The limited range of commercial timber species in Great Britain has led the forestry sector to consider wider planting of other species. This research addresses wood properties, particularly relevant to structural timber, of noble fir, Norway spruce, western red cedar and western hemlock in Great Britain. Sampling covered three regions to get a representative sample for the country. Bending stiffness, bending strength, density and twist distortion from drying were assessed. The results showed high yields of C16 for all these species, with Norway spruce and western hemlock performing comparatively well to typical British-grown Sitka spruce. Within this dataset, variation of mechanical properties within trees was more important than differences between species. Strength and stiffness increased with age, whereas density followed different trends in the inner and outerwood. The three properties were modelled based on ring number. The use of acoustic techniques to assess the mechanical properties of wood (in particular stiffness), was investigated in clears, sawn timber, logs and trees. The best results were found combining density with acoustic velocity in sawn timber. The use of acoustic techniques in standing trees was more reliable measuring distances of two or three metres, rather than the commonly used one metre; most likely due to a change in the wave propagation. Tree architecture was studied for timber production and quality. Noble fir described the highest merchantable taper profile. Branchiness varied importantly with height in the stem, and models were built for number, diameter and angle of branches. Western red cedar and western hemlock had fewer but thicker branches compared to noble fir and Norway spruce. Future work should produce grading machine settings and address the variation of timber quality and merchantability under different silvicultural regimes. This thesis concludes that the four species investigated can contribute to diversity the timber industry in Great Britain.

Pflanzen verfügen über ein hohes Maß an phänotypischer Plastizität. Modifikationen ihres genetisch determinierten Aufbaus ermöglichen ihnen, flexibel auf ein breites Spektrum von Umwelteinflüssen zu reagieren. Dies umfasst Veränderungen der Pflanzenarchitektur, die durch den modularen Aufbau des Sprosses ermöglicht werden. In den Blattachseln des Primärsprosses werden Achselknospen angelegt. Jede einzelne dieser Knospen hat das Potenzial, zu einem Sekundärspross, d.h. einem Zweig, auszuwachsen. Der Knospenaustrieb wird jedoch reguliert und die meisten Knospen verbleiben in einem dormanten Status. Bei der Entscheidung, ob die Dormanz einer Knospe gebrochen wird und sie zu einem Zweig auswächst, spielen diverse endo- und exogene Faktoren eine Rolle, die in einem komplexen, aus Hormonen und Transkriptionsfaktoren bestehenden Regelnetz, integriert werden. Dieses umfasst Strigolactone (SL), eine neuartige Klasse von Phytohormonen, die im Allgemeinen den Knospenaustrieb hemmen. Es wird diskutiert, dass der inhibitorische Effekt der SL durch eine Modulation des Flusses des Phytohormons Auxin und/oder die Regulation anderer nachgelagerter Faktoren direkt in der Knospe herbeigeführt wird. Das bekannteste Beispiel für ein knospenspezifisches, SL-reguliertes Gen ist BRANCHED1 (BRC1), dessen mRNA-Abundanz positiv von SL beeinflusst wird. Es codiert einen Transkriptionsfaktor der den Knospenaustrieb unterdrückt, was höchstwahrscheinlich über eine Regulation des Zellzyklus erfolgt. SL und BRC1 wurden umfassend in Modellarten wie Arabidopsis (Arabidopsis thaliana), Erbse (Pisum sativum), Petunie (Petunia hybrida) und Reis (Oryza sativa) untersucht. Im Gegensatz dazu ist das Wissen über die Gene und Stoffwechselwege dieses Regelkreises in verholzten, ausdauernden Arten wie dem Modellbaum Pappel (Populus sp.), limitiert. In der vorliegenden Arbeit wurden Pappel-Orthologe von Genen, die an der SL-Biosynthese (MAX4) und der SL-Signaltransduktion (MAX2) beteiligt sind, identifiziert und auf eine vermutete Funktion in der Regulation der Baumarchitektur untersucht. Es existieren jeweils zwei Orthologe in der Pappel. Um ihre Funktion zu charakterisieren, wurden Expressionsanalysen durchgeführt und transgene Linien für amiRNA-vermittelte simultane oder einzelne knock-downs der beiden Orthologe erzeugt. Knock-downs von MAX2 waren nur teilweise erfolgreich. Es konnte kein Phänotyp beobachtet werden, was höchstwahrscheinlich auf eine redundante Funktion des nicht herunterregulierten Orthologs zurückzuführen ist. MAX4 Doppel-Knock-downs waren hingegen erfolgreich und es konnten typische SL-Mangelphänotypen in den entsprechenden amiMAX4-1+2 Linien beobachtet werden. Diese umfassten eine erhöhte Sprossverzweigung, eine Reduktion der Pflanzenhöhe, eine verkürzte Indernodienlänge sowie eine erhöhte Adventivbewurzelung. Durch ihre geringe Konzentration, hohe Instabilität und große Diversität ist die direkte Quantifizierung von SL sehr anspruchsvoll. Außerdem sind Standards und Referenzen für Pappel-SL nicht verfügbar, was direkte Messungen nicht durchführbar machte. Stattdessen wurden indirekte Hinweise auf SL-Mangel in den amiMAX4-1+2 Pflanzen gesammelt. Ein Beispiel dafür ist die erfolgreiche Komplementation der Sprossphänotypen durch Pfropfung. Baumspezifische Aspekte der Knospendormanz, besonders die Winterdormanz, wurden ebenfalls untersucht. Ein Einfluss von SL konnte aber nicht nachgewiesen werden, was darauf hinweist, dass SL den Knospenaustrieb nur in der vegetativen Periode hemmen. Als ein SL-reguliertes Zielgen und daher eine weitere wichtige Komponente der Verzweigungskontrolle wurde ein Pappel BRC1 Ortholog identifiziert. Dieses Gen wies die typischen, in anderen Arten nachgewiesenen Expressionsmuster, sowie eine signifikant reduzierte Expression in den erzeugten amiMAX4-1+2 Linien auf, welche wahrscheinlich reduzierte SL-Level haben. Zusätzlich wurde auf der Basis von Sequenz- und Expressionsanalysen ein Pappel BRC2 Ortholog identifiziert. Beide Gene kontrollieren möglicherweise die Verzweigung in Pappeln und integrieren verschiedene Umwelteinflüsse. Zusammengefasst legen die in diesem Projekt gewonnenen Daten eine Rolle von SL und BRC1 als wichtige Regulatoren des Knospenaustriebs in Pappeln nahe. Die Ergebnisse machen deutlich, dass grundlegende Prozesse in der Kontrolle der Pflanzenarchitektur über ein breites Spektrum von Arten, einschließlich Bäumen, hoch konserviert sind. Abgesehen von ihrer Relevanz als Grundlage zur Erforschung der Rolle von SL und BRC1 in Pappeln, sind die in diesem Projekt erzeugten stark verzweigten Linien möglicherweise wirtschaftlich für die Nutzung auf Kurzumtriebsplantagen interessant, auf welchen sie vermutlich über verbesserte Eigenschaften im Stockaustrieb nach der Ernte und im Kronenschluss verfügen.

Orientador: Ricardo Ribeiro Rodrigues / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-13T16:36:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vanini_Andrea_D.pdf: 3681740 bytes, checksum: 40262d44787c7c86af75fc35a861b1fe (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Foi realizado o mapeamento de um trecho de floresta de restinga com base em características arquiteturais. A silvigênese, ou seja, o conjunto de processos que definem a construção arquitetural de uma floresta, surge como proposta alternativa para estudos de dinâmica florestal. Através do conceito de silvigênese a variação da arquitetura das árvores nas comunidades ocorre devido à influencia da entrada de luz. Baseado neste conceito os indivíduos foram divididos em três classificações, quanto à sua arquitetura: árvores do futuro, presente e passado. Para efetuar o mapeamento deste mosaico foi utilizado um método de interceptação de linhas. Os objetivos deste trabalho foram: detalhar o mosaico florestal de uma floresta de restinga e suas alterações em um intervalo de dois anos e relacionar a formação das eco-unidades do mosaico silvático com o solo. A primeira parte do estudo foi realizada em um trecho de floresta de restinga de 10,24 ha no Parque Estadual da Ilha do Cardoso - Cananéia - SP, onde o método foi aplicado. Para o estudo das variações das condições abióticas neste trecho de área de floresta de restinga foi utilizada a descrição dos fatores físicos (caracterização climática e edáfica) e. bióticos (levantamento florístico), disponibilizados pelo Projeto Temático "Diversidade, dinâmica e conservação em florestas do Estado de São Paulo: 40 ha de parcelas permanentes" ao qual este estudo esteve vinculado. Na segunda etapa foi amostrado um trecho da área .(6,08ha) para averiguar as alterações do mosaico silvigênico em um intervalo de dois anos. Estes levantamentos resultaram em dois mapas da área de estudo. Os dados obtidos no campo foram georreferenciados com a utilização do programa TNT mips, que promoveu o cruzamento dos mapas de eco-unidades com o mapa do solo e com o mapa da segunda remedição, que ocorreu após dois anos. Esses cruzamentos geraram tabelas de contingência que expressaram as áreas de intersecção entre os mapas e permitiram a realização de testes X2 (qui-quadrado) e posteriores testes de associação, denominados "análise de resíduos ajustados". Foram mapeados 1591 indivíduos, sendo 1272 árvores do presente, 157 do futuro e 162 do passado. Como resultado obteve-se 83% da área formada por eco-unidades em equilíbrio dinâmico, apresentando árvores do presente, 3% de eco-unidades em desenvolvimento, formadas por árvores do futuro, 8% de eco-unidades em degradação, com árvores do passado e 7% de clareiras. Os números de eco .unidades encontradas foram 116 em desenvolvimento, 94 em degradação, e 78 em reorganização, mostrando que a área se encontra em equiHbrio dinâmico. Embora a área de eco-unidade em desenvolvimento seja menor que a área ocupada pela eco-unidade em degradação, o número de eco-unidades é maior, garantindo a manutenção de manchas novas que irão substituir as senescentes. O mapa gerado foi cruzado com o mapa do solo do trecho estudado que continha: espodossolo cárbico, organossolo háplico e neossolo quartzarênico. Foram encontradas associações positivas e negativas, indicando que vários fatores atuam na formação do mosaico na floresta de restinga, incluindo o lençol freático que é superficial durante todo o ano. No segundo mapeamento (6,08ha) foram encontradas as seguintes proporções em relação ao número de indivíduos e áreas: 533 árvores do presente, 33 árvores do futuro e 30 do passado. A altura média do dossel na primeira avaliação foi de 12,5m e na segunda foi de 14,5m. A proporção de área das eco-unidades se manteve próxima, indicando que este trecho continua em equilíbrio dinâmico. / Abstract: This study elaborated an analysis of a portion of sand coastal plain forest based in architectural characteristics. The silvigenesy or the group of processes that define the architectural construction of a forest appears as an altemative proposal for studies of forest dynamics. The variation of the trees architecture is influenced by the light entrance in these communities. These individuaIs were classified in the field in agreement with the architecture in: future trees, present trees and past trees. To make this mosaic was used a method of lines interception. The objectives of this study were: to detail the mosaic forest, of a sand coastal plain forest and their alterations in an interval of two years; and to relate the formation of the mosaic eco-units with the abiotk factor (soil). The first part of the study was accomplished in a portion of sand coastal plain forest with 10.24 ha where the method was applied. For study of the abiotic variations conditions in this area (State Park of "llha do Cardoso" - Cananéia/SP), the description . of the physical (climatic and edafic characterization) and biotic factors (floristic and fitossociologycal study) was made with a database by the Thematic Project "Diversity, dynamics and conservation in forests of the State of São Paulo: 40 ha of permanent parcels"'which this study is linked. In the second stage it was sampled a part of the area (5.76 ha) to discover the existence of variation in the silvigenic mosaic in this two years interval. These stage of the study resulted in two maps of the area. The obtained data were geo-referenceated with the TNT MIPS program, which promotes the crossing of the eco-units maps with the soil map, and with the map of the second measurement. The information generated tables that expressed the intersection areas among the maps and they allowed the accomplishment of X2 (qui-square) statistic tests and subsequent association tests denominated "analysis of adjusted residues". 1591 individuals were mapped being 1272 trees of the present, 157 of the future and 162 of the pasto As result was obtained 83% of the area formed by eco-units in dynamic balance formed by present trees, 3% of eco-units in development formed by future trees, 8% formed by eco-units in degradation with for trees of the past and 7% formed by gaps. The number of eco-units found was 116 in development, 94 in degradation and 78 in reorganization. Although the eco-unit area in development is smaller than the area of eco-unit in degradation, the number of eco-units is larger, guaranteeing the maintenance of new areas that will substitute others. That generated map was crossed with the rnap of the soil of the portion studied that it contained: "espodossolo cárbico", "organossolo háplico" and "neossolo quartzarênico". They were found some positive associations and some negatives,- indicating that several factors act in the forrnation of the mosaic in the sand coastal plain forest, inc1uding the influence of the soil water that is abundant during the whole year. In the second measurement (5.76 ha) they were found the following proportions in relation to the number of individuals and areas: 533 trees of the present, 33 trees of the future and 30 of the pasto The medium height of the canopy in the first evaluation was 12.5 m and 14.5m in the second. The proportion of eco-units area stayed c10se indicating that this ~ea continues in dynamic balance. / Doutorado / Doutor em Biologia Vegetal

Orientador: Kikyo Yamamoto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-23T02:44:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_AlexandreRosada_M.pdf: 1761068 bytes, checksum: dc366f071ed72b4bbc97a31cb4ae1770 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Frente ao acelerado ritmo de destruição das vegetações tropicais no mundo, o estudo destas, sejam florestas primárias ou secundárias, vêm se tornando cada vez mais importante para gerar conhecimentos que orientem a conservação, o manejo e a recuperação de florestas. O presente estudo consiste numa análise do mosaico silvático em um trecho de 3,0 hectares dentro de um fragmento de Floresta Estacional Semidecidual alterada no Horto Florestal de Sumaré, estado de São Paulo (22°51' Sul e 47°15' Oeste, 570m de altitude) realizado com o objetivo de analisar a eficácia deste método para caracterizar o estado de conservação de florestas e, em especial, para testar a hipótese de que o predomínio de eco-unidades em equilíbrio, compostas por árvores do presente, não significa necessariamente, que a floresta esteja madura. O mosaico silvático foi delineado pelo mapeamento de eco-unidades que, por sua vez, foram definidas pelas características arquiteturais das árvores que a compunham (tais como a altura total e do fuste dos indivíduos). As árvores foram levantadas pelo método de interceptação de linhas das árvores do dossel, usando espaçamento de 5 metros entre as linhas. O mosaico foi analisado quanto às espécies que delinearam as eco-unidades e quanto à distribuição, área total e a proporção relativa das eco-unidades em reorganização (clareiras), em desenvolvimento (indivíduos jovens não reiterados), em equilíbrio (indivíduos reiterados e maduros reprodutivamente) e em degeneração (mortos em pé ou com sinais de senescência). Análises estatísticas (Qui-quadrado e resíduos ajustados) foram aplicadas para verificar se as categorias de eco-unidades estão associadas à composição florística e/ou aos grupos sucessionais de espécies. A análise do mosaico silvático gerado mostrou que o trecho estudado no Horto Florestal de Sumaré se encontra em estágio de equilíbrio. Entretanto, a classificação ecológica das espécies que compõem o mosaico mostrou que a área estudada não se encontra em estágio maduro devido principalmente à grande quantidade da espécie Xylopia aromatica distribuída por todas as categorias de eco-unidades do mosaico silvático. Encontramos também algumas divergências na distribuição esperada de algumas espécies de acordo com sua classificação sucessional nas eco-unidades. O estudo confirmou a hipótese de que o predomínio de eco-unidades em equilíbrio não caracteriza necessariamente que uma floresta seja madura. A abundância relativa de eco-unidades em equilíbrio evidencia o bom estado de conservação arquitetural das árvores, o que pode representar boas condições de alcançar estágios mais maduros. Entretanto, a baixa porcentagem de eco-unidades em desenvolvimento (1%) sugere que a recuperação desta floresta pode demandar práticas de manejo na floresta estudada. Esta interpretação é reforçada pela riqueza aparentemente baixa de espécies, sugerida pelo baixo número (16) de espécies componentes do mosaico. O presente estudo mostra que o método de análise silvigênica proporciona informações interessantes sobre o estado de conservação de uma floresta que outros métodos de estudos sobre a dinâmica e conservação de florestas não provê. No entanto, ele demanda informações taxonômicas e da classificação ecológica das espécies componentes do mosaico para prover adequada caracterização sobre o grau de conservação e sobre os processos silvigênicos de uma floresta / Abstract: In face of the accelerated destruction of the tropical vegetation in the world, the study of primary or secondary forests, are becoming increasingly important to generate knowledge to guide the conservation, management and restoration of forests. The present study is an analysis of the silvatic mosaic on a patch of 3,0 hectares in a fragment of disturbed tropical semi deciduous forest located in the Horto Florestal de Sumaré, state of São Paulo (22°51' South and 47°15' West, 570 m above sea level) aiming to evaluate the effectiveness of this method for characterize the preservation state of forests and, in particular, to test the hypothesis that the predominance of steady-state eco-units , formed by present trees, does not necessarily means that the forest is mature. The silvatic mosaic was designed by mapping the eco-units which, in turn, were defined by the architectural features of the trees (such as overall height and the individuals stem). The trees sampled are recognized by a line-intercept inventory of canopy trees, using 5 meter spacing between lines. The evaluation of the silvatic mosaic was performed by analysis of distribution, total surface area and relative proportion of reorganizing eco-units (gaps), aggrading (young individual not reiterated), steady-state (reiterated and sexually mature individuals) and degrading (standing dead or showing signs of senescence). Statistical analyses (Chi-square and adjusted residuals) were applied to verify whether the eco-units categories are associated with the floristic composition and/or sucessional species groups. The analysis of the silvatic mosaic showed that the studied fragment of the Horto Florestal de Sumaré is in equilibrium stage. However, the ecological classification of the species composing the mosaic showed that the studied area is not a mature stage, mainly due to the large amount of Xylopia aromatica distributed in all eco-unit categories of the silvatic mosaic. We also found some differences in the expected distribution of some species according to their sucessional classification in the eco-units. The study confirmed the hypothesis that the prevalence of eco-units in equilibrium does not necessarily characterize that a forest is mature. The relative abundance of eco-units in equilibrium highlights the good architectural conservation state of the trees, which can represent good conditions to achieve more mature stages. However, the low percentage of aggrading eco-units (1%) suggests that the recovery of this forest may require management practices in the forest studied. This interpretation is reinforced by the apparently low species richness, as suggested by the low number (16) of species components of the mosaic. The present study shows that the method of silvigenetic analysis provides interesting informations about the condition of a forest that other methods of studies on the dynamics and conservation of forests do not provide. However, it needs taxonomic information and ecological classification of species compounding the mosaic to provide adequate characterization about the degree of conservation and the silvigenetic processes of a forest / Mestrado / Biologia Vegetal / Mestre em Biologia Vegetal

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The aim of this study was to describe some architectural models and study their behavior in vegetation structure, allometric patterns and their growth dynamics to support management activities and conservation of tree species in seasonal forest of Santa Maria (RS). In the first chapter a descriptive analysis was performed of the species present in the fragment and its architectural models. A list of 53 species of tree flora of a Subtropical feasonal forest in Santa Maria (RS), distributed in 45 genera and 28 families in the local flora gifts inventoried. In the second chapter a study of the species and the behavior of architectural models were performed in the vertical structure of the community. When an association was detected between species and their architectural models with vertical forest strata. The natural disturbances in the architecture of the forest as the formations of gaps provide explanations for the persistence of species with irregular distribution in the vertical structure of the Forest. In the third chapter of the mechanical designs of architectural models have been studied and have been selected among a few variables, which best explain the increase in basal area of individual trees in the remaining. The variables that best explained the increase in basal area of trees were diameter at breast height, crown diameter and salience index, and the architectural models of categorical variable increased the efficiency of regression. The study of vegetation dynamics from the behavior of groups of species of architectural models are promising for planning activities of forest ecosystems. / O objetivo geral deste trabalho foi descrever alguns modelos arquiteturais e estudar o comportamento dos mesmos na estrutura da vegetação, seus padrões alométricos e dinâmica de crescimento para subsidiar atividades de manejo e conservação de espécies arbóreas em Floresta Estacionais de Santa Maria (RS). No primeiro capítulo foi realizada uma análise descritiva das espécies presentes no fragmento e de seus modelos arquitetônicos. Uma lista de 53 espécies da flora arbórea de uma Floresta Estacional Subtropical de Santa Maria (RS), distribuídas em 45 gêneros e 28 famílias foram inventariadas. No segundo capítulo foi realizado um estudo das espécies e o comportamento dos modelos arquitetônicos na estruturação vertical da comunidade. Detectando-se uma associação entre as espécies e seus modelos arquitetônicos com os estratos verticais da floresta. Os distúrbios naturais na arquitetura da floresta, como as formações de clareiras, fornecem explicações para a permanência das espécies com distribuição irregular na estrutura vertical da floresta. No terceiro capítulo foram estudados os desenhos mecânicos dos modelos arquitetônicos e foram selecionadas, dentre algumas variáveis, as que melhor explicam o incremento em área basal de árvores individuais no remanescente. As variáveis que melhor explicaram o incremento em área basal das árvores foram o diâmetro a altura do peito, o diâmetro da copa e o índice de saliência, sendo que a variável categórica dos modelos arquiteturais aumentou a eficiência da regressão. O estudo de dinâmica da vegetação a partir do comportamento de grupos de espécies de modelos arquitetônicos são promissores para atividades de planejamento de ecossistemas florestais.

Below vegetation, throughfall kinetic energy (TKE) is an important factor to express the potential of rainfall to detach soil particles and thus for predicting soil erosion rates. TKE is affected by many biotic (e.g. tree height, leaf area index) and abiotic (e.g. throughfall amount) factors because of changes in rain drop size and velocity. However, studies modelling TKE with a high number of those factors are lacking. This study presents a new approach to model TKE. We used 20 biotic and abiotic factors to evaluate thresholds of those factors that can mitigate TKE and thus decrease soil erosion. Using these thresholds, an optimal set of biotic and abiotic factors was identified to minimize TKE. The model approach combined recursive feature elimination, random forest (RF) variable importance and classification and regression trees (CARTs). TKE was determined using 1405 splash cup measurements during five rainfall events in a subtropical Chinese tree plantation with five-year-old trees in 2013. Our results showed that leaf area, tree height, leaf area index and crown area are the most prominent vegetation traits to model TKE. To reduce TKE, the optimal set of biotic and abiotic factors was a leaf area lower than 6700mm2, a tree height lower than 290 cm combined with a crown base height lower than 60 cm, a leaf area index smaller than 1, more than 47 branches per tree and using single tree species neighbourhoods. Rainfall characteristics, such as amount and duration, further classified high or low TKE. These findings are important for the establishment of forest plantations that aim to minimize soil erosion in young succession stages using TKE modelling.