementes. Para isso, instalamos coletores de sementes sob 50 árvores isoladas de diferentes espécies e síndromes de dispersão em um pasto aberto. Coletamos sob as copas das árvores uma alta densidade de sementes de, no mínimo, 47 espécies, maior do que a escassa chuva de sementes coletada em pasto aberto. A maioria das espécies de sementes possuía origem externa à área de trabalho. Tais resultados indicam o uso das árvores isoladas pelos dispersores para movimentação na paisagem. Com uso de modelos de equações estruturais, observamos que dentre altura, tamanho de copa e síndrome de dispersão das árvores focais e densidade da vegetação e abundância de plantas zoocóricas na circunvizinhança, apenas a primeira e a última tiveram efeito positivo significativo sobre a riqueza de sementes. Assim, apesar de não observarmos um efeito forte da síndrome de dispersão das árvores focais, nossos resultados demonstram a importância da disponibilidade de frutos para a intensidade da chuva de sementes. A importância relativa das características estruturais e funcionais da vegetação sobre a chuva de sementes descrita neste trabalho pode contribuir para o aprimoramento do manejo de áreas degradadas e conservação de florestas tropicais / Abstract: Necessary resources for forest regeneration are usually depleted in disturbed sites and seed dispersal and seedling establishment are limited. Isolated trees play a fundamental role in those sites by attracting dispersers and concentrating seed rain in micro sites favorable to native species establishment. Here we report the effect of trees and the vegetation's structure and function at their surroundings on the zoochorous seed rain promoted by frugivores in an abandoned pasture in Southeastern Brazil. We installed seed traps beneath 50 isolated trees of different species and dispersal syndromes. In one year, we collected a high seed density of, at least, 47 species underneath the isolated trees, and a scarce seed rain in the open field. The majority of the seed species was allochthonous in the study site, what points for the use of trees as stepping-stones in the landscape by dispersers. Structural equation modelingresulted that trees' canopy size and dispersal syndrome, vegetation cover, and number of surrounding zoochorous trees did not affect seed rain. Only trees' height and number of surrounding zoochorous shrubs and herbs positively affected seed rain richness. Therefore, despite isolated trees' dispersal syndrome was not determinant for seed rain, we concluded that fruits availability is crucial in intensifying it. The relative importance of vegetation structural and functional characteristics on seed rain we described in this study can potentially contribute to improve disturbed sites management and forest conservation / Mestrado / Ecologia / Mestra em Ecologia

Les mesures de végétalisation ou de restauration écologique nécessitent de comprendre les mécanismes qui sous-tendent les changements de composition et de structure de la végétation au cours de la succession écologique. Des perturbations, d’intensité et fréquence variables, naturelles ou causées par l’Homme, agissent souvent en interaction sur la dynamique temporelle de la végétation. Cependant, l’influence d’une perturbation récurrente combinée aux changements écologiques au cours de la succession est restée peu étudiée jusqu’à présent.Les communautés végétales de talus routiers représentent un modèle pertinent pour étudier cette problématique. L’historique d’aménagement et de gestion des talus est particulièrement bien renseigné ; on a donc une connaissance précise de l’âge des communautés et de leur régime de perturbation par la fauche. Les talus routiers fournissent ainsi un plan quasi-expérimental in situ permettant l’étude des processus qui affectent l’assemblage des communautés au cours de la succession sous l’influence d’une perturbation récurrente.L’objectif principal de cette étude est de caractériser la dynamique successionnelle initiée par la mise en place d’un talus routier en région méditerranéenne et de déterminer les processus écologiques et les facteurs environnementaux influençant cette dynamique. On s’intéresse en particulier à l’influence de la fauche récurrente sur cette dynamique.Pour cela, nous avons étudié la composition floristique et la diversité des traits fonctionnels (traits foliaires et de phénologie de floraison principalement) de la végétation de talus routiers de l’Hérault (France). Chaque talus inclut une partie fauchée et une partie non fauchée, l’ensemble formant une chronoséquence sur près de 70 ans.L’analyse des variations taxonomiques entre les communautés végétales de talus routiers montre un large remplacement des espèces au cours de la succession. Ce turnover floristique est associé à des changements fonctionnels au sein des communautés. Ces derniers sont structurés par des filtres environnementaux qui influent (1) sur la synchronie de floraison entre espèces au sein des communautés au cours du temps et (2) sur la diversité de combinaisons de traits fonctionnels entre communautés d’âge similaire. Ces changements de filtres environnementaux au cours du temps semblent liés à des changements pédologiques et à l’augmentation de l’hétérogénéité spatiale des conditions de lumière et de température (avec la fermeture progressive de canopée). La fauche altère les trajectoires floristiques et fonctionnelles, notamment en provoquant un ralentissement du changement de stratégie d’utilisation des ressources au cours de la succession par rapport à la trajectoire naturelle, sans fauche. De plus, cette perturbation récurrente induit une augmentation de la diversité taxonomique et fonctionnelle au sein des communautés alors qu’elle la réduit entre communautés d’âge similaire. Finalement, la fauche agit comme un filtre environnemental supplémentaire sur l’assemblage des communautés au cours de la succession et induit une homogénéisation de la végétation entre communautés d’âge similaire.Les conclusions de cette étude contribuent à la connaissance écologique fondamentale. En termes d’implications pour la gestion des communautés végétales de talus routiers, nos conclusions suggèrent, entre autres, que l’association de végétation fauchée et non fauchée au sein des mêmes sites pourrait servir d’habitat pour une plus grande diversité de faune associée. Cette association permettrait de plus d’avoir un rendu paysager agréable aux usagers de la route, tout en garantissant une bonne visibilité pour la sécurité routière. / The success of revegetation or ecological restauration highly depends on our knowledge of mechanisms underlying changes in composition and structure of the vegetation along the ecological succession. Natural or human-induced disturbances of varying intensity and frequency often occur simultaneously to influence vegetation temporal dynamics. However, the influence of a recurrent disturbance combined with ecological changes along plant succession remains poorly documented.Plant communities growing on road slopes are particularly appropriate to study this issue. Construction work and management history are well documented, so that the age of the vegetation and its disturbance regime by mowing can be precisely informed. Thus, road slopes plant communities represent an in situ quasi-experimental framework particularly adapted to study processes affecting community assembly along the ecological succession under the influence of a recurrent disturbance.The principal objective of this study is to characterise the successional dynamic initiated after road slope construction in the Mediterranean area, and to identify the ecological processes and environmental factors influencing this dynamic. We particularly focused on the influence of recurrent mowing on this dynamic.We studied the floristic composition and the diversity of functional traits (mainly leaf traits and flowering phenology traits) in a 70-year long chronosequence of French Mediterranean (Hérault, France) road slopes, each including both mown and unmown vegetation.The analysis of taxonomical variations between road slopes plant communities reveals a large species turnover along the ecological succession. This floristic turnover relates with functional changes within communities. These functional changes are structured by environmental filters influencing flowering synchrony within communities on one hand, and the diversity of a combination of functional traits between communities of similar age on the other hand. These environmental filters changing along the succession relate with changing soil parameters and increasing spatial heterogeneity of light and temperature conditions with canopy closure.Mowing alters floristic and functional trajectories along the succession, notably through the decrease of speed in resource-use strategy changes along the succession in mown communities compared to unmown communities. In addition, this recurrent disturbance increases taxonomic and functional diversity within communities, while it decreases taxonomic and functional turnover between communities of the same age. Finally, mowing acts as an additional environmental filter on community assembly along the succession and homogenises vegetation between communities of the same age.The conclusions of this study provide basic knowledge in ecology. It also has implications for the management of road slopes plant communities in the perspective of their revegetation after construction work. Our conclusions suggest, amongst others, that combining mown and unmown vegetation could provide habitats for a higher diversity of associated fauna. In addition, it would allow vegetation to be pleasant to road users, while still ensuring a good visibility for road safety.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-07-27T12:14:16Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Tese Doutorado Hiram Falcão.pdf: 1589850 bytes, checksum: c86ffb35f5d0263dbd80e96c156b8065 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-27T12:14:16Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Tese Doutorado Hiram Falcão.pdf: 1589850 bytes, checksum: c86ffb35f5d0263dbd80e96c156b8065 (MD5) Previous issue date: 2016-02-24 / CAPES / Para o estabelecimento de populações vegetais em ambientes que são heterogêneos no tempo e no espaço, como florestas que passam por processo de regeneração natural, é fundamental a capacidade de apresentar respostas plásticas em atributos funcionais foliares em resposta às variações ambientais. Plantas pioneiras apresentam estratégias ecofisiológicas distintas de plantas de estádios sucessionais tardios, ocupando posições opostas no espectro de economia foliar. No entanto algumas plantas conseguem se estabelecer, ao mesmo tempo, em áreas em diferentes momentos do processo sucessional. Dessa forma, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a variação nos atributos funcionais de três espécies de diferentes hábitos, numa cronosequência (inicial (22 anos), intermediária (44 anos), e tardia (+ 60 anos)) de floresta tropical sazonalmente seca em três estações chuvosas consecutivas. As espécies selecionadas foram: Poincianella pyramidalis (Tul.) L.P. Queiroz (Fabaceae), arbórea; Hyptis suaveolens (L.) Poit. (Lamiaceae), herbácea; e Sida galheirensis Ulbr. (Malvaceae), subarbustiva. As duas primeiras são encontradas nos três estádios sucessionais, e a última apenas nos estádios inicial e tardio. Todas as coletas foram realizadas no período chuvoso, no mês de abril, entre os anos de 2012 e 2015. Foram mensuradas as trocas gasosas, o potencial hídrico foliar, o conteúdo e a eficiência no uso dos nutrientes, a área foliar específica, o conteúdo de compostos fenólicos, o custo de construção foliar e o tempo de compensação. As respostas ecofisiológicas das plantas foram influenciadas tanto pelo estádio sucessional quanto pela precipitação entre os anos. De um modo geral, as plantas do estádio tardio apresentaram maiores taxas de trocas gasosas, potencial hídrico, eficiência no uso dos nutrientes e investimento em defesa, especialmente em 2014, o ano mais chuvoso. Além disso, um maior custo de construção foliar e um menor tempo de compensação foram observados nas plantas da área tardia, evidenciando que em áreas preservadas as plantas são mais eficientes no uso da energia. No entanto a variação nos atributos foliares foi mais intensa entre os anos de coleta. Dentre os atributos funcionais, o potencial hídrico apresentou a maior capacidade de aclimatação à variação ambiental, seguido da eficiência no uso dos nutrientes e da área foliar específica. O atributo com a menor capacidade de resposta plástica foi o custo de construção foliar. No entanto esse atributo foi mostrou-se como um dos mais importantes na classificação das plantas de acordo com o estádio sucessional. Os resultados mostram que a água é o principal filtro ambiental que coordena as respostas ecofisiológicas na floresta tropical sazonalmente seca brasileira. No entanto as diferentes espécies captam e utilizam a água disponível de forma distinta, evidenciando uma diferenciação de nicho com relação ao uso da água. A variação nos atributos funcionais em função do estádio sucessional sugere que as espécies analisadas têm a capacidade de ajustar o seu espectro de economia foliar, utilizando-se de estratégia de captação ou de conservação de recursos de acordo com as exigências do ambiente. / For establishing plant populations in environments that are heterogeneous in time and space, as forests that pass through natural regeneration process, it is essential the ability to present plastic responses in leaf functional traits in response to environmental variations. Pioneer plants have different ecophysiological strategies in comparison plants of late successional stages, occupying opposite positions in the leaf economics spectrum. However some plants can be established, at the same time, in areas at different stages in succession process. Thus, this study aimed to evaluate the changes in the functional attributes of three species of different habits, in a chronosequence (early (22 years), intermediate (44 years) and late ( + 60 years)) of a seasonally tropical dry forest in three consecutive rainy seasons. The species selected were: Poincianella pyramidalis (Tul.) L.P. Queiroz (Fabaceae), a tree; Hyptis Suaveolens (L.) Poit. (Lamiaceae), a herb; and Sida galheirensis Ulbr. (Malvaceae), a subshrub. The first two are found in the three successional stages, and the last one only in the early and late stages. All samples were collected in the rainy season, in April, between the years 2012 and 2015. The gas exchange, leaf water potential, the content and the nutrient use efficiencies, specific leaf area, the content of phenolics, the leaf construction cost and payback time, were measured. Ecophysiological responses of plants were influenced both by the successional stage as the rainfall between years. In general, plants from late stage had higher rates of gas exchange, leaf water potential, nutrients use efficiency and investment in defense, especially in 2014, the wettest year. Furthermore, a higher leaf construction cost and a shorter payback time were observed in late area, showing that, in preserved areas, plants are more efficient in energy use. However the variation in leaf traits was more intense between the years of collection. Among the functional traits, the water potential presented the highest acclimatization capacity to environmental variation, followed by the nutrient use efficiencies and specific leaf area. The leaf trait with the lowest plastic response was the leaf construction cost. However, this trait was one of the most important in classifying the plants according to successional stage. The results showed that water is the main environmental filter that coordinates the ecophysiological responses in the Brazilian seasonally tropical dry forest. However the different species capture and utilize the available water separately, showing a niche differentiation related to water use. The variation in functional traits as a function of the succession stages, suggests that the species in this study have the ability to adjust its leaf economics spectrum economy, by using a resource capture or a conservative strategy according to the requirements of the environment.

The evolution of metabolism regulation is an intertwined process, where different strategies are constantly being developed towards a cognitive ability to perceive and respond to an environment. Organisms depend on an orchestration of a complex set of chemical reactions: maintaining homeostasis with a changing environment, while simultaneously sending material and energetic resources to where they are needed. The success of an organism requires efficient metabolic regulation, highlighting the connection between evolution, population dynamics and the underlying biochemistry. In this work, I represent organisms as coupled information-processing networks, that is, gene-regulatory networks receiving signals from the environment and acting on chemical reactions, eventually affecting material flows. I discuss the mechanisms through which metabolism control is improved during evolution and how the nonlinearities of competition influence this solution-searching process. The propagation of the populations through the resulting landscapes generally point to the role of the rhythm of cell division as an essential phenotypic feature driving evolution. Subsequently, as it naturally follows, different representations of organisms as oscillators are constructed to indicate more precisely how the interplay between competition, maturation timing and cell-division synchronisation affects the expected evolutionary outcomes, not always leading to the \"survival of the fastest\".

O processo de restauração ecológica utiliza recursos da natureza e da economia para promover a recuperação de áreas degradadas, característica decorrente do esgotamento local dos recursos naturais renováveis. Frente às adversidades e dos custos ambientais e econômicos para que estas áreas possam ser recuperadas, este estudo objetivou desenvolver a avaliação Emergética que contabiliza não só o trabalho da economia, mas também o trabalho da natureza, na mesma unidade de medida, para avaliar o processo de restauração ecológica em áreas do Pontal do Paranapanema, sudoeste do Estado de São Paulo, Brasil. Testou-se a hipótese de que estes trabalhos de restauração, norteados pelas características da dinâmica das florestas tropicais naturais, contribuem para a restauração dos bens e serviços ecossistêmicos nestas áreas. Os resultados evidenciam que as operações de restauração investem muitos recursos da economia não renováveis, o que caracteriza a baixa renovabilidade deste processo nos primeiros anos (em torno de 30%). A economia contribui com 82% dos investimentos no 1º ano e 78% no 2º ano. O uso de herbicida representa o maior investimento de materiais não renováveis. A somatória dos bens restaurados avaliados variam de 153,93 EmUS$/ha a 328.283,16 EmUS$/ha e somatória dos serviços restaurados avaliados variam de 366,63 EmUS$/ha.ano a 1.736,47 EmUS$/ha.ano, para áreas em processo de restauração com idade de 1,5 a 26 anos, respectivamente. Os resultados para o ecossistema de referência, o Parque Estadual do Morro do Diabo, chegam a 5.981,64 EmUS$/ha.ano para a prestação de serviços ecossistêmicos e 422.915,69 EmUS$/ha referente ao estoque de bens ecossistêmicos. Diante dos resultados, conclui-se que a busca por uma alternativa renovável ao uso de herbicidas é o principal desafio para aumentar a renovabilidade no curto prazo do processo de restauração ecológica. A valoração da restauração dos bens e serviços ecossistêmicos permitiu comprovar a hipótese de que os trabalhos de restauração ecológica, embasados na dinâmica da floresta tropical natural, restauram bens e serviços ecossistêmicos no Pontal do Paranapanema. / The ecological restoration process uses nature\'s and economy resources to promote the recovery of degraded areas, characteristic resulting from the local exhaustion of renewable natural resources. In the face of adversity and the environmental and economic costs for these areas can be retrieved, this study aimed to develop Emergy evaluation that accounts for not only the work of the economy, but also the work of nature, in the same unit of measurement to assess the process ecological restoration in the Pontal do Paranapanema areas, southwest of the State of São Paulo, Brazil. We tested the hypothesis that these restoration works, guided by the dynamic characteristics of natural tropical forests, contribute to the restoration of the ecosystems goods and services in these areas. The results show that restore operations invest a lot of resources of non-renewable economy, which characterizes the low renewability of this process in the early years (around 30%). The economy accounts for 82% of investments in the 1st year and 78 % at 2st year. The use of herbicide is the biggest investment of non-renewable materials. The sum of stocks restored evaluated range from 153.93 EmUS$/ha to 328,283.16 EmUS$/ha and the sum of the assessed restored services range from $ 366.63 EmUS$/ha.year the 1736.47 EmUS$/ha.year to areas where restoration process aged 1.5 to 26 years, respectively. The results for the reference ecosystem, the State Park of Morro do Diabo, reach 5981.64 EmUS$/ha year for the provision of ecosystem services and 422,915.69 EmUS$/ha referring to the stock of ecosystem goods. Given the results, we conclude that the search for a renewable alternative to herbicides is the main challenge to increase in the short term renewability of the ecological restoration process. The valuation of assets and restoration of ecosystem services helped to check the hypothesis that the ecological restoration work, based on the dynamics of natural tropical forest are restore ecosystem goods and services in the Pontal do Paranapanema.

Pesquisou-se o uso do Sistema de Informação Geográfica (SIG) como ferramenta de auxílio na Recuperação de Áreas Degradadas (RAD), dentro de uma proposta de um paradigma mais adequado ao tema. Como estudo de caso, utilizou-se o SIG no desenvolvimento de elementos para o planejamento da drenagem superficial de áreas mineradas pela empresa Samarco Mineração SA, Ouro Preto/MG, através da identificação de micro-bacias vulneráveis à drenagem. A falta da abordagem holística e a excessiva fragmentação do saber, tem feito os profissionais confundirem os efeitos como causas, obtendo-se pseudo-soluções, aparentemente eficientes no curto prazo, mas falhas no médio e longo prazo, como demonstrado por alguns projetores de RAD no passado, a exemplo do paradigma do \"Tapete Verde\" nas décadas de 70 e 80. Segurou-se um novo paradigma para a RAD visando-se propiciar nichos distribuídos em pontos diversos dentro das grandes áreas degradadas. Propõe-se, para tal, a divisão das águas de drenagem com vistas ao desencadeamento da sucessão ecológica, promovendo a retenção da umidade, matéria orgânica, nutrientes e propágulos. Espera-se que os conceitos aqui aventados permitam uma recuperação de áreas degradadas mais eficaz do que se tem obtido e melhor sincronizado com as exigências do controle ambiental. / This study presents an investigation of Restoration of Damaged Areas (RDA) using a Geographical Information System (GIS), within the context of an adequate paradigm for this purpose. As a case study, a GIS was employed to develop information for planning of surface drainage in areas mined by Samarco Mineração SA, Ouro Preto-MG, Brazil, identifying micro- basins vulnerable to deleterious effects of excessive drainage. A review of literature on RDA shows that there is a lack of treatments based on holistic principles emphasizing only compartmentalized knowledge. This promotes confusion as regards the causes and the effects leading to pseudo-solutions, although apparently efficient in the short run, are prejudicial in the long run, as demonstrated by some of the past RDA projects. One can mention the paradigm of \"Green Carpet\" used in 70\'s and 80\'s which limited itself to covering the damaged areas with some kind of vegetation to improve the visual aspect of such areas. A new paradigm is proposed for RDA that requires a division of the drainage flow in order to initiate ecological succession promoting retention of moisture, organic matter, nutrients and propagules. It is hoped that the concepts alluded to in this study help to obtain more efficient RDAs than those attained in the past and better attuned to the demands of modern environmental control.

O número de projetos de restauração de ecossistemas florestais no Brasil aumentou nas últimas décadas e, consequentemente, aumentaram as exigências na avaliação e na busca por indicadores de sucesso. Apesar dos avanços na ecologia da restauração, existem lacunas no conhecimento em relação ao funcionamento e à autossustentabilidade dos ecossistemas restaurados. Esta pesquisa teve o objetivo de responder às seguintes questões: (1) É possível detectar padrões nos atributos de riqueza, estrutura e grupos funcionais nas matas ciliares nativas da Floresta Estacional Semidecidual (FES), que podem ser utilizados como metas da restauração florestal nesta região? (2) Quais as variáveis de biodiversidade, estrutura florestal e grupos funcionais, nas áreas restauradas, que seguem trajetórias previsíveis com o tempo? (3) Quanto tempo é necessário para que estas variáveis atinjam os valores de referência das matas ciliares nativas? (4) Quais são os fatores bióticos, abióticos, de técnica de plantio e de manutenção pós-plantio que influenciam nas trajetórias das matas ciliares restauradas? O estudo foi desenvolvido em região de FES, onde amostramos quatro matas nativas (referências) e 26 plantios de restauração, com idade entre quatro e 53 anos, que utilizamos para modelar as trajetórias em cronoseqüência. Em cada área, dez parcelas de 100 \'M POT.2\' foram aleatoriamente distribuídas, dentro de uma faixa de até 50 m de largura a partir da margem. Identificamos e contabilizamos os indivíduos de espécies arbóreas e arbustivas, plantadas ou regenerantes, a partir de 50 cm de altura e os agrupamos em três classes de tamanho segundo o diâmetro à altura do peito (DAP): DAP < 1 cm, 1 cm \'< ou =\' DAP < 5 cm e DAP \'> ou =\' 5 cm. Na classe de maior tamanho registramos o DAP e estimamos a altura de cada indivíduo. Classificamos as espécies de acordo com a sua síndrome de dispersão, ritmo de crescimento, tolerância à sombra, capacidade de fixar N, grau de ameaça e raridade. Para cada parcela, medimos a abertura do dossel, contabilizamos o número de lianas, pteridófitas e árvores com epífitas e coletamos uma amostra de solo, para formar uma amostra composta para cada local de estudo. Calculamos a biomassa acima do solo para árvores com DAP \'> ou =\' 5 cm, a riqueza total estimada por Jackknife e a riqueza rarefeita para 100 indivíduos. Por meio de entrevistas, observações em campo e análises da paisagem, obtivemos dados representativos de fatores abióticos, bióticos e de manejo que poderiam influenciar as trajetórias das comunidades arbóreas restauradas. Modelamos a trajetória de cada variável relativa à comunidade arbustivo-arbórea em função do tempo e estimamos o tempo que será necessário para igualar os ecossistemas de referência para cada variável. Entre as variáveis analisadas, selecionamos, como indicadores para monitoramento da evolução e sustentabilidade do ecossistema restaurado, as que fossem mais previsíveis (melhor qualidade dos modelos) e que representassem processos ecológicos mais relevantes. Os atributos que não variaram entre florestas nativas e que puderam ser utilizados como referência foram: riqueza observada, riqueza estimada para 100 indivíduos com DAP \'> ou =\' 5 cm, riqueza estimada por Jackknife para indivíduos com DAP \'> ou =\' 1 cm, densidade de indivíduos com DAP \'> ou =\' 1 cm, área basal, biomassa, cobertura de copas, proporção de indivíduos tolerantes à sombra e proporções de espécies zoocóricas, de crescimento lento, tolerantes à sombra, fixadoras de nitrogênio e de distribuição rara. No geral, as trajetórias foram mais bem ajustadas aos modelos logarítmicos, mas a riqueza de regenerantes de maior tamanho (DAP \'> ou =\' 5) ajustou-se melhor ao modelo linear. A riqueza nesta classe de tamanho não atingiu o nível de regenerantes dos ecossistemas de referência no período estudado. As trajetórias seguiram padrões semelhantes, independentes das técnicas de plantio ou do número de espécies plantadas. Variáveis de estrutura florestal foram homogêneas entre as matas nativas. Nos plantios, são facilmente medidas e evoluem rapidamente. Assim, metas da restauração podem ser estabelecidas com base nos parâmetros estruturais das matas nativas e tais variáveis seriam bons indicadores inclusive em plantios de restauração mais jovens. As variáveis que tendem a alcançar mais rapidamente os valores de referência são: área basal (12 anos), biomassa (13 anos), altura média das maiores árvores (26 anos), cobertura de gramíneas (33 anos), cobertura de copas (35 anos), riqueza de regenerantes com DAP \'> ou =\' 1 cm (52 anos), densidade de regenerantes com DAP \'> ou =\' 1 cm (52 anos) e riqueza total (53 anos). A área basal e a biomassa ultrapassaram em muito os valores de referência, o que pode indicar um filtro restritivo para a regeneração natural, caso a densidade dos indivíduos na classe de maior tamanho (geralmente plantados) não diminua naturalmente com o tempo. Para alguns grupos de espécies (zoocóricas, fixadoras de N, espécies raras e ameaçadas), as proporções em termos de riqueza e de densidade não apresentaram trajetórias previsíveis, mas algumas matas ciliares restauradas atingiram e ultrapassam os valores de referência. Excluímos o fator idade para identificar os fatores que influenciaram as trajetórias das variáveis selecionadas como indicadores, calculando um índice de sucesso (proporção entre o dado observado em cada local e o estimado para a mesma variável com base no modelo). Entre as seis variáveis selecionadas como indicadores, uma foi influenciada somente pela distância de fragmento-fonte (riqueza de regenerantes com DAP \'> ou =\' 5) e outra apena pela proporção de partículas finas no solo (área basal). Apesar da proporção do terreno ocupada por gramíneas não influenciar nas trajetórias, o controle da mato-competição com herbicida resultou em maiores valores de riqueza de plantas em regeneração. Independentemente das técnicas de plantio e dos tipos de manejo dos projetos de restauração, a estrutura florestal e os processos funcionais dos ecossistemas restaurados tendem a se tornar mais semelhantes aos ecossistemas de referência com o tempo, desde que haja fontes de propágulos e disponibilidade de água e nutrientes no solo. Os resultados obtidos apontam para uma influência muito pequena ou nula das técnicas de plantio e manejo, se comparados com a influência dos fatores ambientais e da paisagem sobre as trajetórias das matas ciliares em restauração. / A remarkable increase in the number of forest restoration projects has been recorded in Brazil in the last decade. As a consequence of this increase, the demand for monitoring and indicators of restoration success has also increased. Despite the advances in restoration ecology, there are still gaps in knowledge about the functioning and self-sustainability of restored ecosystems. In order to fill some of these gaps, in this study we aimed at to answer the following questions: (1) Are there patterns in the attributes of richness, structure, and functional groups on the native riparian Seasonally Semideciduous Forest (SSF), which may be used as goals to forest restoration in this region? (2) What are the variables representing biodiversity, forest structure and functional groups in the restored areas, which follow predictable paths over time? (3) How long it takes for these variables to achieve the reference values of native riparian forests? (4) Among the biotic, abiotic and technical factors analyzed, which can be considered as drivers of the successional trajectories of the restored forests? We assessed four native forests (as references) and 26 restored forests in the SSF region (a sub-type of the Atlantic Forest) in a chronosequence from four to 53 years since planting. At each site, the sample area comprised ten plots of 100 \'M POT.2\' randomly distributed within a range of 50 m away from the margin. We identified and counted all individuals of tree and shrub species from 50 cm in height, planted or regenerating, categorized in three size classes according to diameter at breast height (DBH): DBH < 1 cm, 1 cm \'< ou =\' DBH < 5 cm DBH \'> ou =\' 5 cm. We measured DBH and estimated the height of each individual from the upper class. We categorized the species according to their dispersion syndrome, growth rate, shade tolerance, Nitrogen-fixing ability, degree of threaten, and rarity. For each plot, we measured the canopy openness, and recorded the number of lianas, pteridophytes and number of trees with epiphytes. We also collected composite soil samples for chemical and physical analyses, from each study site. We estimated the aboveground biomass for trees with DBH \'> ou =\' 5 cm, total richness and richness rarefied to 100 individuals. By interviews, field observations, and landscape studies, we obtained information on other ecological factors and management practices that could affect the paths of the restored plant communities. We modeled the trajectory of each variable of the plant community over time, and estimated the period of time required for the restored forests to reach the reference ecosystems. Amongst the analyzed variables, we selected as indicators for monitoring the evolution and sustainability of the restored ecosystem those that were more predictable (best quality models) and that represent the most relevant ecological processes. The attributes that did not change among the native forests and could be used as references were: observed richness, estimated richness for 100 individuals with DBH \'> ou =\' 5 cm, total richness estimated by Jackknife DBH \'> ou =\' 1 cm, density DBH \'> ou =\' 1 cm, basal area, biomass, canopy cover, proportion of shade-tolerant individuals, and proportion of zoochoric species, slow growing, shade tolerant, nitrogen fixers, and rare distribution. Overall, the trajectories were best fitted to the logarithmic models, but richness (DBH \'> ou =\' 5 cm) was better adjusted to the linear model. In the upper size class, richness did not reach the \"species pool\" of the reference ecosystems in the 53 years period analyzed. The trajectories followed similar patterns, regardless of the planting techniques or the number of planted species. Variables representing forest structure were similar among the native forests and quickly recovered in comparison to those related to biodiversity. Thus, the restoration goals can be established based on native forests parameters and such variables would be good indicators even in young restoration plantings. The variables reaching more quickly the reference values were: basal area (12 years), biomass (13 years), average height of the largest trees (26 years), grass cover (33 years), canopy cover (35 years), richness of regenerants with DBH \'> ou =\' 1 cm (52 years), density of regenerants with DBH 1 cm (52 years), and total richness (53 years). The basal area and biomass greatly exceeded the reference values, which may indicate a restrictive filter for the forest dynamics if the density of individuals in the upper class (most planted) does not decrease naturally over time. For some functional groups (zoochoric, N-fixing, rare, and endangered species), the proportions of species and relative densities did not follow predictable trajectories, but some of the restored riparian areas reached and exceeded the reference values. In order to identify the factors driving the paths of the variables selected as indicators, we excluded the age factor, calculating an index of success (the ratio between observed and estimated values for the variable, the first directly measured for each site and the last obtained by the linear models). Among the six variables selected as indicators, some were influenced only by the distance of the source fragment (seedling richness of DBH \'> ou =\' 5 cm) and others only by the proportion of fine particles in the soil (basal area). While the ground cover by grasses does not influence the trajectories, weed control with herbicides resulted in higher plant richness in regeneration. Regardless of planting techniques and management practices, the forest structure and functional processes of restored ecosystems tend to become more similar to reference ecosystems over time, as long as there are propagule sources in the vicinity and availability of soil water and nutrients. Our findings pointed to a weak, if any, effect from the planting techniques or management and a high influence of environmental and landscape factors on the trajectories of a riparian forest restoration.

Orientador: Ana Maria de Andrade Caldeira / Banca: Osmar Cavassan / Banca: Jandira Líria Biscalquini Talamoni / Banca: Luzia Marta Bellini / Banca: Marcelo Tadeu Motokane / Resumo: O ensino de ecologia em manuais e na abordagem didática de professores de Educação Básica apresenta-se, de maneira geral, descontextualizado. É comum o uso de exemplos estrangeiros nos manuais didáticos; e os conceitos são tratados de forma fragmentada, expostos em diferentes disciplinas ou eixos temáticos, que desconsideram as interações e interdependência entre os conceitos. Somadas a isso, as abordagens didáticas em ecologia, geralmente reducionistas, não consideram a complexidade dos fenômenos ecológicos, a história da ciência ecologia e suas implicações na sociedade atual. Essas questões foram investigadas no Grupo de Pesquisas em Epistemologia da Biologia, formado por professores universitários, pós-graduandos e alunos de graduação do curso de Licenciatura em Ciências Biológicas do Campus da UNESP de Bauru, em dois momentos: (1) durante o desenvolvimento de pesquisas em iniciação científica; (2) durante os encontros do Grupo, nos quais as atividades objetivaram os estudos em ecologia e o seu entendimento como ciência. Os conceitos de sucessão ecológica e interações ecológicas foram selecionados como integradores da ciência ecológica e, por meio de discussões teóricas e aplicadas desses conceitos, foi possível constituir os dados e as análises da presente tese: (a) desenvolver estudos sobre as relações e interações e ecológicas tendo o conceito de comunidade vegetal como elementos central, e sua interdependência com os demais níveis de organização biológica presente em comunidades vegetais de cerrado do interior do Estado de São Paulo, localizado na Reserva Legal do Campus da UNESP de Bauru; (c) formar, em nível inicial, professores/pesquisadores capazes de elaborar sequências didáticas para o Ensino Médio de Biologia, mediante a visão integradora da ecologia / Abstract: The ecology teaching has been regarded as out of context when it is concerned not only to manuals but also to professors' approach. Foreign examples have been commonly used in didactical manuals: the concepts which are addressed in different disciplines or thematic fields are approached in a fragmented was without taking into account, interaction and interdependence among concepts. Besides that the didactical approaches in the Biology field are rather reductionists and do not consider the complexity of ecological phenomena, the History of ecological science and its implications on our current society. Those questions have been investigated by the Research Group for Epistemology of Biology in two moments: (1) during the development of researches in scientific initiation (2) during the group meetings in which the activities aimed the studies in ecology and its understanding as science. The concept of ecologic sequence and the concept of ecological interaction were selected as integrating concepts of ecological science and, by means of theoretical and applied discussions from those concepts, it was possible to build the data and analysis of this present thesis: (a) to develop studies regarding the relations and also the ecological interaction by having the concept of vegetal community as the central element and its interdependence with the remaining level of biological organization; (b) to produce didactical material about the biological diversity present in vegetable communities at the country of São Paulo state, situated at the Legal Reserve of UNESP's campus in Bauru; (c) to graduate on onitial level, researches/professors who are able to elaborate didactical sequences to the Biology teaching on high school level within the scope of integrating Ecology / Doutor

Made available in DSpace on 2017-07-10T14:38:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RENNAN_MEIRA.pdf: 1775699 bytes, checksum: c942a970d534e03e29d864cafff3d525 (MD5) Previous issue date: 2016-04-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The use of green manure with different native species stands out among the alternative techniques for restoring them. This coexistence (green manure + forest species) may be influenced by the release of chemicals in the environment, a phenomenon known as allelopathy. Thus, the present work was divided in two sections made in the form of an article. In the first chapter, the objective of this study was to evaluate the allelopathic activity of aqueous extract of green manure Cajanus cajan (pigeon pea) by oxidative stress analysis of tomato, under laboratory conditions. As a result, there has been increased activity of superoxide dismutase, catalase and peroxidadase in minor proportions, however 10% of the enzymes were not effective in detoxification of tissues resulting in increased lipid peroxidation during germination, showing inhibitory effect, as well as in seedlings, resulting in lower root length and shoot in the proportion 10%. Therefore, the aqueous extract of pigeonpea has allelopathic activity, inhibiting the antioxidative system, causing damage membrane, delaying the germination of seeds and reducing the length of the root tomato seedlings. In the second chapter, the objective was to evaluate the allelopathic effect of green manure C. cajan on the pioneer species Bauhinia forficata (pata-de-vaca) and early secondary P. rigida (angico-vermelho), and to evaluate the allelopathic influence of the species pioneer of the early secondary species. The aqueous extract of C. cajan had a positive effect, especially in smaller proportions (2.5 and 5%) for the seeds and seedlings of B. forficata, as for P. rigida showed inhibitory effect in the highest proportions (7.5 and 10%). The aqueous extract of B. forficata on secondary P. rigid, delayed germination and decreased the number of germinated seeds per day, besides influencing seedling growth decreasing the average length of roots and shoots in the proportion 10%. Thus, the green manure C. cajan, has beneficial allelopathic effects on germination and early development of pioneer species B. forficata, but the same is not true of the initial P. rigida secondary species. Furthermore, the pioneering has inhibitory effects on P. rigida, with increasing proportion of the extract, during germination and early development / O uso da adubação verde com diferentes espécies florestais nativas, destaca-se entre as técnicas alternativas para restauração das mesmas. Essa convivência (adubação verde + espécies florestais) pode ser influenciada pela liberação de compostos químicos no ambiente, fenômeno conhecido como alelopatia. Deste modo, a presente dissertação foi dividida em dois capítulos elaborados na forma de artigo. No primeiro capítulo, o objetivo do trabalho foi avaliar a atividade alelopática do extrato aquoso do adubo verde Cajanus Cajan (feijão guandu) por meio da análise do estresse oxidativo sobre o tomate, em condições laboratoriais. Como resultado, houve aumento da atividade das enzimas superóxido-dismutase, catalase e peroxidadase nas menores proporções, no entanto a 10% as enzimas não foram eficientes na detoxificação dos tecidos resultando em maior peroxidação lipídica, durante a germinação, evidenciando efeito inibitório, assim como nas plântulas, resultando em menores comprimentos de raiz e parte aérea na proporção 10%. Portanto, o extrato aquoso de feijão guandu apresenta atividade alelopática, inibindo o sistema antioxidativo, ocasionando danos de membrana, retardando a germinação das sementes e diminuindo o comprimento radicular das plântulas de tomate. No segundo capítulo, o objetivo foi avaliar o efeito alelopático do adubo verde C. cajan, sobre a espécie pioneira Bauhinia forficata (pata-de-vaca) e secundária inicial Parapiptadenia rigida (angico-vermelho), além de avaliar a influência alelopática da espécie pioneira sobre a espécie secundária inicial. O extrato aquoso de C. cajan exerceu efeito positivo, principalmente, nas menores proporções (2,5 e 5%) para as sementes e plântulas de B. forficata, já para P. rigida apresentou efeito inibitório nas maiores proporções (7,5 e 10%). O extrato aquoso de B. forficata sobre a secundária P. rígida, atrasou a germinação e diminuiu o número de sementes germinadas por dia, além de influenciar no crescimento das plântulas diminuindo o comprimento médio da raiz e parte aérea, na proporção 10%. Desse modo, o adubo verde C. cajan, apresenta efeitos alelopáticos benéficos sobre a germinação e desenvolvimento inicial da espécie pioneira B. forficata, porém o mesmo não acontece sobre a espécie secundária inicial P. rigida. Além disso, a pioneira apresenta efeitos inibitórios sobre P. rigida, conforme o aumento da proporção do extrato, tanto na germinação quanto no desenvolvimento inicial.

Shallow sheltered Baltic Sea bays are ecologically important habitats that harbour a unique vegetation community and constitute vital reproduction areas for many coastal fish species. Knowledge about the invertebrate community in these bays is, however, limited. This thesis examines the macroinvertebrate community in shallow sheltered Baltic Sea bays and how it is affected by: (1) the natural morphometric isolation of bays from the sea due to post-glacial land uplift; and (2) differences in vegetation types. The invertebrate biomass and number of taxa was found to decrease with increased bay isolation. The taxon composition changed from dominance by bivalves and gastropods in open bays to a community composed of a larger proportion of insects in isolated bays. Stable isotope analysis indicated epiphytes and periphyton as the major energy resources for most of the examined consumers, but the relative importance of these in relation to larger plants decreased for some consumers with increased bay isolation. A comparison of invertebrate abundance between plants revealed a close relationship with morphological complexity of the plants. More complexly structured plants had higher invertebrate abundance than plants with simpler morphology. The results suggest that management of these coastal habitats should be dynamic and take into consideration the natural change in invertebrate community resulting from the slow bay isolation process. In addition, the results imply that changes in the aquatic vegetation due to anthropogenic influences could induce changes in the invertebrate community as the plant habitat structure is altered. A changed invertebrate community may in turn affect higher trophic levels since invertebrates are important food for many fish and waterfowl species. / At the time of the doctoral defense, the following papers were unpublished and had a status as follows: Paper 2: Submitted. Paper 4: In press.