Objetivou-se com este trabalho determinar o efeito de regimes de distúrbio sobre os padrões espaciais de cobertura das espécies presentes nas pastagens naturais, atributos funcionais médios das comunidades e a resistência destas à invasão por Eragrostis plana Nees (capim-annoni). O experimento avaliado foi conduzido durante 6 anos (2004-2010), em Dom Pedrito, Rio Grande do Sul, Brasil, numa área de pastagem nativa sem a presença de E. plana. O solo é classificado como Chernossolo Argilúvico Órtico Vértico, unidade de mapeamento Ponche Verde. O delineamento experimental foi em parcelas subdivididas em blocos completos com três repetições. Nas parcelas foram alocados os seguintes tratamentos: a) três regimes de manejo da pastagem: 1) exclusão do pastejo; 2) regimes de pastejo rotativo mantendo a pastagem com resíduo 10cm; e 3) contínuo; e nas subparcelas: b) níveis iniciais de distúrbio: 1) pastagem inicialmente alta (±10 cm); 2) inicialmente baixa (±5 cm); e 3) inicialmente baixa (±5 cm) com escarificação do solo. A combinação dos dois fatores resultou em nove condições ambientais diferentes. Todas as subparcelas receberam duas semeaduras de 2 kg/ha de E. plana nos dois primeiros anos. Nas subparcelas com pastagem inicialmente baixa e inicialmente baixa escarificada também semeou-se Trifolium repens L (2 kg/ha), Lotus corniculatus L. (6 kg/ha) e Lolium multiflorum (25 kg/ha). Foram realizados oito levantamentos da composição de espécies com estimativas visuais da cobertura em 81 quadros de 0,5 x 0,5 m. Os resultados indicaram que os regimes de manejo modificaram a dinâmica e a composição funcional das comunidades. Aquelas submetidas ao nível de distúrbio da pastagem inicialmente baixa com escarificação, apresentaram maior cobertura de E. plana. A manutenção de maior altura da pastagem, proporcionada pelos regimes de pastejo rotativo e exclusão ao pastejo, favoreceram espécies C4, graminóides e espécies de baixa área foliar específica. Desse modo, a combinação destes tratamentos minimizou a sucetibilidade da pastagem nativa à invasão por E. plana. Os resultados revelam que a capacidade das comunidades de repelir E. plana, resulta da presença de espécies nativas com maior similaridade de nicho com esta invasora. / The objective of this study was evaluate the effect of disturbance regimes under the spatial patterns of species cover present in natural grasslands, the functional trait averages on the community and their invasion resistance to Eragrostis plana Nees. The experiment was carried out during 6 years (2004 -2010), in Dom Pedrito, Rio Grande do Sul State, Brazil, in an area free of E. plana. The soil is classified as Chernossolo Argilúvico Órtico Vértico. The experimental design was split-plot type in complite blocks with tree replications. In the plots were allocated the following treatments: a) tree natural pasture regimes: 1) exclusion; 2) rotational grazing keeping the pasture higth residue 10cm; and 3) continuous grazing; and on the split-plots: b) initial levels of soil disturbance: 1) pasture heigh 10 cm t; 2) low pasture height ± 5 cm; and 3) low pasture height with scarified soil. The combination of the treatments resulted in nine different environmental conditions. Every split-plot was sowed with 2 kg/ha of E. plana in two years in a row. The split-plots with low pasture heigh and low pasture heigh with scarified soil were sowed with three winter cultivated species: Trifolium repens L. (2 kg/ha), Lotus corniculatus L. (6 kg/ha) and Lolium multiflorum Lam. (25 kg/ha). Eight species composition surveying with visual cover estimate were realized in 81 squares of 05 x 0.5 m. The results showed that pasture management regimes changed the dynamics and the functional composition of the communities. The ones submitted to pasture low initially disturbance and] pasture low initially disturbance with soil scarification showed higher cover of E. plana. The maintenance of higher grassland height proporcionated by rotational grazing regime and grazing exclusion regime favored the C4 species, graminoids and species with low leaf especific area. In reason of that, the combination of these treatments reduced the succetibility of pasture to be invaded by E. plana. These results reveal that the community characteristics minimized the natural grassland invasion by E. plana. The results also show that the capacity of the communities to repel E. plana, results from the presence of native species with more niche similarity between the invader with the native ones.

Objetivou-se com este trabalho determinar o efeito de regimes de distúrbio sobre os padrões espaciais de cobertura das espécies presentes nas pastagens naturais, atributos funcionais médios das comunidades e a resistência destas à invasão por Eragrostis plana Nees (capim-annoni). O experimento avaliado foi conduzido durante 6 anos (2004-2010), em Dom Pedrito, Rio Grande do Sul, Brasil, numa área de pastagem nativa sem a presença de E. plana. O solo é classificado como Chernossolo Argilúvico Órtico Vértico, unidade de mapeamento Ponche Verde. O delineamento experimental foi em parcelas subdivididas em blocos completos com três repetições. Nas parcelas foram alocados os seguintes tratamentos: a) três regimes de manejo da pastagem: 1) exclusão do pastejo; 2) regimes de pastejo rotativo mantendo a pastagem com resíduo 10cm; e 3) contínuo; e nas subparcelas: b) níveis iniciais de distúrbio: 1) pastagem inicialmente alta (±10 cm); 2) inicialmente baixa (±5 cm); e 3) inicialmente baixa (±5 cm) com escarificação do solo. A combinação dos dois fatores resultou em nove condições ambientais diferentes. Todas as subparcelas receberam duas semeaduras de 2 kg/ha de E. plana nos dois primeiros anos. Nas subparcelas com pastagem inicialmente baixa e inicialmente baixa escarificada também semeou-se Trifolium repens L (2 kg/ha), Lotus corniculatus L. (6 kg/ha) e Lolium multiflorum (25 kg/ha). Foram realizados oito levantamentos da composição de espécies com estimativas visuais da cobertura em 81 quadros de 0,5 x 0,5 m. Os resultados indicaram que os regimes de manejo modificaram a dinâmica e a composição funcional das comunidades. Aquelas submetidas ao nível de distúrbio da pastagem inicialmente baixa com escarificação, apresentaram maior cobertura de E. plana. A manutenção de maior altura da pastagem, proporcionada pelos regimes de pastejo rotativo e exclusão ao pastejo, favoreceram espécies C4, graminóides e espécies de baixa área foliar específica. Desse modo, a combinação destes tratamentos minimizou a sucetibilidade da pastagem nativa à invasão por E. plana. Os resultados revelam que a capacidade das comunidades de repelir E. plana, resulta da presença de espécies nativas com maior similaridade de nicho com esta invasora. / The objective of this study was evaluate the effect of disturbance regimes under the spatial patterns of species cover present in natural grasslands, the functional trait averages on the community and their invasion resistance to Eragrostis plana Nees. The experiment was carried out during 6 years (2004 -2010), in Dom Pedrito, Rio Grande do Sul State, Brazil, in an area free of E. plana. The soil is classified as Chernossolo Argilúvico Órtico Vértico. The experimental design was split-plot type in complite blocks with tree replications. In the plots were allocated the following treatments: a) tree natural pasture regimes: 1) exclusion; 2) rotational grazing keeping the pasture higth residue 10cm; and 3) continuous grazing; and on the split-plots: b) initial levels of soil disturbance: 1) pasture heigh 10 cm t; 2) low pasture height ± 5 cm; and 3) low pasture height with scarified soil. The combination of the treatments resulted in nine different environmental conditions. Every split-plot was sowed with 2 kg/ha of E. plana in two years in a row. The split-plots with low pasture heigh and low pasture heigh with scarified soil were sowed with three winter cultivated species: Trifolium repens L. (2 kg/ha), Lotus corniculatus L. (6 kg/ha) and Lolium multiflorum Lam. (25 kg/ha). Eight species composition surveying with visual cover estimate were realized in 81 squares of 05 x 0.5 m. The results showed that pasture management regimes changed the dynamics and the functional composition of the communities. The ones submitted to pasture low initially disturbance and] pasture low initially disturbance with soil scarification showed higher cover of E. plana. The maintenance of higher grassland height proporcionated by rotational grazing regime and grazing exclusion regime favored the C4 species, graminoids and species with low leaf especific area. In reason of that, the combination of these treatments reduced the succetibility of pasture to be invaded by E. plana. These results reveal that the community characteristics minimized the natural grassland invasion by E. plana. The results also show that the capacity of the communities to repel E. plana, results from the presence of native species with more niche similarity between the invader with the native ones.

Objetivou-se com este trabalho determinar o efeito de regimes de distúrbio sobre os padrões espaciais de cobertura das espécies presentes nas pastagens naturais, atributos funcionais médios das comunidades e a resistência destas à invasão por Eragrostis plana Nees (capim-annoni). O experimento avaliado foi conduzido durante 6 anos (2004-2010), em Dom Pedrito, Rio Grande do Sul, Brasil, numa área de pastagem nativa sem a presença de E. plana. O solo é classificado como Chernossolo Argilúvico Órtico Vértico, unidade de mapeamento Ponche Verde. O delineamento experimental foi em parcelas subdivididas em blocos completos com três repetições. Nas parcelas foram alocados os seguintes tratamentos: a) três regimes de manejo da pastagem: 1) exclusão do pastejo; 2) regimes de pastejo rotativo mantendo a pastagem com resíduo 10cm; e 3) contínuo; e nas subparcelas: b) níveis iniciais de distúrbio: 1) pastagem inicialmente alta (±10 cm); 2) inicialmente baixa (±5 cm); e 3) inicialmente baixa (±5 cm) com escarificação do solo. A combinação dos dois fatores resultou em nove condições ambientais diferentes. Todas as subparcelas receberam duas semeaduras de 2 kg/ha de E. plana nos dois primeiros anos. Nas subparcelas com pastagem inicialmente baixa e inicialmente baixa escarificada também semeou-se Trifolium repens L (2 kg/ha), Lotus corniculatus L. (6 kg/ha) e Lolium multiflorum (25 kg/ha). Foram realizados oito levantamentos da composição de espécies com estimativas visuais da cobertura em 81 quadros de 0,5 x 0,5 m. Os resultados indicaram que os regimes de manejo modificaram a dinâmica e a composição funcional das comunidades. Aquelas submetidas ao nível de distúrbio da pastagem inicialmente baixa com escarificação, apresentaram maior cobertura de E. plana. A manutenção de maior altura da pastagem, proporcionada pelos regimes de pastejo rotativo e exclusão ao pastejo, favoreceram espécies C4, graminóides e espécies de baixa área foliar específica. Desse modo, a combinação destes tratamentos minimizou a sucetibilidade da pastagem nativa à invasão por E. plana. Os resultados revelam que a capacidade das comunidades de repelir E. plana, resulta da presença de espécies nativas com maior similaridade de nicho com esta invasora. / The objective of this study was evaluate the effect of disturbance regimes under the spatial patterns of species cover present in natural grasslands, the functional trait averages on the community and their invasion resistance to Eragrostis plana Nees. The experiment was carried out during 6 years (2004 -2010), in Dom Pedrito, Rio Grande do Sul State, Brazil, in an area free of E. plana. The soil is classified as Chernossolo Argilúvico Órtico Vértico. The experimental design was split-plot type in complite blocks with tree replications. In the plots were allocated the following treatments: a) tree natural pasture regimes: 1) exclusion; 2) rotational grazing keeping the pasture higth residue 10cm; and 3) continuous grazing; and on the split-plots: b) initial levels of soil disturbance: 1) pasture heigh 10 cm t; 2) low pasture height ± 5 cm; and 3) low pasture height with scarified soil. The combination of the treatments resulted in nine different environmental conditions. Every split-plot was sowed with 2 kg/ha of E. plana in two years in a row. The split-plots with low pasture heigh and low pasture heigh with scarified soil were sowed with three winter cultivated species: Trifolium repens L. (2 kg/ha), Lotus corniculatus L. (6 kg/ha) and Lolium multiflorum Lam. (25 kg/ha). Eight species composition surveying with visual cover estimate were realized in 81 squares of 05 x 0.5 m. The results showed that pasture management regimes changed the dynamics and the functional composition of the communities. The ones submitted to pasture low initially disturbance and] pasture low initially disturbance with soil scarification showed higher cover of E. plana. The maintenance of higher grassland height proporcionated by rotational grazing regime and grazing exclusion regime favored the C4 species, graminoids and species with low leaf especific area. In reason of that, the combination of these treatments reduced the succetibility of pasture to be invaded by E. plana. These results reveal that the community characteristics minimized the natural grassland invasion by E. plana. The results also show that the capacity of the communities to repel E. plana, results from the presence of native species with more niche similarity between the invader with the native ones.

O objetivo geral desta tese foi examinar diferentes 1 questões associadas ao 2 processo de invasão de plantas para investigar os mecanismos, impactos e 3 medidas de recuperação da comunidade vegetal, abordando diferentes estratégias 4 metodológicas que incluem estudos observacionais, experimentos de remoção e 5 uma revisão metodológica. Os resultados do Capítulo 1 mostraram como as 6 relações entre condições climáticas e estrutura da paisagem podem determinar o 7 grau de invasão de plantas na escala regional. Observou-se que os padrões de 8 invasão dos campos sulinos estão principalmente relacionados com maior 9 densidade de estradas, menor cobertura de campo nativo e com o aumento do 10 déficit hídrico. Além disso, constatou-se que a gramínea Eragrostis plana é a 11 planta invasora mais abundante dos campos sulinos. No entanto, os resultados do 12 experimento do Capítulo 2 mostraram que sua invasão não pode ser explicada 13 pela riqueza de espécies ou composição dos grupos funcionais de plantas da 14 comunidade residente. A invasão de E. plana foi principalmente associada ao 15 distúrbio causado pela remoção de biomassa na comunidade. Neste sentido, as 16 comunidades campestres poderiam ser resistentes à invasão de E. plana até que 17 algum distúrbio aumente sua vulnerabilidade. Por outro lado, através da 18 comparação entre comunidades invadidas, removidas e não-invadidas, os 19 resultados do experimento do Capítulo 3 contribuíram no entendimento do 20 impacto real da invasão de E. plana, em termos de redução da riqueza e cobertura 21 de plantas nativas na comunidade. No entanto, embora os métodos de remoção 22 utilizados reduziram a cobertura da invasora, não foram suficientes para conseguir 23 sua erradicação local. Além disso, após três anos de remoção de E. plana, as comunidades se tornaram distintas às invadidas mas não 1 foram semelhantes às 2 comunidades não invadias, o qual poderia indicar que outras medidas de 3 restauração são ainda necessárias. Embora os experimentos de remoção de 4 espécies sejam úteis para investigar questões associadas ao processo de 5 invasão, existem limitações importantes a considerar, como foi evidenciado nos 6 Capítulos 2 e 3. Neste sentido, oferecemos a revisão bibliográfica sistemática do 7 Capítulo 4, onde se discute o potencial dos métodos de remoção utilizados para 8 estudar a resistência e a recuperação da comunidade à invasão, apontando 9 algumas limitações. Como resultado, o Capítulo 4 mostrou que a maioria dos 10 trabalhos não propõem controles adequados nos experimentos, o que pode dar 11 lugar a confundimento de efeitos. Desta forma, foram desenvolvidas algumas 12 sugestões para serem consideradas nos experimentos de remoção de espécies, 13 com o objetivo de continuar avançando nesta temática. As informações geradas 14 nesta tese podem contribuir para o entendimento do processo de invasão de 15 plantas nos ecossistemas campestres, com vistas ao manejo, à conservação e à 16 restauração das comunidades invadidas, adquirindo um senso crítico no 17 planejamento de desenhos experimentas. / The general aim of this thesis was to investigate different 1 issues associated 2 with plant invasion process to understand the mechanisms, impacts and 3 community recovery, by employing different methodological strategies such as 4 observational studies, removal experiments and a literature review. The results 5 from Chapter 1 showed how the interactions between climate and landscape 6 structure can determine the level of invasion of South Brazilian grasslands, 7 highlighting that invasion is mainly related to high road density, less native 8 grassland cover and increased aridity. Furthermore, it was confirmed that 9 Eragrostis plana is the most important invasive species in the South Brazilian 10 grasslands. However, the results from the experiment of Chapter 2 showed that its 11 invasion could not be explained by the species richness or functional group 12 composition in the community. Eragrostis plana invasion was associated with the 13 disturbance effect caused by the amount of removed biomass. Thus, grassland 14 communities may be resistant to E. plana invasion until some disturbance 15 increases their vulnerability. Moreover, by comparing invaded, removed and non16 invaded communities, the experimental results of Chapter 3 highlighted the 17 ecological impact of E. plana invasion, in terms of richness reduction and native 18 species cover. However, although removals methods reduced the cover of the 19 invasive species, they were not enough to locally extinct it. Moreover, after three 20 years of the invasive removal, communities became different from invaded ones 21 but not resembling non-invaded references, which suggest that community 22 recovery may require restoration strategies. Although removal experiments have 23 been useful to investigate certain issues associated with invasion process, there are important limitations to consider, as was shown in Chapter 1 2 and 3. For this 2 purpose, our systematic review presented in Chapter 4 discussed the potential of 3 removal methods for assessing community resistance and recovery from invasion. 4 There, we showed that most of the studies did not use adequate controls in 5 removal experiments, which can lead to confounding effects. Thus, we developed 6 suggestions to be considered in experimental designs to advance the 7 methodological technique of removals. The information generated in this thesis can 8 contribute to the understanding of plant invasion process in South Brazilian 9 grasslands and, consequently, aid to management, conservation and restoration of 10 invaded communities by acquiring a critical sense in experimental designs.

O objetivo geral desta tese foi examinar diferentes 1 questões associadas ao 2 processo de invasão de plantas para investigar os mecanismos, impactos e 3 medidas de recuperação da comunidade vegetal, abordando diferentes estratégias 4 metodológicas que incluem estudos observacionais, experimentos de remoção e 5 uma revisão metodológica. Os resultados do Capítulo 1 mostraram como as 6 relações entre condições climáticas e estrutura da paisagem podem determinar o 7 grau de invasão de plantas na escala regional. Observou-se que os padrões de 8 invasão dos campos sulinos estão principalmente relacionados com maior 9 densidade de estradas, menor cobertura de campo nativo e com o aumento do 10 déficit hídrico. Além disso, constatou-se que a gramínea Eragrostis plana é a 11 planta invasora mais abundante dos campos sulinos. No entanto, os resultados do 12 experimento do Capítulo 2 mostraram que sua invasão não pode ser explicada 13 pela riqueza de espécies ou composição dos grupos funcionais de plantas da 14 comunidade residente. A invasão de E. plana foi principalmente associada ao 15 distúrbio causado pela remoção de biomassa na comunidade. Neste sentido, as 16 comunidades campestres poderiam ser resistentes à invasão de E. plana até que 17 algum distúrbio aumente sua vulnerabilidade. Por outro lado, através da 18 comparação entre comunidades invadidas, removidas e não-invadidas, os 19 resultados do experimento do Capítulo 3 contribuíram no entendimento do 20 impacto real da invasão de E. plana, em termos de redução da riqueza e cobertura 21 de plantas nativas na comunidade. No entanto, embora os métodos de remoção 22 utilizados reduziram a cobertura da invasora, não foram suficientes para conseguir 23 sua erradicação local. Além disso, após três anos de remoção de E. plana, as comunidades se tornaram distintas às invadidas mas não 1 foram semelhantes às 2 comunidades não invadias, o qual poderia indicar que outras medidas de 3 restauração são ainda necessárias. Embora os experimentos de remoção de 4 espécies sejam úteis para investigar questões associadas ao processo de 5 invasão, existem limitações importantes a considerar, como foi evidenciado nos 6 Capítulos 2 e 3. Neste sentido, oferecemos a revisão bibliográfica sistemática do 7 Capítulo 4, onde se discute o potencial dos métodos de remoção utilizados para 8 estudar a resistência e a recuperação da comunidade à invasão, apontando 9 algumas limitações. Como resultado, o Capítulo 4 mostrou que a maioria dos 10 trabalhos não propõem controles adequados nos experimentos, o que pode dar 11 lugar a confundimento de efeitos. Desta forma, foram desenvolvidas algumas 12 sugestões para serem consideradas nos experimentos de remoção de espécies, 13 com o objetivo de continuar avançando nesta temática. As informações geradas 14 nesta tese podem contribuir para o entendimento do processo de invasão de 15 plantas nos ecossistemas campestres, com vistas ao manejo, à conservação e à 16 restauração das comunidades invadidas, adquirindo um senso crítico no 17 planejamento de desenhos experimentas. / The general aim of this thesis was to investigate different 1 issues associated 2 with plant invasion process to understand the mechanisms, impacts and 3 community recovery, by employing different methodological strategies such as 4 observational studies, removal experiments and a literature review. The results 5 from Chapter 1 showed how the interactions between climate and landscape 6 structure can determine the level of invasion of South Brazilian grasslands, 7 highlighting that invasion is mainly related to high road density, less native 8 grassland cover and increased aridity. Furthermore, it was confirmed that 9 Eragrostis plana is the most important invasive species in the South Brazilian 10 grasslands. However, the results from the experiment of Chapter 2 showed that its 11 invasion could not be explained by the species richness or functional group 12 composition in the community. Eragrostis plana invasion was associated with the 13 disturbance effect caused by the amount of removed biomass. Thus, grassland 14 communities may be resistant to E. plana invasion until some disturbance 15 increases their vulnerability. Moreover, by comparing invaded, removed and non16 invaded communities, the experimental results of Chapter 3 highlighted the 17 ecological impact of E. plana invasion, in terms of richness reduction and native 18 species cover. However, although removals methods reduced the cover of the 19 invasive species, they were not enough to locally extinct it. Moreover, after three 20 years of the invasive removal, communities became different from invaded ones 21 but not resembling non-invaded references, which suggest that community 22 recovery may require restoration strategies. Although removal experiments have 23 been useful to investigate certain issues associated with invasion process, there are important limitations to consider, as was shown in Chapter 1 2 and 3. For this 2 purpose, our systematic review presented in Chapter 4 discussed the potential of 3 removal methods for assessing community resistance and recovery from invasion. 4 There, we showed that most of the studies did not use adequate controls in 5 removal experiments, which can lead to confounding effects. Thus, we developed 6 suggestions to be considered in experimental designs to advance the 7 methodological technique of removals. The information generated in this thesis can 8 contribute to the understanding of plant invasion process in South Brazilian 9 grasslands and, consequently, aid to management, conservation and restoration of 10 invaded communities by acquiring a critical sense in experimental designs.

O objetivo geral desta tese foi examinar diferentes 1 questões associadas ao 2 processo de invasão de plantas para investigar os mecanismos, impactos e 3 medidas de recuperação da comunidade vegetal, abordando diferentes estratégias 4 metodológicas que incluem estudos observacionais, experimentos de remoção e 5 uma revisão metodológica. Os resultados do Capítulo 1 mostraram como as 6 relações entre condições climáticas e estrutura da paisagem podem determinar o 7 grau de invasão de plantas na escala regional. Observou-se que os padrões de 8 invasão dos campos sulinos estão principalmente relacionados com maior 9 densidade de estradas, menor cobertura de campo nativo e com o aumento do 10 déficit hídrico. Além disso, constatou-se que a gramínea Eragrostis plana é a 11 planta invasora mais abundante dos campos sulinos. No entanto, os resultados do 12 experimento do Capítulo 2 mostraram que sua invasão não pode ser explicada 13 pela riqueza de espécies ou composição dos grupos funcionais de plantas da 14 comunidade residente. A invasão de E. plana foi principalmente associada ao 15 distúrbio causado pela remoção de biomassa na comunidade. Neste sentido, as 16 comunidades campestres poderiam ser resistentes à invasão de E. plana até que 17 algum distúrbio aumente sua vulnerabilidade. Por outro lado, através da 18 comparação entre comunidades invadidas, removidas e não-invadidas, os 19 resultados do experimento do Capítulo 3 contribuíram no entendimento do 20 impacto real da invasão de E. plana, em termos de redução da riqueza e cobertura 21 de plantas nativas na comunidade. No entanto, embora os métodos de remoção 22 utilizados reduziram a cobertura da invasora, não foram suficientes para conseguir 23 sua erradicação local. Além disso, após três anos de remoção de E. plana, as comunidades se tornaram distintas às invadidas mas não 1 foram semelhantes às 2 comunidades não invadias, o qual poderia indicar que outras medidas de 3 restauração são ainda necessárias. Embora os experimentos de remoção de 4 espécies sejam úteis para investigar questões associadas ao processo de 5 invasão, existem limitações importantes a considerar, como foi evidenciado nos 6 Capítulos 2 e 3. Neste sentido, oferecemos a revisão bibliográfica sistemática do 7 Capítulo 4, onde se discute o potencial dos métodos de remoção utilizados para 8 estudar a resistência e a recuperação da comunidade à invasão, apontando 9 algumas limitações. Como resultado, o Capítulo 4 mostrou que a maioria dos 10 trabalhos não propõem controles adequados nos experimentos, o que pode dar 11 lugar a confundimento de efeitos. Desta forma, foram desenvolvidas algumas 12 sugestões para serem consideradas nos experimentos de remoção de espécies, 13 com o objetivo de continuar avançando nesta temática. As informações geradas 14 nesta tese podem contribuir para o entendimento do processo de invasão de 15 plantas nos ecossistemas campestres, com vistas ao manejo, à conservação e à 16 restauração das comunidades invadidas, adquirindo um senso crítico no 17 planejamento de desenhos experimentas. / The general aim of this thesis was to investigate different 1 issues associated 2 with plant invasion process to understand the mechanisms, impacts and 3 community recovery, by employing different methodological strategies such as 4 observational studies, removal experiments and a literature review. The results 5 from Chapter 1 showed how the interactions between climate and landscape 6 structure can determine the level of invasion of South Brazilian grasslands, 7 highlighting that invasion is mainly related to high road density, less native 8 grassland cover and increased aridity. Furthermore, it was confirmed that 9 Eragrostis plana is the most important invasive species in the South Brazilian 10 grasslands. However, the results from the experiment of Chapter 2 showed that its 11 invasion could not be explained by the species richness or functional group 12 composition in the community. Eragrostis plana invasion was associated with the 13 disturbance effect caused by the amount of removed biomass. Thus, grassland 14 communities may be resistant to E. plana invasion until some disturbance 15 increases their vulnerability. Moreover, by comparing invaded, removed and non16 invaded communities, the experimental results of Chapter 3 highlighted the 17 ecological impact of E. plana invasion, in terms of richness reduction and native 18 species cover. However, although removals methods reduced the cover of the 19 invasive species, they were not enough to locally extinct it. Moreover, after three 20 years of the invasive removal, communities became different from invaded ones 21 but not resembling non-invaded references, which suggest that community 22 recovery may require restoration strategies. Although removal experiments have 23 been useful to investigate certain issues associated with invasion process, there are important limitations to consider, as was shown in Chapter 1 2 and 3. For this 2 purpose, our systematic review presented in Chapter 4 discussed the potential of 3 removal methods for assessing community resistance and recovery from invasion. 4 There, we showed that most of the studies did not use adequate controls in 5 removal experiments, which can lead to confounding effects. Thus, we developed 6 suggestions to be considered in experimental designs to advance the 7 methodological technique of removals. The information generated in this thesis can 8 contribute to the understanding of plant invasion process in South Brazilian 9 grasslands and, consequently, aid to management, conservation and restoration of 10 invaded communities by acquiring a critical sense in experimental designs.

O objetivo deste trabalho foi o de identificar e classificar as unidades homogêneas presentes nos campos naturais do bioma Pampa pelo uso das imagens Sentinel-2, fundamentado pelas distintas composições dos campos naturais da região da Campanha e pela presença de áreas invadidas com Eragrostis plana Nees. A área de estudo compreendeu as poligonais que fazem parte do Complexo Eólico Cerro Chato no município de Santana do Livramento- RS, abrangendo uma área de aproximadamente quinze mil hectares. A análise utilizou duas imagens Sentinel-2A/MSI diferentes, uma contendo apenas as bandas de dez metros e a outra composta pelas bandas de dez e vinte metros de resolução espacial. Para a classificação foi utilizado o classificador multiestágio Extration and Classification of Homogenious Objects (ECHO), com suporte de amostras levantadas no campo para a identificação e coleta das classes, juntamente a um diagnóstico de cobertura vegetal para avaliar o nível de infestação do capim-annoni-2. Os resultados mostraram que o classificador ECHO foi eficiente na discriminação das unidades homogêneas da vegetação do bioma Pampa. Contudo, os resultados obtidos através dos diferentes produtos utilizados apresentaram distintos desempenhos. Na avaliação da qualidade das classificações, os resultados encontrados foram satisfatórios, com o valor do coeficiente kappa de 74,00% para a imagem composta pelas bandas de dez metros e 84,7% para a imagem de dez e vinte metros. Na comparação das duas imagens classificadas, foi possível avaliar que o desempenho da imagem com 9 bandas apresentou resultados mais fidedignos com a verdade de campo. A boa performance deste produto deu-se em razão da maior variabilidade espectral, onde destacaram-se as bandas localizadas na região da red edge, que tiveram alta contribuição na discriminação do capim-annoni-2, além das outras classes de cobertura. Nas áreas invadidas com Eragrostis plana Nees, os resultados das classificações associados ao diagnóstico de cobertura vegetal viabilizaram indicar um limiar da porcentagem da invasão que o classificador conseguiu separar a espécie invasora das outras unidades. / The aim of this study was to identify and classify the homogeneous units present in the natural fields of the Pampa biome by using Sentinel-2 images, based on the different compositions of the natural fields of the Campanha region and on the presence of areas invaded by Eragrostis plana Nees. The area of study comprised the polygonal that are part of the Eolic Complex of Cerro Chato, in the municipality of Santana do Livramento- RS, covering an area of approximately fifteen thousand hectares. The analysis used two different Sentinel-2A/MSI images, one containing only the ten-meter bands and the other composed by the ten and twenty-meter spatial resolution bands. For classification, the multi-stage classifier Extraction and Classification of Homogenious Objects (ECHO) was used, with support of samples collected in the field for the identification and collection of the classes, together with a diagnosis of vegetation cover to evaluate the infestation level of capim-annoni-2. The results showed that the ECHO classifier was efficient in discriminating the homogeneous units of the vegetation of the Pampa biome. However, the results obtained through the different products used presented different performances. In the evaluation of the quality of classification, the results were satisfactory, with the value of the kappa coefficient of 74.00% for the image composed by the bands of ten meters and 84.7% for the image of ten and twenty meters. In the comparison of the two classified images, it was possible to evaluate that the performance of the image with 9 bands presented more consistent results with the field truth. The good performance of this product was due to the higher spectral variability, where the bands located in the red edge region, which had a high contribution in the discrimination of the capim-annoni-2, besides the other classes of coverage were highlighted. In the areas invaded with Eragrostis plana Nees, the results of the classifications associated to the diagnosis of vegetal cover made it possible to indicate a threshold of the percentage of invasion that the classifier was able to separate the invasive species from the other units.

O objetivo deste trabalho foi o de identificar e classificar as unidades homogêneas presentes nos campos naturais do bioma Pampa pelo uso das imagens Sentinel-2, fundamentado pelas distintas composições dos campos naturais da região da Campanha e pela presença de áreas invadidas com Eragrostis plana Nees. A área de estudo compreendeu as poligonais que fazem parte do Complexo Eólico Cerro Chato no município de Santana do Livramento- RS, abrangendo uma área de aproximadamente quinze mil hectares. A análise utilizou duas imagens Sentinel-2A/MSI diferentes, uma contendo apenas as bandas de dez metros e a outra composta pelas bandas de dez e vinte metros de resolução espacial. Para a classificação foi utilizado o classificador multiestágio Extration and Classification of Homogenious Objects (ECHO), com suporte de amostras levantadas no campo para a identificação e coleta das classes, juntamente a um diagnóstico de cobertura vegetal para avaliar o nível de infestação do capim-annoni-2. Os resultados mostraram que o classificador ECHO foi eficiente na discriminação das unidades homogêneas da vegetação do bioma Pampa. Contudo, os resultados obtidos através dos diferentes produtos utilizados apresentaram distintos desempenhos. Na avaliação da qualidade das classificações, os resultados encontrados foram satisfatórios, com o valor do coeficiente kappa de 74,00% para a imagem composta pelas bandas de dez metros e 84,7% para a imagem de dez e vinte metros. Na comparação das duas imagens classificadas, foi possível avaliar que o desempenho da imagem com 9 bandas apresentou resultados mais fidedignos com a verdade de campo. A boa performance deste produto deu-se em razão da maior variabilidade espectral, onde destacaram-se as bandas localizadas na região da red edge, que tiveram alta contribuição na discriminação do capim-annoni-2, além das outras classes de cobertura. Nas áreas invadidas com Eragrostis plana Nees, os resultados das classificações associados ao diagnóstico de cobertura vegetal viabilizaram indicar um limiar da porcentagem da invasão que o classificador conseguiu separar a espécie invasora das outras unidades. / The aim of this study was to identify and classify the homogeneous units present in the natural fields of the Pampa biome by using Sentinel-2 images, based on the different compositions of the natural fields of the Campanha region and on the presence of areas invaded by Eragrostis plana Nees. The area of study comprised the polygonal that are part of the Eolic Complex of Cerro Chato, in the municipality of Santana do Livramento- RS, covering an area of approximately fifteen thousand hectares. The analysis used two different Sentinel-2A/MSI images, one containing only the ten-meter bands and the other composed by the ten and twenty-meter spatial resolution bands. For classification, the multi-stage classifier Extraction and Classification of Homogenious Objects (ECHO) was used, with support of samples collected in the field for the identification and collection of the classes, together with a diagnosis of vegetation cover to evaluate the infestation level of capim-annoni-2. The results showed that the ECHO classifier was efficient in discriminating the homogeneous units of the vegetation of the Pampa biome. However, the results obtained through the different products used presented different performances. In the evaluation of the quality of classification, the results were satisfactory, with the value of the kappa coefficient of 74.00% for the image composed by the bands of ten meters and 84.7% for the image of ten and twenty meters. In the comparison of the two classified images, it was possible to evaluate that the performance of the image with 9 bands presented more consistent results with the field truth. The good performance of this product was due to the higher spectral variability, where the bands located in the red edge region, which had a high contribution in the discrimination of the capim-annoni-2, besides the other classes of coverage were highlighted. In the areas invaded with Eragrostis plana Nees, the results of the classifications associated to the diagnosis of vegetal cover made it possible to indicate a threshold of the percentage of invasion that the classifier was able to separate the invasive species from the other units.

O objetivo deste trabalho foi o de identificar e classificar as unidades homogêneas presentes nos campos naturais do bioma Pampa pelo uso das imagens Sentinel-2, fundamentado pelas distintas composições dos campos naturais da região da Campanha e pela presença de áreas invadidas com Eragrostis plana Nees. A área de estudo compreendeu as poligonais que fazem parte do Complexo Eólico Cerro Chato no município de Santana do Livramento- RS, abrangendo uma área de aproximadamente quinze mil hectares. A análise utilizou duas imagens Sentinel-2A/MSI diferentes, uma contendo apenas as bandas de dez metros e a outra composta pelas bandas de dez e vinte metros de resolução espacial. Para a classificação foi utilizado o classificador multiestágio Extration and Classification of Homogenious Objects (ECHO), com suporte de amostras levantadas no campo para a identificação e coleta das classes, juntamente a um diagnóstico de cobertura vegetal para avaliar o nível de infestação do capim-annoni-2. Os resultados mostraram que o classificador ECHO foi eficiente na discriminação das unidades homogêneas da vegetação do bioma Pampa. Contudo, os resultados obtidos através dos diferentes produtos utilizados apresentaram distintos desempenhos. Na avaliação da qualidade das classificações, os resultados encontrados foram satisfatórios, com o valor do coeficiente kappa de 74,00% para a imagem composta pelas bandas de dez metros e 84,7% para a imagem de dez e vinte metros. Na comparação das duas imagens classificadas, foi possível avaliar que o desempenho da imagem com 9 bandas apresentou resultados mais fidedignos com a verdade de campo. A boa performance deste produto deu-se em razão da maior variabilidade espectral, onde destacaram-se as bandas localizadas na região da red edge, que tiveram alta contribuição na discriminação do capim-annoni-2, além das outras classes de cobertura. Nas áreas invadidas com Eragrostis plana Nees, os resultados das classificações associados ao diagnóstico de cobertura vegetal viabilizaram indicar um limiar da porcentagem da invasão que o classificador conseguiu separar a espécie invasora das outras unidades. / The aim of this study was to identify and classify the homogeneous units present in the natural fields of the Pampa biome by using Sentinel-2 images, based on the different compositions of the natural fields of the Campanha region and on the presence of areas invaded by Eragrostis plana Nees. The area of study comprised the polygonal that are part of the Eolic Complex of Cerro Chato, in the municipality of Santana do Livramento- RS, covering an area of approximately fifteen thousand hectares. The analysis used two different Sentinel-2A/MSI images, one containing only the ten-meter bands and the other composed by the ten and twenty-meter spatial resolution bands. For classification, the multi-stage classifier Extraction and Classification of Homogenious Objects (ECHO) was used, with support of samples collected in the field for the identification and collection of the classes, together with a diagnosis of vegetation cover to evaluate the infestation level of capim-annoni-2. The results showed that the ECHO classifier was efficient in discriminating the homogeneous units of the vegetation of the Pampa biome. However, the results obtained through the different products used presented different performances. In the evaluation of the quality of classification, the results were satisfactory, with the value of the kappa coefficient of 74.00% for the image composed by the bands of ten meters and 84.7% for the image of ten and twenty meters. In the comparison of the two classified images, it was possible to evaluate that the performance of the image with 9 bands presented more consistent results with the field truth. The good performance of this product was due to the higher spectral variability, where the bands located in the red edge region, which had a high contribution in the discrimination of the capim-annoni-2, besides the other classes of coverage were highlighted. In the areas invaded with Eragrostis plana Nees, the results of the classifications associated to the diagnosis of vegetal cover made it possible to indicate a threshold of the percentage of invasion that the classifier was able to separate the invasive species from the other units.

O Eragrostis plana Nees (capim-annoni-2 ou capim annoni) é uma gramínea exótica trazida da África do Sul nos anos cinquenta e atualmente tem presença em aproximadamente 10% da área total do bioma Pampa, sendo a espécie mais invasiva desse bioma. Tendo em conta a grande capacidade desta espécie para se estabelecer em uma ampla variedade de condições ambientais, os efeitos ambientais e econômicos negativos envolvidos, bem como sua dificuldade de erradicação, é importante identificar as áreas mais suscetíveis à invasão em um futuro próximo, para assim aprimorar os planos de manejo e evitar a expansão de áreas infestadas. O presente trabalho foi desenvolvido no município de Aceguá – RS, com o objetivo de identificar quais áreas são as mais suscetíveis à invasão. Foram aplicados os modelos de distribuição de espécies MAXENT e GARP tendo como dados de entrada as variáveis ambientais calculadas a partir imagens espectrais, modelo numérico de elevação, mapa de solos e mapa de vias. Como algumas variáveis originalmente têm resolução espacial de 250 m e outras de 30 m, foi feita uma reamostragem tanto a 30 m como a 250 m para comparar os resultados dos modelos nas duas resoluções espaciais. Para diminuir o número de variáveis de entrada foi feita uma análise de correlação para eliminar as variáveis com alta correlação. Também foi feito o teste Jackknife para avaliar quais variáveis contribuem mais na modelagem espacial da distribuição do capim annoni. Os dois modelos, tanto no treinamento como na validação, nas duas resoluções espaciais, apresentam valores médios de ajuste de AUC acima de 0,7, sendo considerado um bom ajuste. Foram empregados três métodos para calcular os limiares ótimos de corte para cada um dos modelos: 1) sensibilidade igual à especificidade; 2) soma entre a sensibilidade e a especificidade máxima; Os limiares obtidos foram 42 para MAXENT_250, 39 para MAXENT_30, 69 para GARP_250 e 68 para GARP_30. Após a aplicação dos limiares, verificou-se que o modelo GARP prediz uma área maior que o MAXENT, 33,20% em comparação com 24,60% na resolução espacial de 250 m, e 35,83% contra 27,17% na resolução espacial de 30 m. Verificou-se também que o GARP possui melhor capacidade de generalização, o qual é importante para modelar espécies invasoras. Os dois modelos predizem com presença uma área comum de 21,23% e 23,94% nas resoluções espaciais de 250 m e 30 m respectivamente. As pastagens são as classes de uso que apresentam uma maior suscetibilidade à invasão de capim anonni. Ao cruzar os resultados dos modelos de suscetibilidade à invasão de capim annoni, com resolução espacial de 30 m, e as áreas de pastagens que estão sob alta pressão de pastejo, verificou-se que o modelo MAXENT consegue predizer uma suscetibilidade à invasão em 24,51% das áreas e o modelo GARP prediz 37,95% de suscetibilidade à invasão. As comparações entre as duas resoluções espaciais demonstrou que não há muitas diferenças em termos de quantificação de área, sendo que o principal ganho foi o detalhamento espacial, o qual foi obtido com um alto custo computacional. / The Eragrostis plana Nees (South African lovegrass), is an exotic grassy plant originally from South Africa, introduced in the 50s and is currently present in approximately 10% of the total area of the Pampa biome, being the most invasive species in this biome. Considering the large capacity of the South African lovegrass establishing itself in a wide variety of environmental conditions, the negative effects, both environmental and economical that it involves, as well as its difficulty of eradication, it is important to identify the invasion most susceptible areas in the near future, in order to improve the management to prevent the spread of infested areas. This research was developed in the municipality of Aceguá – RS, with the objective of identifying which areas are most susceptible to invasion. The MAXENT and GARP models of distribution of species were applied, having as input data the environmental variables calculated from spectral images, digital elevation model, soil map and road map. As some variables originally had spatial resolution of 250m and others of 30m, a resample was done at both 30m and 250m in order to compare the models results in these two spatial resolutions. To reduce the input variables amount, a correlation analysis was performed to eliminate the high correlation variables. The Jackknife test was also used to evaluate which variables contribute most to the South African lovegrass distribution spatial modeling. Both models, at the two spatial resolutions, during the training and the validation steps, present mean values of AUC adjustment above 0.7, being considered a good fit. Three methods were used to calculate the optimal thresholds for each model: 1) the sensitivity equals to the specificity; 2) the sum between sensitivity and specificity is the maximum; 3) the distance between the ROC curve and left top corner is minimum. The calculated thresholds were 42 for MAXENT_250, 39 for MAXENT_30, 69 for GARP_250 and 68 for GARP_30. After applying these thresholds, it was verified that the GARP model predicts an area greater than MAXENT, 33.20% compared to 24.60% for the spatial resolution of 250m, and 35.83% against 27.17% in the spatial resolution of 30m. It was also verified that GARP has a better generalization capacity, which is important for modeling invasive species patterns. Both models predict a common area with susceptible to invasion of 21.23% and 23.94% in spatial resolutions of 250m and 30m respectively. The grasslands are the land cover that presents a South African lovegrass invasion greater susceptibility. Cross-referencing the susceptibility invasion models with the overgrazing areas at 30m of spatial resolution, it was verified that the model MAXENT can predict a susceptibility to invasion in 24.51% of the areas and the GARP model predicts 37.95% susceptibility to invasion. Comparisons between the two spatial resolutions showed that there are not many differences in terms of area quantification, where the main gain was spatial detailing, which was obtained with a high computational cost.