As florestas subtropicais têm um papel importante nos serviços ecossistêmicos, embora pouco se conheça sobre a sua dinâmica e funcionamento, especialmente na porção sul da Mata Atlântica. A dinâmica florestal é frequentemente avaliada pela variação líquida da biomassa de árvores. Essa dinâmica de biomassa é influenciada por processos demográficos nas comunidades, os quais correspondem ao crescimento (de sobreviventes), recrutamento e mortalidade de indivíduos. Avaliamos a influência de fatores bióticos (atributos funcionais de plantas e a estrutura inicial da floresta) e fatores abióticos (variáveis do solo) sobre a dinâmica de biomassa de uma floresta subtropical, em um intervalo de 18 anos. Também avaliamos o efeito dos processos demográficos sobre a mudança de biomassa líquida da floresta. O estudo foi realizado no sul do Brasil, em uma área de transição entre a Floresta com Araucária e a Floresta Estacional, sem registro de distúrbio há pelo menos 60 anos, mas com histórico anterior de corte seletivo de madeira. Os levantamentos foram realizados em 1999 e em 2017, em 24 parcelas permanentes de 500 m2 cada, mensurando todos os indivíduos com CAP > 30 cm. Atributos funcionais foliares, de densidade de madeira e altura potencial foram obtidos para todas as espécies. Modelos lineares foram utilizados para avaliar o efeito de atributos funcionais (considerando valores médios da comunidade inicial (CWM= ‘community-weighted mean’) e a diversidade funcional (FD)), da estrutura inicial (área basal no tempo inicial) e de variáveis do solo sobre as variáveis resposta (taxa anual de crescimento, recrutamento e mortalidade). Modelos lineares também foram utilizados para avaliar o efeito dos processes demográficos (taxa de crescimento, recrutamento e mortalidade) e incremento em biomassa (biomassa de sobreviventes + recrutas) sobre a variação líquida de biomassa na comunidade. Observamos um efeito positivo do CWM da altura máxima sobre o crescimento de sobreviventes, e um efeito negativo do CWM do conteúdo de fósforo foliar, do FD de conteúdo de matéria seca foliar (LDMC) e da FD da altura máxima. A biomassa de recrutados teve um efeito positivo do pH e negativo do K do solo, enquanto a mortalidade foi positivamente associada à estrutura inicial da comunidade. Observamos ainda que a mudança líquida de biomassa desta floresta teve influência significativa da mortalidade e do incremento total (biomassa de sobreviventes + recrutados). Comunidades com indivíduos mais altos e com atributos relacionados à conservação de recursos em média crescem mais, enquanto que o menor crescimento teve relação com comunidades funcionalmente mais diversas em termos de LDMC e altura, potencialmente associado a espécies de sub-bosque. Solos menos ácidos permitiram o maior recrutamento, enquanto que a alta concentração de K limitou o recrutamento. Comunidades com maior cobertura inicial apresentaram maior mortalidade de espécies no período. Este trabalho traz importantes resultados sobre a dinâmica de florestas subtropicais, demonstrando que as características iniciais da comunidade, tanto bióticas quanto abióticas, tiveram influência no incremento e/ou perda em biomassa deste ecossistema num período de quase duas décadas. / Subtropical forests play an important role on ecosystem services, but the drivers of biomass dynamics and ecosystem functioning specially at the southern portion of Mata Atlântica are poorly understood. The forest dynamics is often evaluated by tree net biomass change, which is underlied by the community demographic processes. These demographic processes correspond to the growth of survival trees, recruitment and mortality. Here we evaluated the influence of biotic factors (plant functional traits and the initial forest structure) and abiotic factors (soil variables) on biomass dynamics of a subtropical forest in an interval of 18 years. We also evaluated the effect of demographic processes on the net biomass change of the forest. This study was carried out in a subtropical forest in southern Brazil and the region is characterized by the Atlantic forest s.l, in a transitional area between Araucaria and Seasonal forest. The study area corresponds to a protected area (Chapecó National Forest) that did not suffer disturbance since at least 60 years but had some selective logging before. The forestry inventories were realized in 1999 and 2017, in 24 permanent plots with 500 m2 each one. All the individuals with circumference at breast height > 30 cm were measured, identified and tagged. Leaf functional traits, wood density and maximum height were obtained for all species. We performed linear models to evaluate the effect of functional traits (following the mean values of initial community, community-weighted mean (CWM) and functional trait diversity (FD)), initial forest structure (community basal area in initial time) and soil variables, on the response variables (annual rate of growth of survival, recruits and mortality). Linear models were also used to evaluate the effect of tree demographic processes (biomass growth of survival, recruits, mortality and biomass increment (growth of survival + recruits)) on the net biomass change. We observed a positive effect of CWM and FD of maximum height, FD of leaf dry matter content (LDMC) and a negative of CWM of leaf nitrogen content on the growth of survivors. The biomass of recruits had a negative effect of soil K content, and a positive effect of soil pH. Biomass mortality was positive related to the initial forest structure. The net biomass change was negatively influenced by the biomass mortality and positively related to the biomass increment. Communities with taller individuals in mean and traits related to resources conserving grew more. The lower growth was related to more diverse communities in terms of LDMC and maximum height, probably associated to understory species. Less acid soils allowed more recruitment, and high availability of soil K limited the recruitment. Communities with more initial tree cover had more mortality along the time. This work provided important results about the biomass dynamics in subtropical forests, showing that biotic and abiotic community initial characteristics influenced the gain or loss of biomass of this ecosystem in a period of almost two decades.

A restauração florestal é mais do que somente plantar árvores. É necessário que haja o monitoramento do desenvolvimento da floresta no que diz respeito tanto a parâmetros estruturais e florísticos, mas também aos processos ecológicos. Esses processos propiciam as interações entre as espécies e promovem a funcionalidade do sistema, provendo serviços ecossistêmicos. Por isso, é necessário, além de monitorar o crescimento da vegetação, avaliar se o ecossistema está operando da forma como seria esperado. O objetivo desta tese é abordar questões referentes aos processos ecológicos e atributos funcionais em áreas florestais em processo de restauração. No primeiro capítulo, foi realizada uma revisão sistemática com o intuito de identificar os processos ecológicos e as variáveis que são medidas em estudos de restauração florestal. Os três capítulos seguintes foram baseados na coleta de dados em três sítios de estudo, situados no Estado do Rio Grande do Sul, Brasil. Foram coletados dados em florestas que tiveram intervenções de restauração (com aproximadamente 10 anos de desenvolvimento), bem como em florestas de remanescentes (utilizadas como sistema de referência). Além da amostragem da vegetação arbórea, foram coletados dados de diversos processos ecológicos, relacionados à ciclagem de nutrientes (decomposição, detritivoria e qualidade da serapilheira e do solo), produtividade (biomassa arbórea acima do solo e biomassa de folhas) e recrutamento (regeneração natural), bem como informações sobre atributos foliares, reprodutivos e de crescimento das espécies. Os resultados obtidos para cada um dos capítulos indicaram que: (1) os processos mais comumente avaliados foram aqueles relacionados à ciclagem de nutrientes, seguido por resiliência do ecossistema, produtividade, relações hídricas e interações bióticas; além disso foi identificado que os resultados positivos das ações de restauração nos processos ecológicos aumentam a medida que os sítios se tornam mais antigos; (2) áreas em restauração ainda diferem de suas respectivas florestas de referência para quase todas as variáveis analisadas, mas, ao contrário da nossa expectativa inicial, as diferenças foram maiores quando considerados os parâmetros estruturais da vegetação, indicando que os processos ecológicos podem se restabelecer antes mesmo da floresta atingir sua completa complexidade estrutural; (3) as variáveis que mais afetaram os processos ecológicos foram aquelas relacionadas aos atributos funcionais, tendo a riqueza de espécies na comunidade apenas um papel secundário na variação dos processos ecológicos estudados; além disso, tanto variáveis de composição funcional, quanto de diversidade funcional tiveram influência nos processos; e (4) modelos utilizados para avaliar a semelhança funcional entre restauração e referência indicaram que a comunidade presente no sub-bosque da restauração apresenta uma maior semelhança funcional com o sistema de referência do que a comunidade do dossel, indicando que as espécies utilizadas nos plantios diferem consideravelmente em sua composição funcional das áreas de referência. Esse estudo ressalta a importância de se compreender melhor os processos ecológicos em ecossistemas florestais e sua aplicação na avaliação do funcionamento de áreas em processo de restauração. O monitoramento desses sítios deve ser realizado a longo prazo de forma a verificar as variações ao longo do desenvolvimento florestal e avaliar as trajetórias sucessionais, sugerindo ações de manejo se necessário. / Forest restoration is more than just planting trees. It is required that forest growth is monitored both by measuring structural and floristic parameters, but also ecological processes. These processes provide interactions among species and promote ecosystem functionality, also offering important ecosystem services. Thus, it is necessary that besides monitoring vegetation growth, it should be evaluated if the ecosystem is operating as would be expected. The objective of this thesis it to address questions related to the ecological processes and functional traits in forests sites undergoing restoration. In the first chapter, we performed a systematic review in order to identify the ecological processes and the variables measured in forest restoration studies. The following three chapters were based on data collected in three study sites, located in the State of Rio Grande do Sul, Brazil. We collected data in forests subjected to restoration (approximately 10 years-old) and more conserved forests not subjected to restoration (used as reference ecosystem). Besides sampling tree components, we collected data on several ecological processes, related to nutrient cycling (decomposition, detritivory and litter and soil quality), productivity (aboveground tree biomass and litter biomass) and recruitment (natural regeneration), as well as information on leaf, reproductive and growth traits of species. The results obtained for each chapter indicated that: (1) the processes that were more frequently measured were the ones related to nutrient cycling, followed by ecosystem resilience, productivity, water relations and biotic interactions; additionally, we identified that positive results of restoration interventions on the ecological processes increased as sites became older; (2) restoration sites still differed from their reference ecosystems for all variables evaluated, but opposed to what we initially expected, these differences were even greater when we considered the structural parameters from the vegetation, suggesting that ecological processes may recover even before the full reestablishment of forest complexity; (3) the variables that most affected ecological processes were the ones related to functional traits, and community species richness had only a secondary role in the variation of ecological processes; in addition, both variables related to functional composition and functional diversity affected the ecological processes evaluated; and (4) the models used to evaluate functional similarity between restoration and reference indicated that the community growing in the understory of the restoration site is functionally more similar to the reference than the canopy community, suggesting that the species used in restoration plantings differ considerably in functional composition from reference sites. This study highlights the importance of ecological processes in forest ecosystems and its application in the evaluation of the functioning of sites undergoing restoration. Monitoring of these sites should be performed for a long period, in order to verify changes during forest growth and to evaluate sucessional trajectories, suggesting management actions if necessary.

A restauração florestal é mais do que somente plantar árvores. É necessário que haja o monitoramento do desenvolvimento da floresta no que diz respeito tanto a parâmetros estruturais e florísticos, mas também aos processos ecológicos. Esses processos propiciam as interações entre as espécies e promovem a funcionalidade do sistema, provendo serviços ecossistêmicos. Por isso, é necessário, além de monitorar o crescimento da vegetação, avaliar se o ecossistema está operando da forma como seria esperado. O objetivo desta tese é abordar questões referentes aos processos ecológicos e atributos funcionais em áreas florestais em processo de restauração. No primeiro capítulo, foi realizada uma revisão sistemática com o intuito de identificar os processos ecológicos e as variáveis que são medidas em estudos de restauração florestal. Os três capítulos seguintes foram baseados na coleta de dados em três sítios de estudo, situados no Estado do Rio Grande do Sul, Brasil. Foram coletados dados em florestas que tiveram intervenções de restauração (com aproximadamente 10 anos de desenvolvimento), bem como em florestas de remanescentes (utilizadas como sistema de referência). Além da amostragem da vegetação arbórea, foram coletados dados de diversos processos ecológicos, relacionados à ciclagem de nutrientes (decomposição, detritivoria e qualidade da serapilheira e do solo), produtividade (biomassa arbórea acima do solo e biomassa de folhas) e recrutamento (regeneração natural), bem como informações sobre atributos foliares, reprodutivos e de crescimento das espécies. Os resultados obtidos para cada um dos capítulos indicaram que: (1) os processos mais comumente avaliados foram aqueles relacionados à ciclagem de nutrientes, seguido por resiliência do ecossistema, produtividade, relações hídricas e interações bióticas; além disso foi identificado que os resultados positivos das ações de restauração nos processos ecológicos aumentam a medida que os sítios se tornam mais antigos; (2) áreas em restauração ainda diferem de suas respectivas florestas de referência para quase todas as variáveis analisadas, mas, ao contrário da nossa expectativa inicial, as diferenças foram maiores quando considerados os parâmetros estruturais da vegetação, indicando que os processos ecológicos podem se restabelecer antes mesmo da floresta atingir sua completa complexidade estrutural; (3) as variáveis que mais afetaram os processos ecológicos foram aquelas relacionadas aos atributos funcionais, tendo a riqueza de espécies na comunidade apenas um papel secundário na variação dos processos ecológicos estudados; além disso, tanto variáveis de composição funcional, quanto de diversidade funcional tiveram influência nos processos; e (4) modelos utilizados para avaliar a semelhança funcional entre restauração e referência indicaram que a comunidade presente no sub-bosque da restauração apresenta uma maior semelhança funcional com o sistema de referência do que a comunidade do dossel, indicando que as espécies utilizadas nos plantios diferem consideravelmente em sua composição funcional das áreas de referência. Esse estudo ressalta a importância de se compreender melhor os processos ecológicos em ecossistemas florestais e sua aplicação na avaliação do funcionamento de áreas em processo de restauração. O monitoramento desses sítios deve ser realizado a longo prazo de forma a verificar as variações ao longo do desenvolvimento florestal e avaliar as trajetórias sucessionais, sugerindo ações de manejo se necessário. / Forest restoration is more than just planting trees. It is required that forest growth is monitored both by measuring structural and floristic parameters, but also ecological processes. These processes provide interactions among species and promote ecosystem functionality, also offering important ecosystem services. Thus, it is necessary that besides monitoring vegetation growth, it should be evaluated if the ecosystem is operating as would be expected. The objective of this thesis it to address questions related to the ecological processes and functional traits in forests sites undergoing restoration. In the first chapter, we performed a systematic review in order to identify the ecological processes and the variables measured in forest restoration studies. The following three chapters were based on data collected in three study sites, located in the State of Rio Grande do Sul, Brazil. We collected data in forests subjected to restoration (approximately 10 years-old) and more conserved forests not subjected to restoration (used as reference ecosystem). Besides sampling tree components, we collected data on several ecological processes, related to nutrient cycling (decomposition, detritivory and litter and soil quality), productivity (aboveground tree biomass and litter biomass) and recruitment (natural regeneration), as well as information on leaf, reproductive and growth traits of species. The results obtained for each chapter indicated that: (1) the processes that were more frequently measured were the ones related to nutrient cycling, followed by ecosystem resilience, productivity, water relations and biotic interactions; additionally, we identified that positive results of restoration interventions on the ecological processes increased as sites became older; (2) restoration sites still differed from their reference ecosystems for all variables evaluated, but opposed to what we initially expected, these differences were even greater when we considered the structural parameters from the vegetation, suggesting that ecological processes may recover even before the full reestablishment of forest complexity; (3) the variables that most affected ecological processes were the ones related to functional traits, and community species richness had only a secondary role in the variation of ecological processes; in addition, both variables related to functional composition and functional diversity affected the ecological processes evaluated; and (4) the models used to evaluate functional similarity between restoration and reference indicated that the community growing in the understory of the restoration site is functionally more similar to the reference than the canopy community, suggesting that the species used in restoration plantings differ considerably in functional composition from reference sites. This study highlights the importance of ecological processes in forest ecosystems and its application in the evaluation of the functioning of sites undergoing restoration. Monitoring of these sites should be performed for a long period, in order to verify changes during forest growth and to evaluate sucessional trajectories, suggesting management actions if necessary.

A restauração florestal é mais do que somente plantar árvores. É necessário que haja o monitoramento do desenvolvimento da floresta no que diz respeito tanto a parâmetros estruturais e florísticos, mas também aos processos ecológicos. Esses processos propiciam as interações entre as espécies e promovem a funcionalidade do sistema, provendo serviços ecossistêmicos. Por isso, é necessário, além de monitorar o crescimento da vegetação, avaliar se o ecossistema está operando da forma como seria esperado. O objetivo desta tese é abordar questões referentes aos processos ecológicos e atributos funcionais em áreas florestais em processo de restauração. No primeiro capítulo, foi realizada uma revisão sistemática com o intuito de identificar os processos ecológicos e as variáveis que são medidas em estudos de restauração florestal. Os três capítulos seguintes foram baseados na coleta de dados em três sítios de estudo, situados no Estado do Rio Grande do Sul, Brasil. Foram coletados dados em florestas que tiveram intervenções de restauração (com aproximadamente 10 anos de desenvolvimento), bem como em florestas de remanescentes (utilizadas como sistema de referência). Além da amostragem da vegetação arbórea, foram coletados dados de diversos processos ecológicos, relacionados à ciclagem de nutrientes (decomposição, detritivoria e qualidade da serapilheira e do solo), produtividade (biomassa arbórea acima do solo e biomassa de folhas) e recrutamento (regeneração natural), bem como informações sobre atributos foliares, reprodutivos e de crescimento das espécies. Os resultados obtidos para cada um dos capítulos indicaram que: (1) os processos mais comumente avaliados foram aqueles relacionados à ciclagem de nutrientes, seguido por resiliência do ecossistema, produtividade, relações hídricas e interações bióticas; além disso foi identificado que os resultados positivos das ações de restauração nos processos ecológicos aumentam a medida que os sítios se tornam mais antigos; (2) áreas em restauração ainda diferem de suas respectivas florestas de referência para quase todas as variáveis analisadas, mas, ao contrário da nossa expectativa inicial, as diferenças foram maiores quando considerados os parâmetros estruturais da vegetação, indicando que os processos ecológicos podem se restabelecer antes mesmo da floresta atingir sua completa complexidade estrutural; (3) as variáveis que mais afetaram os processos ecológicos foram aquelas relacionadas aos atributos funcionais, tendo a riqueza de espécies na comunidade apenas um papel secundário na variação dos processos ecológicos estudados; além disso, tanto variáveis de composição funcional, quanto de diversidade funcional tiveram influência nos processos; e (4) modelos utilizados para avaliar a semelhança funcional entre restauração e referência indicaram que a comunidade presente no sub-bosque da restauração apresenta uma maior semelhança funcional com o sistema de referência do que a comunidade do dossel, indicando que as espécies utilizadas nos plantios diferem consideravelmente em sua composição funcional das áreas de referência. Esse estudo ressalta a importância de se compreender melhor os processos ecológicos em ecossistemas florestais e sua aplicação na avaliação do funcionamento de áreas em processo de restauração. O monitoramento desses sítios deve ser realizado a longo prazo de forma a verificar as variações ao longo do desenvolvimento florestal e avaliar as trajetórias sucessionais, sugerindo ações de manejo se necessário. / Forest restoration is more than just planting trees. It is required that forest growth is monitored both by measuring structural and floristic parameters, but also ecological processes. These processes provide interactions among species and promote ecosystem functionality, also offering important ecosystem services. Thus, it is necessary that besides monitoring vegetation growth, it should be evaluated if the ecosystem is operating as would be expected. The objective of this thesis it to address questions related to the ecological processes and functional traits in forests sites undergoing restoration. In the first chapter, we performed a systematic review in order to identify the ecological processes and the variables measured in forest restoration studies. The following three chapters were based on data collected in three study sites, located in the State of Rio Grande do Sul, Brazil. We collected data in forests subjected to restoration (approximately 10 years-old) and more conserved forests not subjected to restoration (used as reference ecosystem). Besides sampling tree components, we collected data on several ecological processes, related to nutrient cycling (decomposition, detritivory and litter and soil quality), productivity (aboveground tree biomass and litter biomass) and recruitment (natural regeneration), as well as information on leaf, reproductive and growth traits of species. The results obtained for each chapter indicated that: (1) the processes that were more frequently measured were the ones related to nutrient cycling, followed by ecosystem resilience, productivity, water relations and biotic interactions; additionally, we identified that positive results of restoration interventions on the ecological processes increased as sites became older; (2) restoration sites still differed from their reference ecosystems for all variables evaluated, but opposed to what we initially expected, these differences were even greater when we considered the structural parameters from the vegetation, suggesting that ecological processes may recover even before the full reestablishment of forest complexity; (3) the variables that most affected ecological processes were the ones related to functional traits, and community species richness had only a secondary role in the variation of ecological processes; in addition, both variables related to functional composition and functional diversity affected the ecological processes evaluated; and (4) the models used to evaluate functional similarity between restoration and reference indicated that the community growing in the understory of the restoration site is functionally more similar to the reference than the canopy community, suggesting that the species used in restoration plantings differ considerably in functional composition from reference sites. This study highlights the importance of ecological processes in forest ecosystems and its application in the evaluation of the functioning of sites undergoing restoration. Monitoring of these sites should be performed for a long period, in order to verify changes during forest growth and to evaluate sucessional trajectories, suggesting management actions if necessary.

Made available in DSpace on 2016-12-12T20:12:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PGEF15MA042.pdf: 1375553 bytes, checksum: f93a1c6bfaca22be5ac8fae40f160f3c (MD5) Previous issue date: 2015-06-16 / The present dissertation aimed to understand the functional, phylogenetic and the floristic-structural organization of the tree component, along a topographic gradient in a forest in Upper Uruguay River region. Information of this nature is critical for the definition of conservation plans, since it allows inferences about the ecological strategies of species to occupy different environmental conditions. For this, 50 10 × 20 m permanent plots were allocated along different topographic sectors (lower, middle, upper), where all individual tree species with circumference at breast height (cbh) equal to or greater than 15.7 cm had the cbh measured, the height estimated and the botanical identity determined. For the 20 most abundant species, the following functional traits were determined: basic wood density, maximum potential height, leaf area, specific leaf area,leaves lifespan, regeneration and dispersal guilds. The floristic-structural organization was analyzed through Shannon (H ) and Pielou (J) Indices, NMDS (Non-metric Multidimensional Scaling), Permutational Multivariate Analysis of Variance (PERMANOVA), Indicator Species Analyzes and contingency table. The functional traits were analyzed by Rao Q Index and community weight means values for plots (CWM). The phylogenetic structure was 18 determined by Mean Pairwise Distance analysis and K statistic of phylogenetic signal. The functional and phylogenetic structures were compared among sectors by Analysis of Variance, for normal distributions, or Kruskal-Wallis, for non-normal distributions, followed by post hoc tests. The results demonstrated that the tree component showed floristic-structural and ecological strategies variations in function of topographic sectors. The taxonomic, functional and phylogenetic diversity was lower in the lower sector, with predominance of trees with low wood density, large leaves, with smaller values of specific leaf area, than sectors situated at upper positions in the terrain. It was concluded that the topography represented an important source of heterogeneity of the tree component in small spatial scale. The capacity of species occupy different sectors in relief was influenced by their functional traits, reflecting different ecological strategies, which are partly phylogenetically conserved / A presente dissertação teve como principal objetivo entender a organização florística-estrutural, funcional e filogenética do componente arbóreo, ao longo de um gradiente topográfico, em uma floresta na região do Alto Rio Uruguai. Informações desta natureza são fundamentais para a definição de planos de conservação, uma vez que permitem inferências sobre as estratégias ecológicas das espécies para se desenvolverem em condições ambientais distintas.Para isto, foram alocadas 50 parcelas permanentes de 10 × 20m, ao longo de diferentes setores topográficos (inferior, intermediário e superior), onde todos os indivíduos arbóreos com circunferência na altura do peito (CAP) maior ou igual a 15,7 cm, tiveram a CAP medida, a altura estimada e identidade botânica determinada. Para as 20 espécies mais abundantes, foram determinados os seguintes atributos funcionais: densidade básica da madeira, altura máxima potencial, área foliar, área foliar específica, regime de renovação foliar, guildas de regeneração e de dispersão.A organização florística-estrutural foi analisada por meio dos índices de Shannon (H ) e de Pielou (J), NMDS (Escalonamento Multidimensional Não-métrico), Análise de Variância Multivariada Permutacional (PERMANOVA), Análise de Espécies Indicadoras e tabela de contingência. Os atributos funcionais foram analisados por meio do índice de Rao Q e os valores médios dos atributos ponderados para comunidade em cada parcela (CWM). A estrutura filogenética foi determinada por meio da análise de Mean Pairwise Distance (MPD) e pela estatística K para sinal filogenético de atributos funcionais. As estruturas funcional e filogenética foram comparadas entre setores por meio de Análise de Variância, para distribuição normal, ou Kruskal-Wallis, para distribuições não-normais, com testes post hoc.Os resultados demonstraram que o componente arbóreo apresentou variações florísticas-estruturais e de estratégias ecológicas em função dos setores topográficos. A diversidade taxonômica, funcional e filogenética foi menor no Setor inferior, que apresentou a predominância indivíduos com baixa densidade da madeira, folhas maiores e com menor área foliar específica, em relação as posições mais elevadas no relevo. Conclui-se que a topografia representou uma importante fonte de heterogeneidade do componente arbóreo em pequena escala espacial. A capacidade das espécies ocuparem diferentes setores no relevo foi influenciada por seus atributos funcionais, refletindo diferentes estratégias ecológicas, que, em parte são filogeneticamente conservadas

Submitted by JOSIANE SANTOS DE OLIVEIRA (josianeso) on 2017-10-16T11:54:44Z No. of bitstreams: 1 Bruna Treviso Cenci_.pdf: 1353743 bytes, checksum: 8f26b4c7d6c7b81666f8667d019dcdad (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-16T11:54:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bruna Treviso Cenci_.pdf: 1353743 bytes, checksum: 8f26b4c7d6c7b81666f8667d019dcdad (MD5) Previous issue date: 2017-07-24 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / CNPQ – Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O aumento das concentrações de CO2 atmosférico no último século deve impactar a produtividade primária dos ecossistemas. Esse efeito pode ser direto e positivo, devido a um mecanismo de fertilização, ou de modo indireto (positivo ou negativo) através de mudanças climáticas. Evidências sobre variação no balanço de carbono de florestas nas últimas décadas indicam respostas neutras em regiões boreais, positivas em regiões temperadas e negativas nos trópicos. Especificamente para florestas subtropicais há pouca evidência acerca de como a produtividade primária responde a esses fatores de mudança global. Nesse trabalho, investigamos como a produtividade primária de uma conífera arbórea dominante em florestas subtropicais úmidas do SE da América do Sul (Araucaria angustifolia) tem sido afetada ao longo do último século pelas concentrações de CO2 e consequentes alterações climáticas. Para uma população dessa espécie, testamos a validade das seguintes hipóteses: (i) o incremento de CO2 atmosférico afeta a taxa de fixação de carbono indiretamente, através do impacto do aquecimento global nos regimes regionais de temperatura e precipitação; e (ii) além desse efeito indireto, o incremento de CO2 afeta diretamente a taxa de fixação de carbono através de um mecanismo de fertilização. Para uma amostra inicial de 25 árvores de A. angustifolia de 0,33 ha de floresta subtropical madura no sul do Brasil, estimamos séries de incremento anual de carbono no lenho de 14 árvores, a partir de séries dendrocronológicas codatadas de largura de aneis (de um estudo preexistente) e de densidade de aneis (por densitometria de Raios X); e equações hipsométrica (ajustada à população local) e volumétrica (geral para a espécie). As séries individuais foram combinadas numa série média de índices de incremento de carbono (vetor I), filtrando previamente tendências ontogenéticas (pela Curva Regional de Padronização) e autocorrelação temporal (por modelos autoregressivos). Comparando I à séries regionais de temperatura média e precipitação total (estimativas do CRU TS4), através de Função de Correlação, selecionamos variáveis climáticas relacionadas à fixação de carbono (matrizes P e T). Dados instrumentais de concentração de carbono atmosférico (NOAA EARL) e estimativas de temperatura global (CRU TEM4) compuseram as matrizes C e A, respectivamente. Finalmente, a validade dos modelos causais descrevendo as relações entre as matrizes I, T, P, A e C segundo as diferentes hipóteses de estudo, foi testada por Análise de Caminhos. A cronologia de índices residuais de incremento de carbono obtida cobriu o período 1890 a 2014, com médias de rbar = 0,27 e EPS = 0,77. Nas análises subsequentes consideramos o período de 1901 a 2008 (período comum com as séries climáticas). Ambos modelos não foram rejeitados na Análise de Caminhos (P > 0,1), sendo o modelo que representa a hipótese i considerado mais plausível pelo maior p-valor para a estatística C de Fisher (Fisher-C = 9,25, gl = 10, P = 0,508). Nesse modelo, o aquecimento global decorrente da elevação do CO2 afeta negativamente o incremento de carbono em A. angustifolia através da elevação da temperatura de maio prévio na região. Além deste fator climático, as precipitações de março e junho prévios afetam a fixação de carbono de modo positivo, porém ambas não são influenciadas pelo CO2 através do aquecimento global. Em conjunto, as variáveis climáticas explicaram 19% da variação temporal do incremento de carbono das árvores. Esses resultados demonstram que, apesar do conhecido impacto positivo do aumento do CO2 na eficiência do uso água nessa espécie (e sítio) isso não se traduz em maior produtividade primária, possivelmente pelo carácter ombrófilo do clima regional. Por outro lado, a mudança para outonos com temperatura mais elevadas tem resultado em menor produtividade primária de A. angustifolia ao longo do último século. Sendo esta espécie dominante e com papel chave na estrutura trófica, este efeito negativo da mudança climática na sua produtividade, possivelmente, pode impactar indiretamente a estrutura e o funcionamento dos ecossistemas em que insere. / The increase in the concentrations of atmospheric CO2 in the last century must impact ecosystems primary productivity. This effect may be direct and positive, due to a fertilization mechanism, or indirect (positive or negative) through climate changes. Evidences on the variation of carbon balance in forests in the last decades indicate neutral responses in boreal regions, positive in temperate regions and negative in the tropics. There is little evidence about how primary productivity responds to these global changing factors in subtropical forests. In this study, we investigate how the primary productivity of a dominant conifer in subtropical moist forests of the Southeast region of South America (Araucaria angustifolia) has been affected throughout the last century by elevated CO2 concentrations and consequent climate alterations. For a population of this species, we have tested the validity of the following hypothesis: (i) the increase of atmospheric CO2 indirectly affects the rate of carbon fixation, through the impact of global warming in the local temperature and rainfall regimes; and (ii) besides this indirect effect, the increment in CO2 directly affects the rate of carbon fixation through a fertilization mechanism. In an initial sample of 25 A. angustifolia trees from 0,33 ha of mature subtropical forest in the south of Brazil, we estimated annual series of wood carbon content for 14 trees using series of dendrochronologically dated growth-ring widths (from a preexisting study) and growth-ring densities (by X ray densitometry), and hypsometric (adjusted to local population) and volumetric (general for the species) equations. The individual series were combined in an average index series of carbon increment (I vector), previously removing ontogenetic tendencies (through Regional Curve Standardization) and time autocorrelation (by autoregressive models). By comparing I to regional series of mean temperature and total rainfall (estimations of CRU TS4) through a Correlation Function, we selected several climatic variables related to carbon fixation (P and T matrices). Instrumental data of atmospheric C concentration (NOAA EARL) and estimations of global temperature (CRU TEM4) composed matrices C and A, respectively. Finally, the validity of causal models describing the relations among matrices I, T, P, A e C according to the different hypothesis of the study, was tested through Path Analysis. The resulting chronology of residual indexes of carbon increment comprehended the period of 1890 to 2014, with averages of rbar = 0,27 and EPS = 0,77. In the subsequent analysis, we considered the period of 1901 to 2008 (common period with the climate series). Both models were not rejected in the Path Analysis (P > 0,1), and the model which represents the i hypothesis was considered the most plausible by the greater p-value for the Fisher’s C-statistic (Fisher-C = 9.25, gl =10, P = 0.508). In this model, global warmth comes from the elevation of CO2 which negatively affects the increase in carbon content in A. angustifolia through regional temperature elevation (in previous) may. Besides this climatic factor, rainfalls in previous march and june affected carbon fixation in a positive way, although both are not influenced by CO2 through global warming. In summary, climatic variables explained 19% of temporal variation of carbon increase in the trees. These results demonstrate that, despite the known positive impact of CO2 in water use efficiency in this species (and site), this does not translate into a greater primary productivity, possibly by the ombrophilous character of the regional climate. On the other hand, the change into autumns with higher temperatures has resulted in lower primary productivity of A. angustifolia throughout the last century. As this is the dominant species and plays a key role in the trophic structure, this negative effect of the climatic change in its productivity may, possibly, indirectly impact the structure and the operation of the ecosystems in which it is inserted.