Plusieurs études ont montré que la productivité des forêts et des cultures décroît sur l’ensemble de la planète en réponse au changement climatique, et que les risques de mortalité liée à la sécheresse s’accroissent. Ces mortalités massives ont été observées dans tous les écosystèmes forestiers et seraient dues à un dysfonctionnement hydraulique des plantes, causé par de l’embolie xylémiène. Le spectre interspécifique de résistance à l'embolie a été largement étudiée, mais peu d'attention a été accordée à la variabilité intra-spécifique de ce trait. C’est pourquoi, l’objectif de ce travail de thèse était d’améliorer notre compréhension de la variabilité intra-spécifique de la résistance à l’embolie chez une espèce cultivée(Helianthus annuus L.) et chez un conifère (Pinus pinaster). Nous avons déterminé la vulnérabilité à l’embolie de quatre variétés de tournesol, présentant des différences significatives de P50 (pression induisant 50% de perte de conductivité hydraulique), allant de -2.67 à -3.22 MPa. Un compromis entre sécurité hydraulique et croissance a été observé mais pas entre la sécurité hydraulique et la capacité de transport de l'eau du xylème. Seuls quelques caractères anatomiques, tels que la densité des vaisseaux et la surface du lumen, présentent une corrélation avec la résistance à l’embolie. Dans un second temps, nous avons phénotypé pour la résistance à l’embolie et la densité du bois 477 génotypes de P. pinaster, issus d’une F2 de pleins-frères correspondant à la 3ème génération consanguine obtenue par auto-fécondation d’un hybride inter-provenance “Corse × Landes. La variabilité de la P50 au sein de l’espèce était extrêmement faible (CVP=5.6%). D’autre part, nous avons mis en évidence l’absence de compromis entre sécurité hydraulique et densité du bois. La part de variance du caractère P50 expliquée par QTLs (PEV)correspondait à 23.6% de la variance phénotypique totale mais aucun QTL commun n’a pu être détecté entre P50 et densité du bois, suggérant qu’au sein de cette famille, la plus forte résistance à l’embolie de certains génotypes n’est pas liée à un bois plus dense. Une analyse multi-caractère du fonctionnement de la feuille et du xylème a été réalisée via l’étude de la dynamique saisonnière de la fluorescence du photosystème II et des traits hydrauliques de la tige, sur une famille de pleins-frères d’un hybride interprovenance “Maroc × Landes” de P. pinaster ; en réponse à une diminution du potentiel hydrique,l’efficience du photosystème II et la conductance stomatique ont tous deux diminué, induisant une décroissance rapide du taux d’assimilation. La résistance à l’embolie du xylème n’a pas montré de relation significative avec les traits foliaires. L’absence de compromis entre ces caractères permet donc d’envisager la sélection génétique de génotypes à la fois efficients et résistants. / As a consequence of current global climate change, forest and crop ecosystems are decreasing inproductivity worldwide and are under increased threat of widespread drought-induced mortality due tohydraulic failure caused by xylem embolism. The range of embolism resistance across species has been intensively studied but little attention has been paid to intraspecific variability. This thesis aimed thereforeat improving our understanding of the intraspecific variation in embolism resistance in one crop species(Helianthus annuus L.) and one conifer species (Pinus pinaster). In the first place, vulnerability to embolism was determined across four sunflower accessions with significant variations in P50 (pressure inducing 50% loss of hydraulic conductivity) ranging between -2.67 and -3.22 MPa. A trade-off between hydraulic safety and growth was observed but not between hydraulic safety and efficiency. Only few anatomical traits, such as vessel density and vessel lumen area, were found related to embolism resistance.Secondly, we phenotyped 477 P. pinaster full-sib F2 genotypes corresponding to a three-generation inbred pedigree obtained by the self-pollination of an inter “Corsica × Landes” provenance hybrid, for embolismresistance and wood density. The variability for P50 within species was remarkably low (CVP=5.6%). Wealso found a lack of trade-off between hydraulic safety and wood density. The phenotypic variance explained by QTLs (PEV) detected for P50 accounted for 23.6% of the phenotypic variation but no QTL collocated between P50 and wood density, suggesting that embolism resistant genotypes in this family are not dependent on denser wood. A multi-trait analysis of leaf and xylem functioning was performed through seasonal measurements of photosystem II fluorescence and stem hydraulic traits on a full-sib family of aninter “Morocco × Landes” provenance hybrid of P. pinaster; it revealed that with decreasing water potential, the efficiency of both photosystem II and stomatal conductance decreased which resulted in rapid decrease in assimilation rate. Xylem resistance to embolism was found having no relationship with leaf functioning traits. The absence of trade-off between these traits makes it possible to consider selection for both efficient and resistant genotypes.

Les forêts tropicales couvrent environ 7% de la surface terrestre et stockent environ 25% du carbone terrestre. Elles jouent un rôle important dans les cycles biogéochimiques et fournissent divers services écosystémiques. Cependant, elles sont menacées par l’activité anthropique et le changement climatique. Il y a un besoin pressant de mieux comprendre les effets du changement climatique sur la croissance des arbres afin de mieux estimer son impact sur la composition des forêts et leur capacité à fournir leurs services.Jusqu’à récemment, les réponses des forêts aux changements climatiques ont été étudiées via des expérimentations en laboratoire ou en rapportant les changements à l’échelle des populations. Cependant, notre connaissance de l’influence des changements climatiques graduels sur la croissance ligneuse reste limitée. L’étude des cernes de croissance a permis la reconstruction du climat passé et l’étude de son influence sur la dynamique de croissance des arbres dans les régions tempérées. Son application dans un contexte tropical reste cependant limitée par l’absence d’une saisonnalité marquée des facteurs limitants la croissance. La distinction des cernes de croissance chez les espèces tropicales est très variable et des études supplémentaires sont nécessaires pour correctement les identifier et les utiliser dans les études dendrochronologiques.Dans cette thèse, nous explorons le potentiel d’utilisation de l’anatomie et de la densité du bois dans l’étude des réponses des arbres aux changements climatiques. Nous évaluons la variabilité anatomique du coeur à l’écorce et la manière dont le climat l’influence. Le travail est subdivisé en trois chapitres, chacun répondant à une question spécifique. Plus particulièrement, nous avons étudié (i) la variabilité de la distinction et de l’anatomie des cernes de croissance dans les tropiques, (ii) la relation entre l’anatomie et la densité du bois ainsi que son potentiel d’utilisation comme un proxy pour estimer variabilité anatomique et (iii) l’influence de la saisonnalité des précipitations sur la rythmicité de la croissance des arbres via leurs profils de densité du bois.En premier lieu, nous avons décrit les traits anatomiques impliqués dans la démarcation des limites des cernes de croissance et évalué leur contribution à la distinction des cernes. Nous avons constaté une grande variabilité intra et interspécifique et mis en avant le fait que les définitions actuelles de la distinction des cernes ne décrivent pas suffisamment la complexité de l’anatomie du bois dans les tropiques. Au lieu de se concentrer sur la détection des cernes, nous proposons d’étudier la variabilité des traits anatomiques depuis le coeur jusqu’à l’écorce dans le but de reconstruire la croissance ligneuse passée et estimer les effets du climat.Ensuite nous avons automatisé les mesures de proportions de parenchyme et de vaisseaux ainsi que le ratio lumen/diamètre total des fibres dans le plan transversal de la moelle à l’écorce. Nous les avons étudiés en parallèle avec des profils à haute résolution de la densité du bois de huit espèces. Nous avons montré que la densité du bois est influencée par l’anatomie des fibres et que la relation entre l’anatomie et la densité du bois dépend de l’espèce. Notre étude suggère qu’il est possible d’utiliser les profils de la densité du bois comme un proxy pour étudier la variabilité de l’anatomie du bois.Finalement, nous avons utilisé les profils de densité afin de comparer les patterns de croissance ligneuse de 13 espèces le long d’un gradient de précipitation. Nous avons utilisé l’analyse en ondelettes afin de dériver trois descripteurs de croissance :la régularité, la périodicité et l’amplitude des variations. Nous avons montré que la saisonnalité de précipitations influence la régularité de la croissance ligneuse et que les variations sont plus abruptes dans les sites avec une saisonnalité plus marquée. Nous avons aussi montré que les espèces décidues et sempervirentes ne réagissent pas de la même façon aux variations des patterns de précipitations.Nous pensons que ces résultats vont favoriser l’émergence d’outils prometteurs pour étudier la croissance des arbres et sa relation avec le climat. L’automatisation des mesures des traits anatomiques et l’utilisation des profils de densité du bois comme proxies vont aider à diminuer le temps de traitement des échantillons et augmenter leur nombre ainsi que la puissance des traitements statistiques. Par la description très fine des signaux cycliques qu’elle permet, l’analyse en ondelettes ouvre de nouvelles perspectives pour la description des profils de variation de la densité du bois et donc l’interprétation de la dynamique de croissance des arbres. / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Biomes classified as Brazilian Atlantic Forest (BAF) and the Chilean Mediterranean forest (CMF) have been affected by anthropic pressure that has caused a considerable decrease of their forest surfasse. However, they are rich in biodiversity and they provide many ecosystem services and were, therefore, classified as \"hotspots\" (forests in risk). Therefore, is essential to study the natural dynamics and the climatic response of the trees of these forests to include conservation projects and strategic measures. To achieve these objectives, the scientific literature reports that tree growth rings are the only ecological indicators with annual resolution that can be efficient and highly accurate to obtain this information. In this context, the research project has as main objective the retrospective analysis of radial growth of forest species in different vegetation communities of BAF and CMF in response to climatic changes. To achieve this goal, four key questions were elaborated: 1) Which variable explains betterthe variability of radial growth at different spatial and temporal scales? 2) What is the growth resilience to recent climate changes? 3) Is there some more vulnerable population to expected climatic changes?. A total of five sites (seven populations) of Cedrela odorata and C. fissilis in BAF from the State of São Paulo in Brazil, and five sites (10 populations) of Nothofagus macrocarpa (FMC) from the central region of Chile were sampled, using a non-destructive method. Four chapters were developed to answer these questions. Chapter I seek to analyze the resilience in radial growth to changes in regional climate variability and droughts, in temporal and spatial scale, on Atlantic forest remnant forests of biogeographic region Serra do Mar. Results show that radial growth in wet sites (winter rains exceed 240 mm) depend on the moisture conditions in dry season, while the higher population is more sensitive to the favorable summer water condition, which would be explained because this population received a lower temperature than the other Cedrela spp. populations studied. Chapter II analyzed how recent climatic variability affected the radial growth in N. macrocarpa populations. It is observed that all the populations are closely linked to the precipitations of May-November (end of autumn/end of spring) and average temperature of October-December (mid-spring/early summer). In Chapter III, we continued exploring the growth responses to climate in the FMC populations in order to find biogeographic differences. In this sense, we evaluated if this significant decrease in tree growth is differentiated between populations and age classes, and determine if the positive effect of CO2 fertilization compensates the precipitation decrease and temperature increase in the last decades in the growth of older, maturer and younger trees . Results show a significant negative trend in all classes from the year 2000, which would be associated to a decrease in precipitation in all populations while temperature was more associated with the northern and southern populations (distribution limit). We did not find a positive effect of rising CO2. Finally, chapter IV integrated the results of the two biomes comparing the projections of aboveground trees biomass under two climatic scenarios of CMIP5 project (light and severe), in order to know which populations are more vulnerable to rising temperature forecasted by year 2100, using ring width data, wood density and allometric equations. This study will provide an overview of adaptation to recent and projected climatic changes of two hotspot neotropical biomes. Although they are different in structure-biodiversity-climate are in risk. Thus, we can understand the vulnerability of threatened forests in South America to global warming that, although they are in protected areas, does not guarantee their persistence. / Os biomas classificados como Mata Atlancia Brasileira (MAB) e da Floresta Mediterrânea Chilena (FMC) têm sido afetados pela pressão antrópica que tem causado uma diminuição considerável de sua superfície florestal. No entanto são ricas em biodiversidade e providenciam muitos serviços ecossistêmicos, pelo que foram classificadas como hotspot (florestas em risco). Portanto, é fundamental estudar a dinâmica natural e a resposta climática das árvores dessas florestas para incluir em projetos de conservação. Para atingir esses objetivos, a literatura científica reporta que os anéis de crescimento das árvores são os únicos indicadores ecológicos com resolução anual que podem ser eficientes e de elevada precisão para obter essas informações. Neste contexto, o projeto de pesquisa tem como objetivo geral a analise retrospectivo de crescimento radial de espécies florestais em diferentes comunidades vegetacionais da MAB e FMC em resposta às mudanças climaticas. Para atingir esse objetivo foram elaboradas quatro perguntas-chave: 1) Que variable explica melhor a variabilidade do crescimento radial a diferentes escalas espaciais e temporais? 2) Qual é a resiliência em crescimento das árvores às mudanças climáticas recentes? 3) Há alguma população mais vulnerável respeito às mudanças climaticas esperadas?. Foram coletadas amostras de lenho, através de método não destrutivo, de cinco sitios (sete populações) de Cedrela odorata e C. fissilis na MAB no estado de São Paulo em Brasil, e cinco sitios (10 populações) de Nothofagus macrocarpa na FMC na região central do Chile, para aplicação de tecnicas dendrocronologicas. Para responder essas questões foram desenvolvidos quatro capitulos. O capitulo I busca analisar a resiliência em crescimento radial às mudanças na variabilidade climática regional e secas, em escala temporal e espacial, em florestas remanentes da região biogeográfica Serra do Mar da Mata Atlântica, usando as especies bioindicadoras Cedrela fissilis and C. odorata. Os resultados mostram que o crescimento radial dos sítios mais úmidos (chuvas no inverno superam os 240 mm) dependem das condições hidricas da estação seca, enquanto que a população mais alta é mais sensível à condição hídrica favorável do verão, qual seria explicado porque essa população recebi uma menor temperatura respeito às outras populações de cedrela estudadas. No capitulo II analisou-se como a variabilidade climática recente estaria afeitando o crescimento radial in N. macrocarpa populations. Observa-se que todas as populações estão estreitamente ligadas às precipitações de Maio-Novembro (fim de outono/fim de primaveira) e temperatura média de Outubro-Dezembro (mediados de primaveira/inicios do verão). Especificamente, há uma tendencia negativa significativa no crescimento radial apartir de 1980 que esta associada a uma variação do clima regional. No capitulo III, continuo-se explorando as respostas do crescimento radial ao clima nas populações da FMC com objetivo de encontrar diferencias biogeográficas. Neste sentido, foi avaliado se essa diminuição significativa de crescimento é diferenciada entre populações e classes de idade, e analisar se o efeito positivo da fertilização de CO2 compensa a diminuição da precipitação e aumento da temperatura nas ultimas decadas no crescimento de árvores velhos, maduros e jovens. Os resultados mostram uma tendencia negativa significativa em todas as clases apartir do ano 2000, qual estaria associada a diminuição da precipitação em todas as populações enquanto a temperatura teve mais associada às populações do sul. Não foi encontrado um efeito positivo do aumento de CO2. Finalmente, o capitulo IV integrou os resultados dos dois biomas comparando as proyeções de biomasa arborea sob dois escenarios climáticos do projeto CMIP5 (leve e severo), com objetivo de conocer quais populações são mais vulneraveis ao aumento da temperature previsto para o ano 2100, usando crescimento radial, densidade de madeira e ecuações alométricas. Os resultados mostram que a população com maior influencia urbana e a mais seca são as mais vulneráveis ao aumento exarcerbado de temperatura nas regiões de MAB and FMC, respectivamente. O presente estudo permitiu-nos apresentar uma visão da adaptação às mudanças climáticas recentes e projetadas de dois biomas hotspot. Embora sejam diferentes em estrutura-biodiversidade-clima estão em risco. Assim, podemos entender a vulnerabilidade de florestas neotropicais ao aquecimento global, embora estejam em áreas protegidas, não garante sua persistência.

A Gmelina arborea Roxb. (Verbenaceceae) tem sido plantadas em países de clima tropical devido a sua elevada taxa de crescimento, resistência ao ataque de pragas e doenças e aos curtos ciclos de rotação. Foi introduzida no Costa Rica no início dos anos de 1970 e rapidamente difundiu-se sua utilização nos programas de reflorestamento, compreendendo diferentes regiões ecológicas e intensidade de manejo para a produção de madeira para construção civil, movelaria, entre outros. Por outro lado, as características anatômicas e a densidade da madeira de árvores de gmelina procedentes das diferentes condições ecológicas na Costa Rica são pouco pesquisadas. Pela importância do conhecimento destas propriedades da madeira, a presente pesquisa teve como objetivos: descrever a estrutura anatômica do seu lenho, a variação radial dos elementos celulares (vasos, fibras e parênquimas radial e longitudinal) e a densidade da madeira (densitometria de raios-X) de duas diferentes regiões ecológicas (climas tropical úmido e seco) e três intensidades de manejo florestal. Os resultados da presente pesquisa são apresentados em 3 capítulos, a saber: No Capítulo 1 são descritas a estrutura anatômica macro e microscópica do lenho da gmelina procedente das duas regiões climáticas. Os resultados da análise multivariada de componentes principais mostraram que os vasos, parênquima paratraqueal e radial são os elementos anatômicos mais afectados pela variação das condições ecológicas e que as variações macro-microscópica do lenho podem ser explicadas por quatro componentes principais. No Capítulo 2 é apresentada a variação radial das dimensões das fibras, dos vasos, parênquimas longitudinal e radial. Os resultados representam uma amostra de trinta árvores de gmelina procedentes de duas regiões climáticas e três intensidades de manejo, evidenciando a ocorrência de variação radial de todos os parâmetros anatômicos, à excepção do diâmetro do lume das fibras e presença de vasos múltiplos. As variações das dimensões dos elementos anatômicos do lenho em relação ao clima (tropical úmido e seco), posição geográfica, nível de precipitação e das dimensões das árvores de gmelina, são também analisadas. No Capítulo 3 é apresentada a variação radial da densidade da madeira pela técnica de densitometria de raios-X para as trinta árvores de gmelina procedentes das duas regiões climáticas e três intensidades de manejo. A densidade média do lenho aumentou no sentido medula-casca para essas condições de clima e de manejo, com a posição geográfica, precipitação e dimensões das árvores de gmelina afetando esta propriedade. As densidades máxima e mínima da madeira não foram afetadas pela idade e dimensões das árvores de gmelina, clima, manejo e pelas coordenadas geográficas. A variação de densidade intra-anel de crescimento foi afetada, da mesma forma, observando-se uma diminuição com a idade das árvores. Os resultados do presente trabalho contribuem para um melhor conhecimento da estrutura anatômica da madeira das árvores de gmelina cultivadas na Costa Rica, proporcionando informações sobre a sua variabilidade e influência das condições de clima e de manejo florestal e possibilitando a prognose da qualidade da madeira a ser produzida, bem como a aplicação tecnicamente recomendada. / Gmelina arborea had been introduced in the tropical area due to excellent growth rate, its resistance to pests and diseases, its fast growth and wood suitability as pulp and raw material for solid products in very fast time. Gmelina was introduced in Costa Rica in 1970 used for raw material for lumber, furniture and civil constructions and have been planted in different ecological zones and under different silvicultural management regimes. In the other hand, the anatomical features and wood density knowledge of gmelina from Costa Rica are unknown and few researched. For this reason, this research presents the macro and micro wood description, the woody cells variation and wood density from x-ray technique for trees from different ecological conditions (dry and wet tropical climate) in three silvicultural management regimes. The anatomical-technology description has the objective of increase the knowledge about gmelina wood from fast-growing plantation of different growing ecological and management conductions. The results of this research are presented in 3 parts and are detailed subsequently: In the part 1: macro and micro anatomical description of gmelina wood are detailed of trees from two climatic conductions. These descriptions were agreed with anatomical description for other countries. Multivariate analysis for principal components demonstrated that the vessels, longitudinal parenchyma and radial parenchyma were the anatomical features highest affect for ecological condition variation. Four principal components explained 91,74% of the total variation of the macro and microscopic variation. In the part 2: the fibers, vessels, longitudinal parenchyma percentage and rays were demonstrated its variation from pith to bark in this part. Thirty adult trees from 2 climatic and 3 silvicultural management regimes (5 for each intensive management) were sampled and were measured the fiber dimensions for each growth ring and the remaing woody cells were determinated at 0, 25, 50, 75 and 100% between pith of bark. There were variation from the pith to bark for anatomical features measured, with the exception to lumen diameter and multiple vessels presence. The anatomical features were affected for climatic conditions, geographical position, rainfall/year and tree dimensions sampled. In the part 3: The mean, minimum and maximum wood density and intra-ring density variation from x-ray techniques for the same 30 adult trees sampled at 2 climatic conditions and 3 silvicultural management regimes were determinated and its variation from pith to bark. The mean density increased to increasing tree age in two climatic conditions and all management regimes and these densities were affected for geographical positions, rainfall and tree dimensions sampled. Although the maximum and minimum density were not affected for tree age, climatic type, silvicultural management, dimensions of trees or ecological and geographical conditions. The intra-ring density variation decreased for increasing tree age and was produced for vessel percentages, fiber length, lumen diameter and cell wall thickness variation across the growth rings. The result increases the knowledge about anatomical structures of gmelina wood from fast growing plantations in Costa Rica. There are presented informations about variability and climatic and management effects on wood anatomy. There is possibility to predict wood quality and its future end-uses.

Darbo objektas – smulkintoji mediena (skiedros, naudojamos šildymo katilinių kūrenimui bei celiuliozės gamybai). Darbo tikslas – Ištirti smulkintosios medienos, skirtos šildymo katilinių kūrenimui bei celiuliozės gamybai, masės ir tūrio kitimo dėsningumus. Darbo metodai – Empirinio tyrimo metodas paremtas duomenų rinkimu smulkintąją medieną sveriant, atrenkant mėginius ir juos džiovinant. Statistinis duomenų apdorojimas paremtas vidurkių ir standartinių paklaidų skaičiavimais prie tikimybės (p=0,683). Kiekybinis palyginimas - statistinis duomenų apdorojimas paremtas dispersine ir regresine analize, bei taikant koreliacinius ryšius. Visą empirinę medžiagą sudarė 4950 biokuro smulkintos medienos automašinų imtis, iš kurių buvo imami mėginiai po 200 gramų, taip pat 21 mėginys techninės skiedros. Darbo rezultatai. Iš surinktų duomenų nustatyta, kad santykinis visų frakcijų smulkintos medienos drėgnis didžiausias yra žiemą (gruodžio – kovo mėnesiais, 49 – 57 %). Pavasarį šiai medienai pradėjus džiūti, drėgmė išgaruoja, vandens kiekis medienoje sumažėja ir drėgnos medienos tankis žemiausias būna birželio – rugsėjo mėnesiais (33 – 48 %). Standartinė drėgnio paklaida atskirais mėnesiais svyruoja nuo 0,5 iki 4 %. Esant tam pačiam drėgniui, medienos masės tūrio vienete priklausomybė nuo metų laiko silpniau išreikšta. Medienos vidutinis tankis žiemą svyruoja nuo 810 iki 1200 kg/m³, vasarą nuo 640 iki 850 kg/³. Didėjant medienos santykiniam drėgniui, medienos masė tūrio vienete taip... [toliau žr. visą tekstą] / Work study – Choped wood (chips) The aim of the work: – investigate chopped wood for the heating of local heating stations, also technological chips in cellulose manufacturing, consistent patterns of mass and volume changing. Methods of work: empirical investigation method is based on collecting data by scaling chopped wood, sorting out samples and drying them. Statistical data trimming is based on the calculating of averages and standard error near the probability (p = 0.683). Quantitative comparison – statistical data trimming is based on dispersion and regression analysis as well as applying correlations. All empirical material was made from the sample of 4950 chopped wood bio-fuel auto-cars, from which were taken samples of 200 grams, and 21 sample of technical chips. The results of the work: The data from the samples indicate that the comparative humidity of choped wood reaches it‘s maximum at winter time. The humidity declines in spring time and it reaches the lowest point in the period of june and september. It was estimated that the mass of choped wood differs even if the humidity remains the same and is clearly expressed according to the time of year – it becomes heavier at winter time and lighter in summer.

A Gmelina arborea Roxb. (Verbenaceceae) tem sido plantadas em países de clima tropical devido a sua elevada taxa de crescimento, resistência ao ataque de pragas e doenças e aos curtos ciclos de rotação. Foi introduzida no Costa Rica no início dos anos de 1970 e rapidamente difundiu-se sua utilização nos programas de reflorestamento, compreendendo diferentes regiões ecológicas e intensidade de manejo para a produção de madeira para construção civil, movelaria, entre outros. Por outro lado, as características anatômicas e a densidade da madeira de árvores de gmelina procedentes das diferentes condições ecológicas na Costa Rica são pouco pesquisadas. Pela importância do conhecimento destas propriedades da madeira, a presente pesquisa teve como objetivos: descrever a estrutura anatômica do seu lenho, a variação radial dos elementos celulares (vasos, fibras e parênquimas radial e longitudinal) e a densidade da madeira (densitometria de raios-X) de duas diferentes regiões ecológicas (climas tropical úmido e seco) e três intensidades de manejo florestal. Os resultados da presente pesquisa são apresentados em 3 capítulos, a saber: No Capítulo 1 são descritas a estrutura anatômica macro e microscópica do lenho da gmelina procedente das duas regiões climáticas. Os resultados da análise multivariada de componentes principais mostraram que os vasos, parênquima paratraqueal e radial são os elementos anatômicos mais afectados pela variação das condições ecológicas e que as variações macro-microscópica do lenho podem ser explicadas por quatro componentes principais. No Capítulo 2 é apresentada a variação radial das dimensões das fibras, dos vasos, parênquimas longitudinal e radial. Os resultados representam uma amostra de trinta árvores de gmelina procedentes de duas regiões climáticas e três intensidades de manejo, evidenciando a ocorrência de variação radial de todos os parâmetros anatômicos, à excepção do diâmetro do lume das fibras e presença de vasos múltiplos. As variações das dimensões dos elementos anatômicos do lenho em relação ao clima (tropical úmido e seco), posição geográfica, nível de precipitação e das dimensões das árvores de gmelina, são também analisadas. No Capítulo 3 é apresentada a variação radial da densidade da madeira pela técnica de densitometria de raios-X para as trinta árvores de gmelina procedentes das duas regiões climáticas e três intensidades de manejo. A densidade média do lenho aumentou no sentido medula-casca para essas condições de clima e de manejo, com a posição geográfica, precipitação e dimensões das árvores de gmelina afetando esta propriedade. As densidades máxima e mínima da madeira não foram afetadas pela idade e dimensões das árvores de gmelina, clima, manejo e pelas coordenadas geográficas. A variação de densidade intra-anel de crescimento foi afetada, da mesma forma, observando-se uma diminuição com a idade das árvores. Os resultados do presente trabalho contribuem para um melhor conhecimento da estrutura anatômica da madeira das árvores de gmelina cultivadas na Costa Rica, proporcionando informações sobre a sua variabilidade e influência das condições de clima e de manejo florestal e possibilitando a prognose da qualidade da madeira a ser produzida, bem como a aplicação tecnicamente recomendada. / Gmelina arborea had been introduced in the tropical area due to excellent growth rate, its resistance to pests and diseases, its fast growth and wood suitability as pulp and raw material for solid products in very fast time. Gmelina was introduced in Costa Rica in 1970 used for raw material for lumber, furniture and civil constructions and have been planted in different ecological zones and under different silvicultural management regimes. In the other hand, the anatomical features and wood density knowledge of gmelina from Costa Rica are unknown and few researched. For this reason, this research presents the macro and micro wood description, the woody cells variation and wood density from x-ray technique for trees from different ecological conditions (dry and wet tropical climate) in three silvicultural management regimes. The anatomical-technology description has the objective of increase the knowledge about gmelina wood from fast-growing plantation of different growing ecological and management conductions. The results of this research are presented in 3 parts and are detailed subsequently: In the part 1: macro and micro anatomical description of gmelina wood are detailed of trees from two climatic conductions. These descriptions were agreed with anatomical description for other countries. Multivariate analysis for principal components demonstrated that the vessels, longitudinal parenchyma and radial parenchyma were the anatomical features highest affect for ecological condition variation. Four principal components explained 91,74% of the total variation of the macro and microscopic variation. In the part 2: the fibers, vessels, longitudinal parenchyma percentage and rays were demonstrated its variation from pith to bark in this part. Thirty adult trees from 2 climatic and 3 silvicultural management regimes (5 for each intensive management) were sampled and were measured the fiber dimensions for each growth ring and the remaing woody cells were determinated at 0, 25, 50, 75 and 100% between pith of bark. There were variation from the pith to bark for anatomical features measured, with the exception to lumen diameter and multiple vessels presence. The anatomical features were affected for climatic conditions, geographical position, rainfall/year and tree dimensions sampled. In the part 3: The mean, minimum and maximum wood density and intra-ring density variation from x-ray techniques for the same 30 adult trees sampled at 2 climatic conditions and 3 silvicultural management regimes were determinated and its variation from pith to bark. The mean density increased to increasing tree age in two climatic conditions and all management regimes and these densities were affected for geographical positions, rainfall and tree dimensions sampled. Although the maximum and minimum density were not affected for tree age, climatic type, silvicultural management, dimensions of trees or ecological and geographical conditions. The intra-ring density variation decreased for increasing tree age and was produced for vessel percentages, fiber length, lumen diameter and cell wall thickness variation across the growth rings. The result increases the knowledge about anatomical structures of gmelina wood from fast growing plantations in Costa Rica. There are presented informations about variability and climatic and management effects on wood anatomy. There is possibility to predict wood quality and its future end-uses.

Biomes classified as Brazilian Atlantic Forest (BAF) and the Chilean Mediterranean forest (CMF) have been affected by anthropic pressure that has caused a considerable decrease of their forest surfasse. However, they are rich in biodiversity and they provide many ecosystem services and were, therefore, classified as \"hotspots\" (forests in risk). Therefore, is essential to study the natural dynamics and the climatic response of the trees of these forests to include conservation projects and strategic measures. To achieve these objectives, the scientific literature reports that tree growth rings are the only ecological indicators with annual resolution that can be efficient and highly accurate to obtain this information. In this context, the research project has as main objective the retrospective analysis of radial growth of forest species in different vegetation communities of BAF and CMF in response to climatic changes. To achieve this goal, four key questions were elaborated: 1) Which variable explains betterthe variability of radial growth at different spatial and temporal scales? 2) What is the growth resilience to recent climate changes? 3) Is there some more vulnerable population to expected climatic changes?. A total of five sites (seven populations) of Cedrela odorata and C. fissilis in BAF from the State of São Paulo in Brazil, and five sites (10 populations) of Nothofagus macrocarpa (FMC) from the central region of Chile were sampled, using a non-destructive method. Four chapters were developed to answer these questions. Chapter I seek to analyze the resilience in radial growth to changes in regional climate variability and droughts, in temporal and spatial scale, on Atlantic forest remnant forests of biogeographic region Serra do Mar. Results show that radial growth in wet sites (winter rains exceed 240 mm) depend on the moisture conditions in dry season, while the higher population is more sensitive to the favorable summer water condition, which would be explained because this population received a lower temperature than the other Cedrela spp. populations studied. Chapter II analyzed how recent climatic variability affected the radial growth in N. macrocarpa populations. It is observed that all the populations are closely linked to the precipitations of May-November (end of autumn/end of spring) and average temperature of October-December (mid-spring/early summer). In Chapter III, we continued exploring the growth responses to climate in the FMC populations in order to find biogeographic differences. In this sense, we evaluated if this significant decrease in tree growth is differentiated between populations and age classes, and determine if the positive effect of CO2 fertilization compensates the precipitation decrease and temperature increase in the last decades in the growth of older, maturer and younger trees . Results show a significant negative trend in all classes from the year 2000, which would be associated to a decrease in precipitation in all populations while temperature was more associated with the northern and southern populations (distribution limit). We did not find a positive effect of rising CO2. Finally, chapter IV integrated the results of the two biomes comparing the projections of aboveground trees biomass under two climatic scenarios of CMIP5 project (light and severe), in order to know which populations are more vulnerable to rising temperature forecasted by year 2100, using ring width data, wood density and allometric equations. This study will provide an overview of adaptation to recent and projected climatic changes of two hotspot neotropical biomes. Although they are different in structure-biodiversity-climate are in risk. Thus, we can understand the vulnerability of threatened forests in South America to global warming that, although they are in protected areas, does not guarantee their persistence. / Os biomas classificados como Mata Atlancia Brasileira (MAB) e da Floresta Mediterrânea Chilena (FMC) têm sido afetados pela pressão antrópica que tem causado uma diminuição considerável de sua superfície florestal. No entanto são ricas em biodiversidade e providenciam muitos serviços ecossistêmicos, pelo que foram classificadas como hotspot (florestas em risco). Portanto, é fundamental estudar a dinâmica natural e a resposta climática das árvores dessas florestas para incluir em projetos de conservação. Para atingir esses objetivos, a literatura científica reporta que os anéis de crescimento das árvores são os únicos indicadores ecológicos com resolução anual que podem ser eficientes e de elevada precisão para obter essas informações. Neste contexto, o projeto de pesquisa tem como objetivo geral a analise retrospectivo de crescimento radial de espécies florestais em diferentes comunidades vegetacionais da MAB e FMC em resposta às mudanças climaticas. Para atingir esse objetivo foram elaboradas quatro perguntas-chave: 1) Que variable explica melhor a variabilidade do crescimento radial a diferentes escalas espaciais e temporais? 2) Qual é a resiliência em crescimento das árvores às mudanças climáticas recentes? 3) Há alguma população mais vulnerável respeito às mudanças climaticas esperadas?. Foram coletadas amostras de lenho, através de método não destrutivo, de cinco sitios (sete populações) de Cedrela odorata e C. fissilis na MAB no estado de São Paulo em Brasil, e cinco sitios (10 populações) de Nothofagus macrocarpa na FMC na região central do Chile, para aplicação de tecnicas dendrocronologicas. Para responder essas questões foram desenvolvidos quatro capitulos. O capitulo I busca analisar a resiliência em crescimento radial às mudanças na variabilidade climática regional e secas, em escala temporal e espacial, em florestas remanentes da região biogeográfica Serra do Mar da Mata Atlântica, usando as especies bioindicadoras Cedrela fissilis and C. odorata. Os resultados mostram que o crescimento radial dos sítios mais úmidos (chuvas no inverno superam os 240 mm) dependem das condições hidricas da estação seca, enquanto que a população mais alta é mais sensível à condição hídrica favorável do verão, qual seria explicado porque essa população recebi uma menor temperatura respeito às outras populações de cedrela estudadas. No capitulo II analisou-se como a variabilidade climática recente estaria afeitando o crescimento radial in N. macrocarpa populations. Observa-se que todas as populações estão estreitamente ligadas às precipitações de Maio-Novembro (fim de outono/fim de primaveira) e temperatura média de Outubro-Dezembro (mediados de primaveira/inicios do verão). Especificamente, há uma tendencia negativa significativa no crescimento radial apartir de 1980 que esta associada a uma variação do clima regional. No capitulo III, continuo-se explorando as respostas do crescimento radial ao clima nas populações da FMC com objetivo de encontrar diferencias biogeográficas. Neste sentido, foi avaliado se essa diminuição significativa de crescimento é diferenciada entre populações e classes de idade, e analisar se o efeito positivo da fertilização de CO2 compensa a diminuição da precipitação e aumento da temperatura nas ultimas decadas no crescimento de árvores velhos, maduros e jovens. Os resultados mostram uma tendencia negativa significativa em todas as clases apartir do ano 2000, qual estaria associada a diminuição da precipitação em todas as populações enquanto a temperatura teve mais associada às populações do sul. Não foi encontrado um efeito positivo do aumento de CO2. Finalmente, o capitulo IV integrou os resultados dos dois biomas comparando as proyeções de biomasa arborea sob dois escenarios climáticos do projeto CMIP5 (leve e severo), com objetivo de conocer quais populações são mais vulneraveis ao aumento da temperature previsto para o ano 2100, usando crescimento radial, densidade de madeira e ecuações alométricas. Os resultados mostram que a população com maior influencia urbana e a mais seca são as mais vulneráveis ao aumento exarcerbado de temperatura nas regiões de MAB and FMC, respectivamente. O presente estudo permitiu-nos apresentar uma visão da adaptação às mudanças climáticas recentes e projetadas de dois biomas hotspot. Embora sejam diferentes em estrutura-biodiversidade-clima estão em risco. Assim, podemos entender a vulnerabilidade de florestas neotropicais ao aquecimento global, embora estejam em áreas protegidas, não garante sua persistência.

The thesis investigates above-ground biomass (AGB) with terrestrial laser scanning (TLS) for estimating AGB in a study area in Valls Hage, Gävle. The study used TLS for field measurements to collect highly detailed point clouds of two tree species for AGB estimation and comparison against validation data. TLS-derived data were validated using a non-destructive method involving direct field measurements using tape measures and a Trimble SX12 for extracting diameter at breast height (DBH), tree height, and crown diameter. Wood density was obtained from the literature. Data processing for segmentation, filtering, and generation of the quantitative structure model (QSM) was performed by using SimpleForest tool in Computree software. A statistical analysis was performed using linear regression, and AGB was estimated using QSM-derived volume multiplied by wood density. The finding in the results for the comparison of AGB estimation between TLS QSM and field validation from DBH-based tree-specific allometric equation had an RMSE of 154 kg, with a near-perfect agreement of 0.997 %, and RMSE of 189 kg, with the agreement of 0.990% for TLS QSM and TLS validation DBH-based tree specific equation. The comparison between TLS-derived DBH and field validation was accurate, leaving with insignificant differences, while the tree height had noticeable differences, and crown diameter had relatively low differences. The challenges during data processing were highlighted and the importance of TLS data for accurate AGB estimation, with the potential for refinement and integrating internal tree structure information to improve allometric models for future studies.

No contexto das mudanças climáticas, a sobrevivência e a produtividade das plantações de eucaliptos poderão ser afetadas. Assim, são necessárias pesquisas em nutrição florestal, como a avaliação do K e do Na e sua interação com a disponibilidade hídrica com o crescimento e propriedades do lenho de eucaliptos. Em experimento instalado, em 20 de junho de 2010 de tipo \"Split-plot\", foram avaliadas as árvores de Eucalyptus grandis submetidas a dois regimes hídricos (100% e 63%) e três tipos de fertilização (K, Na e controle). O diâmetro do tronco (cada 15 dias, com dendrômetros) e a altura total (cada 6 meses) das árvores foram mensurados no período do 40º ao 61º mês. A umidade do solo foi analisada semanalmente e a precipitação e temperatura diariamente. Foram analisadas as propriedades do lenho de 48 árvores, no 47º mês, por amostragem destrutiva, avaliando-se a sua densidade aparente, densidade básica, estrutura anatômica e proporção cerne/alburno. Os resultados mostraram que a precipitação influenciou significativamente o crescimento das árvores, seguindo-se a temperatura mínima e a umidade do solo. O K e o Na mostraram interação com a precipitação, (i) no período seco, com a redução do incremento do tronco das árvores com o Na e a sua paralisação com o K, (ii) no período chuvoso, com o aumento do incremento em diâmetro e altura do tronco, em relação ao controle. O Na em relação ao K resultou em menor crescimento das árvores de eucalipto. Com a exclusão de 37% da chuva houve efeito negativo nas árvores com K; no tratamento controle e com aplicação de Na a exclusão não mostrou efeito significativo até o 58º mês. Em relação à (i) densidade do lenho das árvores- ocorreu a sua diminuição com K e Na (menor com Na), e incremento com a menor disponibilidade hídrica; K não diminuiu a densidade sob maior disponibilidade hídrica; (ii) anatomia do lenho- observaram-se vasos de maior diâmetro e menor frequência com K e Na (maior com K); as fibras apresentaram variação significativa com Na (com fibras mais longas e largas com menor espessura da parede); a menor disponibilidade hídrica resultante da exclusão de 37% da chuva não afetou aos vasos e fibras; (iii) relação cerne/alburno- o K e Na promoveram a formação de maior proporção de cerne em relação às árvores do tratamento controle, sem influência significativa da exclusão parcial de chuva. Relações entre anatomia e densidade do lenho mostraram que mudanças nas dimensões das fibras foram acompanhadas de mudanças na densidade do lenho; e maior taxa de crescimento nem sempre se relaciona com a diminuição da densidade do lenho. Os resultados indicaram que a perda de características desejáveis na densidade, fibras e proporção de alburno, com a adição de K ou Na (principalmente Na) na adubação básica, são altamente compensados pela maior produção de lenho, no entanto em regiões mais áridas e com maior risco de seca prolongada, potássio e sódio podem agravar o déficit hídrico. / In the context of climate change, survival and productivity of eucalyptus plantations may be affected. Thus, research is needed on nutrition and forest ecophysiology, such as the evaluation of K and Na and their interaction with water availability on the growth and wood properties of eucalyptus. In a split-plot type, experiment installed on June 20, 2010 we evaluated Eucalyptus grandis trees submitted to two water regimes (100% and 63%) and three fertilizer supplies (K, Na and control). The stem diameter was measured every 15 days with dendrometers and total height, every 6 months in the period from 40th to 61st month. Soil moisture was analyzed weekly and precipitation and temperature daily. The wood properties of 48 trees were analyzed after 47 months, by destructive sampling, evaluating their apparent density, specific gravity, anatomical structure and heartwood/sapwood proportion. The results showed that precipitation significantly influenced the growth of the trees, followed by the minimum temperature and soil moisture. K and Na showed interaction with precipitation, (i) in the dry season, by reducing the growth of the tree trunks with Na and its stoppage with K, (ii) during the rainy season, with increasing growth in diameter and height of the trunk, compared with the control. The Na, as compared to K, resulted in lower growth of the eucalyptus trees. With the artificial exclusion of 37% of throughfall there was a negative effect on the growth of trees fertilized with K; but in the control and Na treatment the rainfall exclusion showed no significant effect until 58º month. In relation to (i) density of the wood of trees, there was a decrease in K and Na (lower with Na), and an increase with lower water availability; although the K did not reduce the density under higher water availability; (ii) wood anatomy- larger vessels with lower frequency were formed with K and Na supply (with higher K); the fibers showed significant variations with Na (longer and wider fibers with smaller wall thickness); and the lower water availability from the of 37% rainfall exclusion did not affect vessels and fibers; (iii) Heartwood/sapwood ratio; K and Na promoted the formation of larger proportion of heartwood in relation to the trees from the control treatment, and there was no significant influence of the partial rainfall exclusion. Relationships between anatomy and wood density showed that changes in fiber dimensions were accompanied by changes in the wood density; and the higher growth rate is not always associated with decreased wood density. The results indicate that the loss of desirable characteristics in density, fiber and proportion of sapwood, with the addition of K or Na (mainly Na) in the basic fertilization are highly compensated by the increased wood production, though in more arid regions with increased risk of prolonged drought, potassium and sodium can aggravate water deficit.

The objective of this study was to test the line intersect sampling (LIS) methodology using the design-based inference with stratified systematic sampling and two transect shapes: a straight line and a cross shape, both with three different lengths (100, 150, and 200 m) to estimate the number of coarse woody debris (CWD) elements, their volume, biomass and carbon stocks; by decay class; furthermore, we fit and select CWD biomass and carbon models. The study area includes two types of native forest in the State of São Paulo, Brazil: a Seasonal Semi-deciduous Forest (SSF) and a Cerrado sensu-stricto (CSS). Two strata were chosen in each area, and in each stratum ten sampling units were installed according to a systematic sampling protocol. Each sampling unit had one North- South line of 200 m superimposed over the other lengths (100 and 150 m) and three lines (one for each length) in the East-West direction forming the cross shapes, for a total 650 m per sampling unit. All CWD elements with a diameter _ 10 cm that crossed the transect were tallied. For each element, the diameter, length, perpendicular width, decay class, and (when possible) species was recorded. Disc samples were taken from each element, from which cylinder samples were extracted then oven dried to determine density. These cylinders were milled and analyzed to determine carbon content (%). The volume of each element was calculated by taking the difference between cross-sectional area and any hollowed area, then multiplying by the element\'s length. Biomass was calculated by multiplying volume values by density values, and carbon stocks were calculated by multiplying biomass by the carbon percentage factors computed via lab analysis. Total estimators were calculated by area and per hectare for the number of CWD elements, their volume, biomass, and carbon stocks. These estimators were calculated by stratum then combined across the entire sample population. The data from each sampling unit was also used to calculate the wood density and carbon concentration by decay class, as well as to fit linear and nonlinear models. For the SSF area, the most accurate transect design was the 200 m cross shaped; and for the CSS area was selected the 150 m cross shape. Both areas showed lower biomass values (1.3 and 6.7 Mg/ha for the CSS and SSF areas, respectively) than other studies in the Amazon Forest where CWD research has been conducted. In both areas, as the decay class increased (from least to most rotten material), wood density decreased, which follows the same pattern as other literature. Carbon concentration barely changed within decay classes. Using a conversion constant of 50%, similar carbon stock results were obtained. Nonlinear models (using diameter and length as predictor variables) proved an efficient tool for predicting CWD biomass at an element level. As expected, biomass data exhibited heteroscedasticity, which was mitigated by modeling the variance of the residuals with a power function of the combined variable. Adding decay class as an indicator variable also resulted in model improvement. / Este estudo buscou testar a metodologia de amostragem pela linha interceptadora (LIS), usando a inferência baseada no design, com amostragem sistemática estratificada em duas formas de transectos: linha reta e forma de cruz, ambos com três diferentes comprimentos de transectos: 100, 150 e 200 m para estimar o número de elementos, volume, biomassa e estoque de carbono de madeira morta; investigar a densidade da madeira e a concentração de carbono da madeira morta pela classe de decomposição; e, ajustar e selecionar modelos de biomassa e carbono de madeira morta, em dois tipos de floresta nativa no estado de São Paulo, Brasil: uma Floresta Estacional Semidecidual (SSF) e um Cerrado sensu-stricto (CSS). Em cada tipo florestal foram selecionados dois estratos e localidas dez unidades de amostragem em cada. A unidade de amostragem é um transecto Norte-Sul, com 200 m, que sobrepõe os outros comprimentos (100 e 150 m), e três transectos (para cada comprimento) na direção Leste-Oeste, formando a cruz, totalizando 650m. Foram medidos todos os elementos de madeira morta grossa (CWD) que cruzaram o transecto com um diâmetro _10 cm. Foi medido o diâmetro na interseção, o comprimento, a largura perpendicular, o elemento foi classificado de acordo com a classe de decomposição e, quando possível, a espécie foi identificada. De cada elemento foi retirado um disco de amostra na interseção, este foi fotografado para o cálculo da área oca. De cada disco foram extraídos cilindros, secos em estufa para determinação da densidade, estes foram moídos e analisados para determinação do teor de carbono (%). O volume de cada elemento foi calculado pela diferença da área seccional e área oca, multiplicada pelo comprimento; a biomassa foi calculada multiplicando o volume pela densidade; e o estoque de carbono foi calculado multiplicando a biomassa pela concentração de carbono. Os estimadores do total foram calculados por área e por hectare para o número de elementos de CWD, volume, biomassa e estoque de carbono; foram calculados por estrato, e combinados para a população. Os dados dos 650m de cada unidade foram utilizados para calcular as médias da densidade da madeira e concentração de carbono por classe de decomposição e, para construção de modelos lineares e não-lineares. Para a SSF, o design mais preciso foi transectos em forma de cruz, com 200 m. Para CSS foram selecionados transectos em cruz, com 150 m. As áreas apresentaram valores de biomassa 1.3-6.7 Mg/ha para CSS e SSF, respectivamente. Em ambos tipos florestais foi encontrado que à medida que a classe de decomposição aumenta (mais fresco para mais podre), a densidade da madeira diminui, seguindo os mesmos padrões encontrados na literatura. A concentração de carbono não apresentou mudança dentro das classes de decomposição. Modelos nãolineares com diâmetro e comprimento como variáveis preditoras provaram ser uma ferramenta eficiente para predizer a biomassa e carbono de CWD. Como esperado, os dados de biomassa apresentaram heterocedasticidade, mitigada pela modelagem da variância dos resíduos com uma função de potência. A adição da classe de decomposição como variável indicadora também mostrou melhora nos modelos.