There is a range of detailed research on edge effects using field data at local scales. However, the scientific literature lacks studies that aim to understand its characteristics in forest fragments using larger scales. Also, few works have considered the influences that each fragment of the landscape imposes on its neighbour. Since biological processes linked to fragmentation and degradation commonly start at edges and influence the dynamics of forest communities, studies on edge effects are crucial for the development of management and conservation plans. Lidar technologies have been used in several studies on forest structure, but few have investigated edge effects. This dissertation presents two distinct applications of lidar for studying anthropogenic-caused edges in different scenarios and ecosystems. In the first study, edge effects in commercial Eucalyptus plantations and fragments of the Atlantic Forest, located in the State of São Paulo, were evaluated by quantifying the differences in height and understory density in the edge vegetation vs core. We also sought to understand the influences that each type of adjacent fragment (Eucalyptus, native forest or pasture) imposes on the neighbouring vegetation. Edge effects, regarding height and understory density, on fragments of native vegetation adjacent to Eucalyptus plantations and vice-versa were more attenuated than nearby pastures. The results indicated that the protection of native forests in silviculture areas besides favouring the maintenance of local ecosystem services (provision and maintenance of water flow, diversity of flora and fauna species, natural pest control, etc.) could help maintain the homogeneity of the stands due to their ability to minimise edge effects. This protection could favour the occurrence of border Eucalyptus more similar to the ones in the core. In the second study, edge effects caused by seismic lines, i.e. corridors cut through the forest during the process of exploration of gas and oil, in areas of Boreal Forest in the central region of Alberta is addressed. Besides quantifying the effects of distance from seismic lines over height and fractional cover on the neighbouring vegetation, the interactions between these variables and primary vegetation growth factors related to the topographic position, incident radiation and surface geology were evaluated. The results showed that significant changes in vegetation structure adjacent to forest edge occur close to seismic lines, including reduced tree height and cover. Random Forest analyses revealed that the distance from the seismic line, incident radiation and surface water accumulation potential (inferred from the topographic position index) are the most critical variables for height and fractional cover prediction. Overall, lidar proved to be a robust tool for assessing the spatial and ecological dimensions of edge effects in different scenarios. With this in mind, management and conservation strategies for fragmented areas could benefit from this technology to reduce the impact from edge effects on ecosystems. / Há uma gama de pesquisas detalhadas sobre efeitos de borda usando dados de campo em escalas locais. No entanto, a literatura científica carece de trabalhos que visem compreender suas características em fragmentos florestais utilizando escalas maiores. Além disso, poucos estudos levaram em conta as influências que cada fragmento da paisagem impõe sobre seu vizinho. Uma vez que processos biológicos ligados à fragmentação e degradação geralmente se iniciam pelas bordas e influenciam a dinâmica das comunidades florestais, estudos sobre efeitos de borda são cruciais para o desenvolvimento de planos de manejo e conservação. Tecnologias lidar têm sido usadas em diversos estudos sobre a estrutura de florestas, mas poucos trabalhos investigaram efeitos de borda. Esta dissertação apresenta duas aplicações distintas do lidar para o estudo de bordas criadas pelo homem em diferentes cenários e ecossistemas. No primeiro estudo, efeitos de borda em plantios comerciais de eucalipto e fragmentos de Mata Atlântica, no Estado de São Paulo, foram avaliados por meio da quantificação das diferenças na altura e densidade do sub-bosque na vegetação da borda vs. interior. Buscou-se também compreender as influências que cada tipo de fragmento adjacente (eucalipto, floresta nativa ou pasto) impõe sobre a vegetação vizinha. Os efeitos de borda, em termos de altura e densidade do sub-bosque, em fragmentos de vegetação nativa adjacentes aos plantios de eucalipto e vice-versa foram mais atenuados do que próximo às pastagens. Os resultados indicaram que a proteção de florestas nativas em áreas de silvicultura além de favorecer a manutenção de serviços ecossistêmicos locais (provisão e manutenção do fluxo de água, diversidade de espécies da flora e fauna, controle natural de pragas etc.) poderia ajudar a manter a homogeneidade dos talhões devido à sua capacidade de minimizar os efeitos de borda. Esta proteção poderia favorecer a ocorrência de eucaliptos de borda mais semelhantes aos de interior. No segundo estudo, foram abordados efeitos de borda causados pela abertura de linhas sísmicas durante o processo de exploração de gás e petróleo em áreas de Floresta Boreal, na região central de Alberta. Além da quantificação dos efeitos da distância das linhas sísmicas na altura e cobertura arbórea da vegetação vizinha, foram avaliadas as interações entre tais variáveis e fatores de crescimento primário da vegetação relacionados a posição topográfica, radiação e superfície geológica. Os resultados mostraram que variações significativas na estrutura da vegetação adjacente à borda da floresta ocorrem próximas às linhas sísmicas, incluindo altura e cobertura arbórea reduzidas. Análises por meio de florestas aleatórias (random forest) revelaram que a distância da linha sísmica, a radiação incidente e o potencial de acumulação de água superficial (inferida a partir do índice de posição topográfica) são as variáveis mais importantes para predição de altura e cobertura arbórea. No geral, o lidar se mostrou uma ferramenta robusta para avaliar as dimensões espaciais e ecológicas dos efeitos de borda em diferentes cenários. Com isso em mente, estratégias de manejo e conservação para áreas fragmentadas poderiam se beneficiar desta tecnologia para redução do impacto de efeitos de borda nos ecossistemas.

Submitted by Mariana Dornelles Vargas (marianadv) on 2015-04-13T19:16:40Z No. of bitstreams: 1 estrutura_comunidades.pdf: 2513524 bytes, checksum: c7af8b4dcb1d30b14380ec88e0ff13c7 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-13T19:16:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 estrutura_comunidades.pdf: 2513524 bytes, checksum: c7af8b4dcb1d30b14380ec88e0ff13c7 (MD5) Previous issue date: 2010 / Nenhuma / Investigamos a importância relativa de uma série de fatores ambientais e a importância do manejo da terra sobre a estrutura de 36 comunidades de cactos, ocorrendo em campos com afloramentos rochosos no sul do Brasil. Afloramentos rochosos foram inseridos em uma matriz constituída por campos nativos com pecuária extensiva, bem como em uma matriz de plantações comerciais de eucalipto com cinco anos de idade. A riqueza específica foi igual a 10 espécies de cactos, entre as quais nove com forma de crescimento globular e apenas uma com forma colunar, sendo todas de tamanho pequeno. A diversidade verdadeira de espécies foi relacionada positivamente com a área, inclinação e cobertura de rocha dos afloramentos, e relacionada negativamente com a distância ao afloramento mais próximo. A diversidade verdadeira dentro - (α) e entre-parcelas (β1) corresponderam a 16.1% e 30.1% da diversidade total, enquanto que entre-afloramentos (β2) e entre-manejos (β3) corresponderam a 35.2% e 18.6% da diversidade total, respectivamente. Diversidades observadas foram significativamente diferentes dos valores esperados, e as maiores diferenças foram encontradas entre os componentes β2 e β3. Fatores ambientais e a estrutura espacial explicaram 41% da variância na abundância de espécies de cactos nos afloramentos rochosos. O manejo da terra e a estrutura espacial apresentaram um efeito significativo sobre a estrutura das comunidades de cactos, explicando 11% e 9% da variação total, respectivamente. Diferenças na composição de espécies entre os regimes de manejo foram ilustradas pelo primeiro eixo de uma ordenação NMDS, com comunidades concentradas à esquerda nas áreas de campo, e comunidades dispersas à direita nas áreas de plantação. Mudanças na abundância de espécies mediadas pelo manejo da terra podem ser conduzidas deliberadamente pela sucessão vegetal em afloramentos rochosos inseridos na matriz de plantações. / We investigated the relative importance of various natural and human-related environmental factors on the structure of 36 cacti communities occurring on rocky outcrops in southern Brazil grasslands. Outcrops were embedded in either open grasslands grazed by livestock or five years-old eucalypt plantations. Total richness equaled 10 species, nine of which were globose and only one columnar, all of small size. Outcrop-scale true diversity was positively related to outcrop area, slope, and rock cover, and negatively related to the distance to the nearest outcrop. The within- (α) and between-plot (β1) components corresponded to 16.1% and 30.1% of total true diversity, while the between-outcrop (β2) and between-management (β3) levels corresponded to 35.2% and 18.6% of total true diversity. Observed diversities were significantly different from expected values, and the largest differences occurred in the β2 and β3 components. Altogether, environmental variables and spatial structure explained 41% of the variance in species abundances in the rocky outcrops. Landscape management and the spatial structure had a significant effect on cacti communities structure, explaining 11% and 9% of total variation, respectively. The first axis in an NMDS ordination reflected compositional differences in cacti communities between management regimes, with the grassland rocky outcrops concentrated in the left, and the plantation outcrops scattered to the right. Management-mediated changes in species abundances can be driven by released succession in rocky outcrops embedded in plantations.

Water availability is a strategy resource for forest plantation. Many authorities and researches are concerned about the water use and the impact of forest plantation. Water use and water use efficiency have been measuring in all over the world. High productivity of Eucalyptus sp plantation are depend of environmental resources such water, nutrients, light and also genotype resource efficiency. High water use is also associated with high productivity and water use efficiency. Many reports were published about water use in eucalyptus plantation. Water use might vary among 1100 mm to 1300 mm for eucalyptus plantation. Climate conditions, soil characteristics and forest management might influence water use. Currently, studies aim to understand hydrology cycle at the leaf, trees and on landscape scale. Previous studies showed that K fertilizer increase water demand. Leaf biomass and LAI also increase due to K fertilizer application, which suggest increase in water use. Eucalyptus forest plantation may also decrease water discharge in catchment, which might decrease water availability in local scale. However, transpiration varied within soil moisture, precipitation, temperature, atmosphere conditions, fertilizer application, genotype and latitude. The main objective of forest managers was often find a technique regime which forester may use to achieve the target growth rate. Nowadays, it is important to manage the forest taking to account local resource supply, local climate condition and resource availability. These strategies might increase the sustainability of forest plantation. Measurement of physiological functioning might help forests manager to understand the growth response of our forest as result of climate condition and also planning new strategies to increase forest sustainability. / A alta produtividade das florestas de Eucalyptus sp está diretamente associada aos recursos disponíveis no ambiente como água, nutrientes e luz, como também pelo uso eficiente dos recursos por diferentes genótipos. Diversos trabalhos foram realizados sobre o uso da água das florestas de eucalipto. Pesquisadores e gestores florestais sempre são questionados sobre o uso da água e a eficiência do uso da água pelas florestas de eucalipto. Diversos trabalhos mostraram que o uso da água em florestas de eucalipto podem alcançar 1100 mm a 1300 mm. No entanto, essas estimativas podem variar em função das condições edafoclimáticas e de manejo da floresta O objetivo principal dos estudos atuais é entender a dinâmica do ciclo da água em diferentes escalas da floresta, na folha, a árvore e na escala da bacia hidrográfica. Alguns estudos vêm mostrando que a adubação, em particular com potássio, também pode aumentar a demanda de água por parte das árvores. O K propicia aumento de biomassa foliar e IAF das plantas, sugerindo aumento da transpiração das árvores. Estudos na escala da bacia hidrográfica, mostraram que bacias hidrográficas ocupadas por florestas de eucalipto podem reduzir o fluxo superficial dos cursos da água como também o estoque de água nas diferentes camadas do solo, o que pode comprometer a disponibilidade hídrica numa escala local. Por outro lado, alguns trabalhos mostraram que os impactos das florestas plantadas nos recursos hídricos dependem do regime pluviométrico local. Outros fatores podem influenciar o uso da água pelas florestas tais como a capacidade de retenção de água no solo, condições atmosféricas, espaçamento e genótipos. O principal objetivo dos gestores florestais, frequentemente, tem sido a busca por uma técnica de manejo florestal que permita o alcance de altas taxas de produtividade dos genótipos plantados. Atualmente, o manejo florestal não leva em conta a disponibilidade dos recursos ambientais, principalmente a água por meio do regime pluviométrico. Essas estratégias são importantes para aumentar a sustentabilidade das florestas plantadas, principalmente em áreas em que a disponibilidade de água é crítica. A compreensão da dinâmica dos parâmetros fisiológicos pode ajudar os gestores florestais a entenderem as respostas das árvores em função das condições climáticas e planejar estratégias que possam aumentar a sustentabilidade dos plantios florestais de Eucalyptus sp.