O crescente fluxo de visitantes em áreas naturais, com a conseqüente pressão sobre os recursos naturais, provocou o aumento da preocupação com os impactos negativos gerados. A Ecologia de Recreação estuda os impactos das atividades recreativas nos ambientes visitados, ocupando-se de fornecer resultados que sejam úteis ao manejo desses impactos. Os efeitos do pisoteio humano sobre a vegetação têm despertado particular interesse em diversos ecossistemas do mundo, com publicações concentradas basicamente nas regiões temperadas. No presente trabalho foi realizado um estudo experimental de pisoteio para avaliar a resposta da vegetação em áreas de Floresta Pluvial Tropical Atlântica em três Unidades de Conservação no Estado de São Paulo, Brasil. O desenho experimental foi em blocos randômicos, tendo sido aplicados quatro níveis de intensidade de pisoteio, em uma única estação, com medidas feitas imediatamente antes do impacto e repetidas em vários períodos, de modo a acompanhar a recuperação da vegetação. As variáveis analisadas foram: a cobertura vegetal total, a riqueza de tipos vegetais morfo-funcionais, a cobertura de cada tipo e a quantidade de solo exposto. No geral, confirmando estudos anteriores em outras regiões, os resultados mostraram relações não-lineares entre o nível de impacto e o efeito nas variáveis medidas na vegetação. As três áreas estudadas tiveram respostas diferentes, duas mostraram-se pouco resistentes e resilientes e outra apresentou resistência moderada e recuperação após um ano. Esses resultados podem subsidiar futuras estratégias de manejo em ambientes semelhantes. / The growing flow of visitors at natural areas, with the consequent pressure over natural resources caused an increase on concerns about the produced negative impacts. Recreation Ecology studies the impacts of recreational activities at visited environments, aiming to provide results which are useful for the management of these impacts. The effects of human trampling on vegetation have raised particular interest in several ecosystems in the world, with publications basically centered in temperate regions. An experimental trampling study was carried out in the present work to evaluate the response of vegetation in areas of Atlantic Tropical Rain Forest, at three protected areas in São Paulo State, Brazil. A randomized block design was done, on which four trampling intensity levels have been applied during an only Season with measurements taken immediately before the impact and repeated at various periods, to follow vegetation recovery. The variables analyzed were: herbaceous plant total cover, richness of plant morpho-functional types, coverage of each type and the amount of bare ground. In general, confirming previous studies in other regions, the results showed non-linear relationships between impact level and effect on measured variables on vegetation. The three studied areas had different responses, two were little resistant and resilient and the other showed moderate resistance and recovery after a year. These results can be used to subsidize future management strategies in similar areas.

Phytoplankter sind die bedeutendsten Primärproduzenten in aquatischen Ökosystemen und leisten ca. 45 % der globalen Primärproduktion. Sie weisen eine hohe taxonomische Diversität mit vielfältigen morphologischen und physiologischen Eigenschaften auf. Funktionelle Eigenschaften, die das licht-, temperatur- und nährstoffabhängige Wachstum sowie Verlustgrößen (Fraß, Sedimentation) beschreiben, sind eine Möglichkeit Phytoplankter zu klassifizieren. Diese Einteilung gewinnt für das Verständnis und die Modellierung der Phytoplanktonsukzession (z.B. in Wassergütemodellen) immer mehr an Bedeutung, da nicht taxonomische, sondern funktionelle Eigenschaften das Vorkommen der Phytoplankter im Gewässer bestimmen. Das Wassergütemodell SALMO ist ein mechanistisches, dynamisches, vertikales 1D-Modell, welches Nährstoffe, Sauerstoff, Detritus, 4 funktionelle Phytoplanktontypen und eine Zooplanktonmischgruppe simuliert. Bei der Modellanwendung wurde ersichtlich, dass die vorhandenen funktionellen Typgruppen teilweise nicht ausreichen, um die funktionelle Diversität der realen Phytoplanktongemeinschaften adäquat widerzuspiegeln. Deshalb wird eine Erweiterung der funktionellen Typgruppen in SALMO angestrebt. Eine empirische Freilanddatenanalyse an zwei morphologisch und trophisch verschiedenen Talsperren ergab insgesamt 10 funktionelle Phytoplanktontypen (Typgruppen 1, 2 und 4 bereits in SALMO vorhanden). Die bestehenden funktionellen Eigenschaften wurden erweitert und teilweise verändert (insgesamt 10 funktionelle Eigenschaften). Die neue funktionelle Typgruppe 6 (unbewegliche, koloniale, gelatinöse Chlorophyceen) wurde in lichtabhängigen Wachstumsversuchen und Fraßversuchen mit Daphnia galeata × hyalina genauer untersucht. Als stellvertretende Art für diese Typgruppe wurde Sphaerocystis schroeteri gewählt. Die Wachstumsversuche bei 20 °C kennzeichneten Sphaerocystis als Starklichtart mit einer relativ hohen Wachstumsrate (Iopt = 250 µmol m-2 s-1; µmax = 0.96 d-1; 12:12 h Hell-Dunkelzyklus). Eigene Nährmediumsversuche wiesen auf eine Abhängigkeit von freiem CO2 hin. Dies bietet eine Erklärung für ihr häufiges Auftreten in oligo- bis mesotrophen Gewässern. Bei Anwesenheit von Daphnia konnte nach 96 h Versuchsdauer eine signifikante Erhöhung der Koloniegröße (Anteil nicht fressbarer Kolonien 3-74 %), im Vergleich zur Kontrolle (Anteil nicht fressbarer Kolonien 0-5 %), festgestellt werden. Dies stellt einen effektiven Fraßschutz gegen größenselektiv filtrierendes Zooplankton wie z.B. Daphnia dar und kann bei hohem Fraßdruck zur Dominanz der Typgruppe führen (z.B. Klarwasserphase in eutrophen Gewässern). Der Effekt war nicht durch Infochemikalien induzierbar. Aus Literaturdaten wurde eine relativ hohes Topt von 27 °C, eine nur mäßige Konkurrentstärke um Phosphor (mittlerer KP-Wert) sowie eine Brutto-Sinkgeschwindigkeit von 1.5 m d-1 entnommen werden. / Phytoplankter are the most important primary producer in aquatic ecosystems and contribute about 45 % to global primary production. Phytoplankton communities usually show an enormous taxonomical diversity. However, besides taxonomical diversity, a phytoplankton can also be characterised by its functional diversity by means of functional traits like resource-dependent growth characteristics (e.g. KI-, KP-, KN-values) or sensitivity to zooplankton grazing and sedimentation. Since functional, and not taxonomic, traits drive the phytoplankton succession, a functional classification of phytoplankton is recognised to be increasingly important for the ecological understanding and modelling of plankton succession (e.g. in water quality models). The mechanistic, dynamic, vertical 1D water quality model SALMO simulates the dynamics of nutrient concentrations (P, N), oxygen, detritus, 4 functional phytoplankton types and 1 mixed zooplankton group. Different model applications showed that the number of phytoplankton types in SALMO was sometimes not sufficient for accounting for the observed functional diversity in phytoplankton communities. Therefore, the aim of this thesis is to extend the functional diversity of phytoplankton types in SALMO. After careful evaluation of empirical data from two reservoirs with different morphology and trophic state 10 functional phytoplankton types are proposed (types 1, 2 and 4 remained unchanged). Existing functional traits in SALMO were extended and partly changed (in total 10 functional traits). For the new functional phytoplankton type 6 (non motile, colonial gelatinous green algae) light-dependent growth rates were measured and grazing experiments with Daphnia galeata × hyalina were carried out in the laboratory. For these experiments, Sphaerocystis schroeteri was chosen as representative species for this group. It is characterised by high light demand and relative high growth rates at 20 °C (µmax = 0.96 d-1, Iopt = 250 µmol m-2 s-1, 12:12 h light-dark cycle). Their growth depends on the availability of free CO2. This explains the common occurrence in oligo-mesotrophic water bodies. The range of the colony sizes of Sphaerocystis increased in the presence of Daphnia significantly (portion of inedible colonies 3-74 %) in contrast to the control (portion of inedible colonies 0-5 %). This was induced by direct size-selective grazing and not by infochemicals. Thus, Sphaerocystis has evolved an effective defence mechanism against size-selective filter-feeding zooplankton and is competitive superior at high zooplankton grazing pressure (e.g. clear water stage in eutrophic waters). The lack of experimentally derived parameters for temperature- and phosphorus-depending growth (Tmin, Topt, KP-value) as well as gross sinking velocity was complemented with literature data. The alga is only moderately competitive for phosphorus and exhibits relatively high minimal and optimal growth temperatures (Tmin = 7 °C, Topt = 27 °C). Since type 6 consists of large, non motile species, gross sinking velocity was estimated to be about 1.5 m d-1.

Dynamics of species, families and plant functional types (PFTs), and diversity of a natural grassland submitted or not to burning and grazing, in different relief positions (concave a convex slope) were evaluated. Treatments consisted of the associations of those three factors, in a completely randomized design, with variable number of replicates, from two to five. Rotational grazing were used, with an average occupation period of six days. Grazing animals were from Nelore, Charolais and its crosses. Stocking rate was calculated to obtain between 20 to 35 % of disappearing of forage mass. Diversity was evaluated using Shannon and Simpson index and frequency of species. The analysis of dry matter availability, on the relative participation of main species and the relative frequency of the other species were performed by double sampling. Data were submitted to cluster and ordination analysis and an analysis of variance via randomization tests. With respect to diversity, burned and grazed areas had lower index than those only grazed. Considering relief and grazing interaction, higher diversity occurred in convex slope. Including burning interaction, diversity was higher in concave slope. In grazing excluded areas, higher index were observed under burning effect, and considering this factor, higher diversity were registered in convex slope. Analyzing frequency of families, Poaceae, Cyperaceae and Asteraceae were present in all plots. The most versatile species were A. lateralis, Frimbristylis diphylla and Dichanthelium sabulorum, occurring in all treatments. Burning and grazing had a positive influence in vegetation diversity, however when interacting or in its absence, they turned dynamics to a dominance of a few species. The evaluation of dynamics showed that interpretation of the results through PFTs were more efficient to explore the differences between treatments, when compared to analysis by families or by species. The seasonal dynamics of the vegetation was affected both by grazing, burning and relief position, independently if evaluated through species or functional types of plants. / Foi avaliada a dinâmica por meio de espécies, famílias e tipos funcionais de plantas (TFs), e a diversidade de uma pastagem natural submetida aos fatores queima (presença ou ausência) e pastejo (ausência ou presença), em diferentes posições topográficas (encosta ou baixada). Os tratamentos foram constituídos pela associação dos três fatores, em um delineamento completamente casualizado com número variável de repetições, entre duas e cinco. O pastejo foi rotacionado, com um período de ocupação médio de seis dias, sendo utilizados animais das raças Nelore, Charolês e suas cruzas. A carga foi calculada adotando-se uma taxa de desaparecimento entre 20-35% da massa de forragem existente. A diversidade foi avaliada através dos índices de Shannon, Simpson e da freqüência de ocorrência de espécies. As avaliações da disponibilidade total de matéria seca, da participação relativa das principais espécies e da freqüência relativa das demais espécies foram realizadas por meio de dupla amostragem. Os dados obtidos foram submetidos às análises de agrupamento, ordenação e de variância via teste de aleatorização. Com relação à diversidade, as áreas queimadas com pastejo possuíram índices menores do que apenas com pastejo. Considerando a interação relevo e pastejo, a maior diversidade se deu na encosta. Incluindo-se a interação com o efeito de queima, essa foi superior nas áreas de baixada. Na exclusão de pastejo, os índices mais elevados foram encontrados com queima, e dentro desse distúrbio, maiores índices na posição de relevo de encosta. Já na ausência da queima, o maior índice foi observado na baixada. Na análise da freqüência de ocorrência por família, destacaram-se Poaceae, Cyperaceae e Asteraceae, com presença em todos os ambientes estudados. Já as espécies com maior versatilidade foram A. lateralis, Frimbristylis diphylla e Dichanthelium sabulorum, encontrados em todos os tratamentos avaliados. O emprego da queima ou pastejo tiveram uma influência positiva na diversidade da vegetação, porém quando em conjunto ou totalmente ausentes direcionaram a dinâmica a uma dominância de poucas espécies. O estudo da dinâmica mostrou que a interpretação dos resultados através dos TFs foi mais eficiente para explorar as diferenças entre os tratamentos, quando comparado às análises por famílias botânicas ou por espécies. A dinâmica estacional da vegetação foi afetada pelos fatores pastejo, queima e posição de relevo, independentemente se avaliados através de espécies ou tipos funcionais de plantas.

The objective was to model on a scale spatiotemporal dynamics of rangeland vegetation types characterized by functional when subjected to different disorders, aiming to predict patterns in the vegetation inventory for future analysis of the fractal dimension associated with the model of cellular automata. So, initially evaluated the use of fractal analysis as a tool to determine patterns in a reduced scale of grazing on natural pastures under different managements. The experiment evaluated the effect of grazing and burning disturbances applied in two relief positions in a natural grassland located in Santa Maria-RS. Another area located in Bagé-RS assesses the improvement of natural grassland with the introduction of ryegrass, white clover and birdsfoot trefoil. The diversity of the pasture was derived by Shannon and Equitabilidade indices. The information fractal dimension was calculated by regression between the Shannon index(ε) and ε natural algorithm, and the slope of the fractal dimension information. The results showed that the fractal dimension can be a tool for determining patterns in plant community in small-scale grazing. The limitation of this technique to small scales is the need for a greater number of repetitions. Secondly, we validated a model is spatially explicit empirical predictive vegetation dynamics of a natural grassland subjected to different disorders based on cellular automata using the approach of plant functional types by comparing the model predictions with actual observations of experiments. The simulations were performed in two temporal and spatial scales, small and large. The temporal resolution of monthly simulation was considered when the spatial dimension was 0.0625 square meters, featuring a reduced scale. A wide range was considered when the temporal resolution was annual and the spatial dimension was 306.25 m². The factors were: grazing, absence and presence, he burns the absence and presence and position of relief, slope and lowland. The model consists of a three-dimensional array, the first being characterized by the temporal dimension and the second and third, representing flat two-dimensional space, each cell being a PFT, which changes with each step in time as the composition of cell itself and the eight neighboring cells. The model evaluated proved to be efficient in predicting the dynamics of natural grassland vegetation can be used to simulate different scenarios. However, the limitation of the model is correct in determining the level of disturbance. Finally, we introduced the fractal dimension to the previously mentioned model and simulated the effect of grazing management of the biennial burns or every three years, with each simulation corresponded to 100 iterations with a spatial resolution of 306.25 m² and temporal equal to one year. The level of disturbance adopted to characterize both the grazing and burning was 0.18. In the treatments with burns, the years when it was used the level of disorder was 0.36, corresponding to the sum of grazing disturbance and burning. The treatments were evaluated in relation to two situations of environmental resources (and with great restraint). The evaluation of fractal dimension in spatially explicit model based on cellular automata has proven to be a viable tool to determine patterns and dynamics of plant communities regardless of scale. The model does not adequately simulated the colonization of species, this being a key topic for future studies that use this approach. The use of only two functional types allowed better visualization of results. The determination of the amount of functional types to be used in the simulation will depend on further investigations. / O objetivo deste trabalho foi modelar em uma escala espaço-temporal a dinâmica vegetacional de pastagens naturais caracterizada por tipos funcionais quando submetidas a diferentes distúrbios, visando predizer padrões na vegetação de inventários futuros pela análise da dimensão fractal associada ao modelo de autômatos celulares. Assim, inicialmente avaliou-se o emprego da análise fractal como ferramenta na determinação de padrões em uma escala reduzida de pastejo sobre pastagens naturais submetidas a diferentes manejos. O experimento avaliou o efeito dos distúrbios pastejo e queima, aplicados em duas posições de relevo, em uma pastagem natural localizada em Santa Maria-RS. Outra área avaliada localizou-se em Bagé-RS onde foram introduzidos azevém, trevo branco e cornichão na pastagem natural. A diversidade da pastagem foi obtida pelos índices de Shannon e Equitabilidade. A informação da dimensão fractal foi calculada pela regressão entre o índice de Shannon(ε) e o algoritmo natural de ε, sendo a inclinação da linha a informação da dimensão fractal. Os resultados demonstraram que a dimensão fractal pode ser uma ferramenta na determinação de padrões na comunidade vegetal na escala reduzida de pastejo. A limitação do emprego desta técnica para escalas reduzidas é a necessidade de um número maior de repetições. Num segundo momento, validou-se um modelo espacialmente explícito empírico e preditivo da dinâmica vegetacional de uma pastagem natural submetida a diferentes distúrbios. Esse foi baseado em autômatos celulares, utilizando a abordagem de tipos funcionais de plantas, através da comparação das predições do modelo com observações reais de experimentos. As simulações foram realizadas em duas escalas temporais e espaciais, reduzida e ampla. A resolução temporal da simulação foi mensal quando a dimensão espacial considerada foi de 0,0625 m², caracterizando a escala reduzida. A escala ampla foi considerada quando a resolução temporal foi anual e a dimensão espacial foi de 306,25 m². Os fatores testados foram: pastejo, ausência e presença; queima, ausência e presença e posição de relevo, encosta e baixada. O modelo é formado por uma matriz representando duas dimensões espaciais planas, sendo cada célula um PFT, a qual se altera a cada passo no tempo conforme a composição da própria célula e de oito células vizinhas. O modelo avaliado demonstrou eficiência na predição da dinâmica da vegetação da pastagem natural podendo ser utilizado para simular diferentes cenários. Entretanto, a limitação do modelo está na correta determinação do nível de distúrbio. Por fim, avaliou-se a dimensão fractal ao modelo citado anteriormente e simulou-se o efeito do pastejo no manejo da queima bianual ou a cada três anos, sendo que cada simulação correspondeu a 100 iterações com resolução espacial de 306,25 m² e temporal igual a um ano. O nível de distúrbio adotado para caracterizar tanto o pastejo como a queima foi de 0,18. Nos tratamentos com queima, nos anos em que ela foi utilizada, o nível de distúrbio foi de 0,36, correspondendo a soma dos distúrbios pastejo e queima. Os tratamentos foram avaliados em relação a duas situações de recurso ambiental (ótimo e com restrição). A avaliação da dimensão fractal em modelo espacialmente explícitos baseados em autômatos celulares demonstrou ser uma ferramenta viável na determinação de padrões e da dinâmica da comunidade vegetal independente da escala. O modelo não simulou adequadamente a colonização de espécies, sendo este um tema fundamental para futuros trabalhos que utilizarem esta abordagem. A utilização de apenas dois tipos funcionais permitiu uma melhor visualização dos resultados. A determinação da quantidade de tipos funcionais a serem utilizados na simulação dependerá de futuras investigações.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / It was studied growth dynamics of Andropogon lateralis, Aristida laevis, Axonopus affinis, Paspalum notatum and Paspalum plicatulum in a natural grassland of the Depressão Central of Rio Grande do Sul, subjected to rotational grazing with heifers, in the spring and summer of 2010/2011. The experimental design was completely randomized with 5 x 2 factorial arrangements, with two grazing intervals, defined by thermal sums of 375 and 750 degree-days, and five species of grasses. Leaf tissue flows, tiller dynamics and stability index of plant population of these grasses were assessed. The studied grasses had a higher leaf growth flow and balance between flows when subjected to grazing intervals of 750 degreedays and higher real efficiency of utilization, tiller appearance rate and site filling when subjected to grazing intervals of 375 degree-days. A. lateralis showed the highest flows of leaf growth, intake and senescence. A. laevis exhibited the lowest real efficiency of utilization. A. affinis and P. notatum had the highest rates of appearance of tillers. P. plicatulum was the only species with stability index of less than one in mean of the period and who had decline in their population of plants. Evaluation periods and/ or seasons influenced the number of senescent leaves per tiller, leaf intake flow, rates of appearance, survival and mortality of tillers and tiller population stability. Summer and, especially the month of December, represented a period of reproductive development of grasses. Intervals between grazing defined in order to respect the natural rhythms of growth of the species tend to optimize the productivity of natural grasslands. / Estudou-se a dinâmica de crescimento de Andropogon lateralis, Aristida laevis, Axonopus affinis, Paspalum notatum e Paspalum plicatulum em uma pastagem natural da Depressão Central do Rio Grande do Sul, submetida a pastoreio rotativo com novilhas, na primavera e verão de 2010/2011. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado com arranjo fatorial 2 x 5, sendo dois intervalos entre pastoreios, definidos por somas térmicas de 375 e 750 graus-dia, e cinco espécies de gramíneas. Foram avaliados os fluxos de tecido foliar, a dinâmica de perfilhamento e índice de estabilidade da população de plantas dessas gramíneas. As gramíneas estudadas apresentaram maior fluxo de crescimento foliar e balanço entre os fluxos quando submetidas a intervalos de pastoreio de 750 graus-dia e maior eficiência real de utilização do pasto, taxa de aparecimento e ocupação de sítios quando submetidas a intervalos de pastoreio de 375 graus-dia. A. lateralis apresentou os maiores fluxos de crescimento, consumo e senescência foliar. A. laevis exibiu a menor eficiência real de utilização. A. affinis e P. notatum apresentam as maiores taxas de aparecimento de perfilhos. P. plicatulum foi a única espécie com índice de estabilidade inferior a um, na média do período experimenta e que apresentou declínio em sua população de plantas. Os períodos de avaliação e/ou a estações do ano influenciaram o número de folhas em senescência por perfilho, fluxo de consumo foliar, taxas de aparecimento, sobrevivência e mortalidade de perfilhos e índice de estabilidade da população de perfilhos. O verão e, principalmente o mês de dezembro, foi caracterizado como período de desenvolvimento reprodutivo das gramíneas. Intervalos entre pastoreios definidos de forma a respeitar os ritmos naturais de crescimento das espécies tendem a otimizar a produtividade das pastagens naturais.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Understanding the dynamics of vegetation could facilitate decision making and adoption of new management practices, seeking a better use of available resources in areas of natural grassland. This study aimed to evaluate the dynamics of a natural grassland vegetation subject to grazing and fertilization, in four different locations in the counties of Pinheiro Machado and Piratini, located in the upper basin region of Rio Camaquã. The treatments were a combination of the above factors. The estimation of species composition and biomass followed BOTANAL field method procedures, with some adjustments. There was a change in vegetation dynamics in the treatments as a response of the interaction of evaluation period, fertilization and grazing, showing a divergence of the trajectories of vegetation and there is no clear distinction of functional types. There was not a clear association between the functional types and environmental variables. The diversity and evenness of species were quantified using the Shannon and equitability indexes. There were no significant differences between different fertilization, but for grazing, there was a significant difference between the evaluation periods. Areas subjected to controlled grazing, show a tendency to increase the diversity of species compared to areas subjected to continuous grazing. The use of controlled grazing had a positive influence on species diversity. / A compreensão da dinâmica vegetacional pode facilitar as tomadas de decisões a adoção de novas práticas de manejo, visando um melhor aproveitamento dos recursos disponíveis em áreas de pastagem natural. Este estudo teve como objetivo avaliar a dinâmica vegetacional de uma pastagem natural submetida aos fatores adubação e pastejo, em quatro locais diferentes, nos municípios de Pinheiro Machado e Piratini, localizados no terço superior da bacia região do Rio Camaquã. Os tratamentos foram constituídos pela associação dos fatores acima. As estimativas da composição de espécies e suas respectivas biomassas seguiram os procedimentos de campo do método BOTANAL, com algumas adaptações. Visando gerar hipóteses sobre os efeitos dos tratamentos, foram utilizadas análises multivariadas para os dados de dinâmica de espécies e tipos funcionais. A diversidade e uniformidade de espécies foram quantificadas através dos índices de Shannon e da equitabilidade. Houve uma mudança na dinâmica vegetacional em função dos efeitos compostos pelos fatores períodos de avaliação, adubação e pastoreio, indicada por uma divergência nas trajetórias da vegetação. Não foi evidenciada uma associação nítida entre os tipos funcionais e as variáveis ambientais. A diversidade e uniformidade de espécies foram quantificadas através dos índices de Shannon e da equitabilidade. Não foram observadas diferenças significativas entre as diferentes adubações, para o pastejo, houve diferença significativa na comparação entre os períodos de avaliação. Áreas submetidas a pastoreio controlado demonstraram uma tendência ao aumento da diversidade de espécies, quando comparadas a áreas submetidas a pastoreio contínuo e sem controle que apresentaram valores menores.

O crescente fluxo de visitantes em áreas naturais, com a conseqüente pressão sobre os recursos naturais, provocou o aumento da preocupação com os impactos negativos gerados. A Ecologia de Recreação estuda os impactos das atividades recreativas nos ambientes visitados, ocupando-se de fornecer resultados que sejam úteis ao manejo desses impactos. Os efeitos do pisoteio humano sobre a vegetação têm despertado particular interesse em diversos ecossistemas do mundo, com publicações concentradas basicamente nas regiões temperadas. No presente trabalho foi realizado um estudo experimental de pisoteio para avaliar a resposta da vegetação em áreas de Floresta Pluvial Tropical Atlântica em três Unidades de Conservação no Estado de São Paulo, Brasil. O desenho experimental foi em blocos randômicos, tendo sido aplicados quatro níveis de intensidade de pisoteio, em uma única estação, com medidas feitas imediatamente antes do impacto e repetidas em vários períodos, de modo a acompanhar a recuperação da vegetação. As variáveis analisadas foram: a cobertura vegetal total, a riqueza de tipos vegetais morfo-funcionais, a cobertura de cada tipo e a quantidade de solo exposto. No geral, confirmando estudos anteriores em outras regiões, os resultados mostraram relações não-lineares entre o nível de impacto e o efeito nas variáveis medidas na vegetação. As três áreas estudadas tiveram respostas diferentes, duas mostraram-se pouco resistentes e resilientes e outra apresentou resistência moderada e recuperação após um ano. Esses resultados podem subsidiar futuras estratégias de manejo em ambientes semelhantes. / The growing flow of visitors at natural areas, with the consequent pressure over natural resources caused an increase on concerns about the produced negative impacts. Recreation Ecology studies the impacts of recreational activities at visited environments, aiming to provide results which are useful for the management of these impacts. The effects of human trampling on vegetation have raised particular interest in several ecosystems in the world, with publications basically centered in temperate regions. An experimental trampling study was carried out in the present work to evaluate the response of vegetation in areas of Atlantic Tropical Rain Forest, at three protected areas in São Paulo State, Brazil. A randomized block design was done, on which four trampling intensity levels have been applied during an only Season with measurements taken immediately before the impact and repeated at various periods, to follow vegetation recovery. The variables analyzed were: herbaceous plant total cover, richness of plant morpho-functional types, coverage of each type and the amount of bare ground. In general, confirming previous studies in other regions, the results showed non-linear relationships between impact level and effect on measured variables on vegetation. The three studied areas had different responses, two were little resistant and resilient and the other showed moderate resistance and recovery after a year. These results can be used to subsidize future management strategies in similar areas.

Contexte & Objectifs. Le feu est une perturbation récurrente dans les écosystèmes méditerranéens et est souvent considéré comme une composante intrinsèque pour le fonctionnement de ces écosystèmes. Cependant, le rôle des incendies de forêt sur la biodiversité reste controversé. Ainsi, bien que la perception de cette perturbation par la communauté scientifique prenne en compte les effets négatifs et positifs, le feu reste pour une grande part de l’opinion publique une catastrophe humaine et environnementale. Mes recherches ont eu pour objectif de quantifier les effets du feu sur la biodiversité végétale dans les écosystèmes à climat méditerranéen en abordant la relation feu-biodiversité à différentes échelles et en particulier en considérant les caractéristiques spatiales et temporelles des mosaïques générées par les feux au niveau du paysage. L’étude a été dupliquée dans deux biomes méditerranéens distincts (France méditerranéenne et Sud-ouest Australien) de sorte à rechercher à travers les différences les patrons de réponse communs.Méthodologie. Généralement, les feux ont été étudiés comme des évènements singuliers dont il convenait de mesurer l’impact sur les écosystèmes. Dans cette étude, les feux ont été considérés comme une succession d’évènements formant au niveau du paysage des mosaïques en s’additionnant dans le temps et en se superposant dans l’espace. La diversité de ces mosaïques a été quantifiée et a permis de définir un nouveau paramètre, la pyrodiversité. Mes recherches proposent une méthodologie objective et adaptée à la caractérisation de la pyrodiversité à l’échelle du paysage. Les patrons de feux, compilés sur 50 ans, ont été analysés et la diversité de la végétation (habitats, espèces et traits fonctionnels) a été échantillonnée en suivant le protocole développé dans le cadre du projet Européen EBONE. En utilisant la même échelle géographique pour croiser patrons de feu et patrons de végétation, il a été possible de relier pyrodiversité et biodiversité et d’examiner cette relation simultanément au niveau de la communauté végétale (habitat) et du paysage (mosaïque d’habitats).Résultats. Cette étude démontre qu’une pyrodiversité élevée (grande variabilité des patrons spatio-temporels des feux à l’échelle du paysage) est associée à des stades de succession de végétation plus variés et de ce fait maximise la diversité des habitats au niveau du paysage. Les résultats acquis permettent de montrer que le feu exerce une influence significative, avec d’autres facteurs comme les conditions environnementales ou l’utilisation du sol, sur la composition des habitats ainsi que sur l’hétérogénéité spatiale de la mosaïque d’habitats au sein du paysage. Que l’on considère les effets du feu sur les espèces végétales ou les traits fonctionnels de ces taxons, mes travaux montrent également que la diversité des plantes vasculaires au niveau de l’habitat varie avec la fréquence des feux suivant l’hypothèse de perturbation intermédiaire. À l’échelle du paysage, la relation pyrodiversité-biodiversité vérifie l’hypothèse de perturbation hétérogène : les maxima de diversité alpha et beta ont été observés lorsque les mosaïques de feux étaient caractérisées par un niveau élevé de pyrodiversité. À l’échelle régionale, la pyrodiversité favorise la diversité des habitats (diversité gamma) jusqu’à un certain seuil. Les deux aires d’étude affichent des profils de pyrodiversité contrastés, du fait de leurs gestions opposées du feu, mais égalemet des flores très contrastées. Il en résulte des différences de résilience et résistance au feu au sein de leurs écosystèmes respectifs. Toutefois, les deux biomes méditerranéens et leur végétation présentent des convergences évidentes dans leurs réponses écologiques au gradient de pyrodiversité.ConclusionsCette étude permet de resituer le rôle du feu et sa contribution à la richesse floristique des écosystèmes méditerranéens. / Aim and Background. Fire is an integral component of Mediterranean type ecosystems and other fire-prone systems worldwide but the perception of fire as an ecological disaster remains a widely-held view among human societies. Understanding whether and to what extent fire is beneficial or detrimental to biodiversity is a current research priority for conservation management in fire-prone systems. My research has attempted to quantify the multi-scale effects of fire on various facets of vegetation diversity, including landscape diversity, taxonomic diversity and functional diversity from a landscape ecology perspective. We used two contrasted Mediterranean study cases i.e., south-eastern France and south-western Australia in order to distinguish from their differences common ecological patterns.Methods. Fires and their effects on vegetation are normally studied as single and localized events. Here, we considered landscape-scale fire mosaics resulting from the compilation of fire events that occurred among time and space in a given landscape. The diversity of those fire mosaics has been quantified and permitted to define a new parameter i.e., pyrodiversity. This research proposes a conceptual and practical methodology for the objective characterization of pyrodiversity based on the comparison of two Mediterranean environments: south-west of Western Australia and southern France. Fire patterns were analyzed retrospectively over a 50-year period while vegetation, habitats and species diversity were quantified at the landscape scale using a monitoring protocol developed within the EBONE EU-project. Using the same geographical scale for fire and vegetation patterns permitted to cross the information on biodiversity and pyrodiversity. The relationship between pyrodiversity and biodiversity was examined at the community level (i.e., habitat) and landscape level (mosaic of habitats) with considering successively habitat diversity, taxonomic diversity and functional diversity.ResultsThis study provides evidence that high pyrodiversity (i.e., spatio-temporal diversity of fire patterns) is associated to various successional trajectories of vegetation and thereby maximizes the diversity of habitats at landscape scale. The results indicate that fire significantly contributes with environmental factors and land management to determine the composition of habitats across a landscape and spatial heterogeneity of landscape mosaics. Whether considering the effects of a single fire event on plant species or on plant functional traits, I found that plant diversity varies with fire frequency according to the intermediate disturbance hypothesis at the habitat level. At the landscape level, the pyrodiversity-biodiversity relationship verified the heterogeneous disturbance hypothesis i.e., maxima of alpha and beta diversity are associated to fire mosaics of high spatiotemporal heterogeneity. At the regional scale, pyrodiversity enhances habitat diversity (gamma diversity) within the landscape until a certain threshold. The two studies areas display contrasting profiles of pyrodiversity due to their different fire management strategies but also exhibit taxonomically unrelated floras. Hence, the two Mediterranean biomes were characterized by different ecosystem resilience and resistance to fire. Despite these differences, the two Mediterranean biomes show convergence trends in their ecological response to the gradient of pyrodiversity.Conclusion. This study tackled the Pyrodiversity-Biodiversity paradigm and demonstrated that Mediterranean-type ecosystems need pyrodiversity to maintain the variety of habitats and species at both habitat and landscape levels. Fire effects on vegetation cannot be interpreted directly from a local perspective with considering a single fire event.

Phytoplankter sind die bedeutendsten Primärproduzenten in aquatischen Ökosystemen und leisten ca. 45 % der globalen Primärproduktion. Sie weisen eine hohe taxonomische Diversität mit vielfältigen morphologischen und physiologischen Eigenschaften auf. Funktionelle Eigenschaften, die das licht-, temperatur- und nährstoffabhängige Wachstum sowie Verlustgrößen (Fraß, Sedimentation) beschreiben, sind eine Möglichkeit Phytoplankter zu klassifizieren. Diese Einteilung gewinnt für das Verständnis und die Modellierung der Phytoplanktonsukzession (z.B. in Wassergütemodellen) immer mehr an Bedeutung, da nicht taxonomische, sondern funktionelle Eigenschaften das Vorkommen der Phytoplankter im Gewässer bestimmen. Das Wassergütemodell SALMO ist ein mechanistisches, dynamisches, vertikales 1D-Modell, welches Nährstoffe, Sauerstoff, Detritus, 4 funktionelle Phytoplanktontypen und eine Zooplanktonmischgruppe simuliert. Bei der Modellanwendung wurde ersichtlich, dass die vorhandenen funktionellen Typgruppen teilweise nicht ausreichen, um die funktionelle Diversität der realen Phytoplanktongemeinschaften adäquat widerzuspiegeln. Deshalb wird eine Erweiterung der funktionellen Typgruppen in SALMO angestrebt. Eine empirische Freilanddatenanalyse an zwei morphologisch und trophisch verschiedenen Talsperren ergab insgesamt 10 funktionelle Phytoplanktontypen (Typgruppen 1, 2 und 4 bereits in SALMO vorhanden). Die bestehenden funktionellen Eigenschaften wurden erweitert und teilweise verändert (insgesamt 10 funktionelle Eigenschaften). Die neue funktionelle Typgruppe 6 (unbewegliche, koloniale, gelatinöse Chlorophyceen) wurde in lichtabhängigen Wachstumsversuchen und Fraßversuchen mit Daphnia galeata × hyalina genauer untersucht. Als stellvertretende Art für diese Typgruppe wurde Sphaerocystis schroeteri gewählt. Die Wachstumsversuche bei 20 °C kennzeichneten Sphaerocystis als Starklichtart mit einer relativ hohen Wachstumsrate (Iopt = 250 µmol m-2 s-1; µmax = 0.96 d-1; 12:12 h Hell-Dunkelzyklus). Eigene Nährmediumsversuche wiesen auf eine Abhängigkeit von freiem CO2 hin. Dies bietet eine Erklärung für ihr häufiges Auftreten in oligo- bis mesotrophen Gewässern. Bei Anwesenheit von Daphnia konnte nach 96 h Versuchsdauer eine signifikante Erhöhung der Koloniegröße (Anteil nicht fressbarer Kolonien 3-74 %), im Vergleich zur Kontrolle (Anteil nicht fressbarer Kolonien 0-5 %), festgestellt werden. Dies stellt einen effektiven Fraßschutz gegen größenselektiv filtrierendes Zooplankton wie z.B. Daphnia dar und kann bei hohem Fraßdruck zur Dominanz der Typgruppe führen (z.B. Klarwasserphase in eutrophen Gewässern). Der Effekt war nicht durch Infochemikalien induzierbar. Aus Literaturdaten wurde eine relativ hohes Topt von 27 °C, eine nur mäßige Konkurrentstärke um Phosphor (mittlerer KP-Wert) sowie eine Brutto-Sinkgeschwindigkeit von 1.5 m d-1 entnommen werden. / Phytoplankter are the most important primary producer in aquatic ecosystems and contribute about 45 % to global primary production. Phytoplankton communities usually show an enormous taxonomical diversity. However, besides taxonomical diversity, a phytoplankton can also be characterised by its functional diversity by means of functional traits like resource-dependent growth characteristics (e.g. KI-, KP-, KN-values) or sensitivity to zooplankton grazing and sedimentation. Since functional, and not taxonomic, traits drive the phytoplankton succession, a functional classification of phytoplankton is recognised to be increasingly important for the ecological understanding and modelling of plankton succession (e.g. in water quality models). The mechanistic, dynamic, vertical 1D water quality model SALMO simulates the dynamics of nutrient concentrations (P, N), oxygen, detritus, 4 functional phytoplankton types and 1 mixed zooplankton group. Different model applications showed that the number of phytoplankton types in SALMO was sometimes not sufficient for accounting for the observed functional diversity in phytoplankton communities. Therefore, the aim of this thesis is to extend the functional diversity of phytoplankton types in SALMO. After careful evaluation of empirical data from two reservoirs with different morphology and trophic state 10 functional phytoplankton types are proposed (types 1, 2 and 4 remained unchanged). Existing functional traits in SALMO were extended and partly changed (in total 10 functional traits). For the new functional phytoplankton type 6 (non motile, colonial gelatinous green algae) light-dependent growth rates were measured and grazing experiments with Daphnia galeata × hyalina were carried out in the laboratory. For these experiments, Sphaerocystis schroeteri was chosen as representative species for this group. It is characterised by high light demand and relative high growth rates at 20 °C (µmax = 0.96 d-1, Iopt = 250 µmol m-2 s-1, 12:12 h light-dark cycle). Their growth depends on the availability of free CO2. This explains the common occurrence in oligo-mesotrophic water bodies. The range of the colony sizes of Sphaerocystis increased in the presence of Daphnia significantly (portion of inedible colonies 3-74 %) in contrast to the control (portion of inedible colonies 0-5 %). This was induced by direct size-selective grazing and not by infochemicals. Thus, Sphaerocystis has evolved an effective defence mechanism against size-selective filter-feeding zooplankton and is competitive superior at high zooplankton grazing pressure (e.g. clear water stage in eutrophic waters). The lack of experimentally derived parameters for temperature- and phosphorus-depending growth (Tmin, Topt, KP-value) as well as gross sinking velocity was complemented with literature data. The alga is only moderately competitive for phosphorus and exhibits relatively high minimal and optimal growth temperatures (Tmin = 7 °C, Topt = 27 °C). Since type 6 consists of large, non motile species, gross sinking velocity was estimated to be about 1.5 m d-1.

Os padrões de associação entre epífitos e forófitos não podem ser considerados espécie-específicos, mas as árvores que os epífitos colonizam também não são um conjunto aleatório das espécies forofíticas de um determinado local. Ao invés disso, parece haver uma preferência de certos epífitos por diferentes forófitos. No entanto, se conhece pouco sobre os fatores que determinam essa preferência. Nosso objetivo nesse trabalho é avaliar como os atributos funcionais e a filogenia dos epífitos vasculares influenciam na associação dos epífitos com os forófitos em uma Floresta Ombrófila Mista no sul do Brasil. Para isso nós (1) investigamos padrões de associação positiva e negativa entre grupos funcionais de epífitos e grupos de forófitos e como a diversidade e os atributos funcionais dos epífitos variavam em função do tamanho do forófito e (2) inferimos sobre a existência de sinal filogenético no uso de árvores hospedeiras pelos epífitos, procuramos por estrutura filogenética nas comunidades epifíticas e investigamos diferenças de composição filogenética de epífitos vasculares em diferentes clados de forófitos. Foram amostrados 70 forófitos compreendendo 15 espécies pertencentes a diversos clados e com arquiteturas e características variadas. A amostragem compreendeu 31 espécies epifíticas com os principais clados sendo Polypodiaceae, Bromeliaceae e Orchidaceae. A associação de grupos de epífitos vasculares com diferentes grupos de forófitos sugere que as características dos forófitos proporcionam ambientes contrastantes e que diferentes valores de atributos são necessários para colonizar esses ambientes. Mais especificamente espécies epifíticas com menor área específica foliar (SLA) parecem predominar em árvores maiores e maior SLA em árvores menores. Encontramos sinal filogenético na utilização dos forófitos, sugerindo que a conservação das interações com os forófitos deve ter sido importante ao longo da evolução dos epífitos. A tendência a agrupamento filogenético nas comunidades epifíticas sugere a influência de filtros ambientais representados pelas diferentes características dos forófitos estruturando as assembleias de epífitos. Clados mais basais de forófitos apresentaram composição filogenética distinta devido, sobretudo, a presença de diferentes clados de monilófitos epifíticos nessas árvores. Angiospermas epifíticas ocorreram principalmente em forófitos pertencente as eurosídeas. A preferência de epífitos por forófitos parece ser influenciada pelo surgimento de novidades morfológicas e ecofisiológicas em alguns clados, enquanto outros mantiveram o seu nicho ancestral. A composição florística das florestas quando da origem dos clados epifíticos também parece influenciar a associação entre epífitos e forófitos. Ao utilizar informações sobre os atributos e filogenia das espécies de epífitos vasculares nós podemos melhor compreender os mecanismos ecológicos e históricos que influenciam os padrões de associação entre epífitos e forófitos. / It has been shown that patterns of association between epiphytes and phorophytes can not be considered species-specific, although the trees that epiphytes colonize are not a random subset of phorophyte species in a particular location. Instead, there seems to be a preference of some epiphytes for different phorophytic species. However, little is known about the factors determining this choice. Our objective in this study is to assess how functional attributes and phylogeny of vascular epiphytes influence the association of epiphytes with the phorophytes in an Araucaria Forest in Southern Brazil. For that we (1) investigated the positive and negative association patterns between functional groups of epiphytes and groups of phorophytes and how functional diversity and functional traits of epiphytes varied with host tree size and (2) inferred about the existence of phylogenetic signal on the host trees use by epiphytes, looked for phylogenetic structure in the epiphytic communities and investigated differences in the phylogenetic composition of vascular epiphytes in different phorophyte clades. We used a sample of 70 phorophytes comprising 15 species and belonging to different clades and with different architectures and traits. The sample comprised 31 epiphytic species, the major clades being Polypodiaceae, Bromeliaceae and Orchidaceae. The combination of vascular epiphyte groups with different groups of 15 phorophytes suggests that phorophyte traits provide contrasting environments and that different trait values are needed to colonize these environments. More specifically, epiphytic species with lower specific leaf area (SLA) seem to predominate on larger trees and with higher SLA values on smaller trees. We found phylogenetic signal on the host tree use, suggesting that conservatism of the interactions with phorophytes must have been important throughout the evolution of epiphytes. The tendency to phylogenetic clustering in the epiphytic communities suggests the influence of environmental filters represented by phorophyte traits structuring epiphyte assemblages. More basal clades of phorophytes showed different phylogenetic composition mainly due to the presence of different epiphytic monilophyte clades on these trees. Epiphytic angiosperms occurred mainly on those trees belonging to eurosids. The preference of epiphytes for phorophytes seems to be influenced by morphological and ecophysiological novelties in some lineages, while other clades kept their ancestral niche. The floristic composition of forests at the origins of epiphytic lineages also appears to influence the association between epiphytes and phorophytes. By using information about the traits and phylogeny of species of vascular epiphytes we can better understand the ecological and historical mechanisms that influence the patterns of association between epiphytes and phorophytes.