Em ecologia de comunidades buscam-se padrões reproduzíveis, dentre os quais se destaca a busca por regras de montagem ou padrões de organização de comunidades. Diante disso propomos a avaliação desses padrões, com base em convergência e divergência de atributos (TCAP – trait convergence assembly patterns e TDAP – trait divergence assembly patterns, respectivamente), e da influência filogenética na organização de assembléias de espécies lenhosas em florestas. As comunidades foram descritas a partir de atributos funcionais de espécies vegetais, considerando um gradiente sucessional de Floresta Ombrófila Mista, entre áreas que sofreram supressão total da vegetação (denominadas comunidades iniciais) e áreas que não sofreram intervenções expressivas (comunidades avançadas). Para tal, as espécies amostradas, tanto para o estrato superior (indivíduos com DAP ≥ 10 cm), quanto para o estrato inferior (indivíduos com altura > 0,10 m e até 1 cm de DAP), que apresentaram frequência superior a 10%, considerando a amostragem total, foram descritas a partir de 17 atributos funcionais e por relações filogenéticas. Os dados foram analisados a partir de algoritmos baseados em multiplicação e correlações parciais entre diferentes matrizes, que possibilitam discriminar a relevância de TCAP, TDAP e do sinal filogenético para os padrões. Os resultados indicaram que está ocorrendo estruturação das comunidades vegetais a partir dos padrões avaliados, seja convergência ou divergência, relacionados, também, com a filogenia. Diante disso, avaliamos fatores abióticos (filtros ambientais) e bióticos (filtros bióticos) exercem efeitos distintos em comunidades ao longo de um gradiente sucessional, sendo possível observar, também, o sinal filogenético nessas. / In community ecology reproducible patterns are sought, among which stands out the search for assembly rules or assembly patterns. Considering this we propose to evaluate these patterns, based on convergence and divergence of attributes (TCAP – trait convergence assembly patterns and TDAP – trait divergence assembly patterns, respectively) and the phylogenetic influence in the organization of assemblages of woody species in forests. The communities were described from functional traits of plant species, considering a successional gradient of Araucaria Forest, among areas subjected to total removal of vegetation (called initial communities) and areas that haven’t suffered significant interventions (advanced communities). To this end, the species sampled for both the upper stratum (individuals with DBH ≥ 10 cm), and for the lower stratum (individuals with height > 0.10 m and until 1 cm DBH), which had a frequency exceeding 10%, considering the total sampling, were described from 17 functional attributes and phylogenetic relationships. Data were analyzed using algorithms based on multiplication and partial correlations between different matrixes, which permit to discriminate the relevance of TCAP, TDAP and phylogenetic signal to the patterns. The results indicated that is occurring organization of plant communities from the patterns assessed, either convergence or divergence, related also with the phylogeny. Given this, we conclude that abiotic (environmental filters) and biotic (biotic filters) factors exert distinct effects on communities along a successional gradient, and it was possible to observe also the phylogenetic signal in these.

Este trabalho analisou espaço-temporalmente a assembleia de borboletas em Matas de Restinga e em Matas de Araucária no Rio Grande do Sul. Foram verificados aspectos de sazonalidade, variação na atividade diária e eficiência amostral. O estudo foi desenvolvido no Parque Estadual de Itapuã (30022’S 51002’W) e na Floresta Nacional de São Francisco de Paula (29º24’ S 50º22’ W). Foram realizadas duas saídas a campo por estação do ano para cada formação vegetal (32 no total), de julho de 2007 a maio de 2009. As borboletas foram registradas das 8:00 às 17:45 através do método de observação de varredura e com auxílio de rede entomológica. Foi elaborada uma lista de espécies e foram avaliadas a suficiência amostral, calculados estimadores analíticos de riqueza de espécies e índices de diversidade, avaliadas as curvas de distribuição de abundância, utilizadas análises de Rarefação baseada em indivíduo, de Agrupamento através da istância média (UPGMA), SIMPER, NPMANOVA, Escalonamento Multidimensional não Métrico (NMDS), Regressão Múltipla e Análise de Correspondência Canônica (CCA). A eficiência amostral na identificação de borboletas até espécie também foi mensurada. Após 480 horas de amostragens, foram registrados 3.347 indivíduos distribuídos em 188 espécies e subespécies de borboletas, pertencentes a seis famílias. Dentre estas, 61 espécies são novas ocorrências para a Mata de Restinga, 13 para a Mata de Araucária e três são novos registros para o Rio Grande do Sul. A sazonalidade afetou a diversidade e a composição de borboletas. Na Mata de Restinga, a riqueza foi maior na primavera e a abundância no outono. Na Mata de Araucária o outono foi a estação com mair riqueza e abundância de borboletas. As espécies raras prevaleceram e 20% do total de espécies registradas foram sazonais. Nymphalidae e Hesperiidae determinam o padrão geral de diversidade das assembleias ao longo do tempo. A temperatura foi a variável que melhor explicou a diversidade em ambos locais de estudo. Ao longo do dia, na Mata de Restinga, o horário com maior diversidade foi às 11:00 e na Mata de Araucária, foi entre 10:00 e 11:00. A CCA evidenciou o papel do vento e da temperatura na atividade e na sazonalidade das assembleias, em ambas formações vegetais. O horário das 10:00 às 16:00 comprovou ser efetivo para maximização do registro de espécies no interior das matas em ambos locais de estudo. A eficiência amostral foi alta e não houve relação entre o número de indivíduos não identificados até espécie e a densidade geral de borboletas. O gênero Actinote Hübner, [1819] foi o único táxon com perdas superiores a 50% nas identificações e somente na Mata de Araucária. Apesar do contraste entre a fitofisionomia das áreas de estudo e da diferença na composição das assembleias de borboletas, foi possível registrar, em ambas localidades, a margem de erro da técnica empregada. Variações temporais em insetos podem ser verificadas mesmo em pequenas escalas de latitude e altitude. Entender estes padrões pode ser uma ferramenta útil para conservação e monitoramento de ambientes ameaçados. Espera-se que a presente abordagem sirva de estímulo para estudos sobre a lepidopterofoauna em regiões subtropicais.

O conhecimento sobre os mecanismos e a modulação de respostas de estresse em plantas arbóreas é necessário para a exploração sustentável destas importantes fontes de produtos de interesse industrial, também essenciais do ponto de vista ecológico, na regulação do clima e caracterização de diferentes biomas. Nesta tese, foram investigados dois exemplos de estresse em indivíduos jovens de espécies arbóreas, sendo um de uma gimnosperma frente a estresse biótico e outro de uma angiosperma submetida a estresse abiótico: controle da produção de resina por ferimento e moléculas sinalizadoras em Araucaria angustifolia (Bertol.) Kuntzee respostas fisiológicas de um híbrido comercial de eucalipto (Eucalyptus grandis W. Hill X E. urophylla S.T. Blake) à elevação de CO2 e temperatura tendo como fonte de nitrogênio nitrato. No primeiro caso a hipótese testada foi de que a conífera basal A. angustifolia apresentaria controles de regulação distintos de coníferas mais avançadas, como Pinus spp. No segundo caso, a hipótese testada foi de que, sob temperatura ambiente moderada, haveria limitação no uso do excedente de CO2 pelas plantas C3, devido a dificuldades na assimilação de nitrogênio por falta de poder redutor, situação que seria parcialmente compensada por fotorrespiração sob alta temperatura sem restrição hídrica, devido à recuperação da disponibilidade de ácidos orgânicos, poder redutor e consequente assimilação do nitrato. No caso da produção de resina em araucária, a metodologia envolveu basicamente a remoção de acículas (ferimento) e a aplicação de moléculas estimuladoras e sinalizadoras de exsudação de resina conhecidas para Pinus elliottii, espécie mais derivada e de uso comercial, seguida do monitoramento do volume de resina produzido, bem como análise de sua composição por CG-MS. Já para o efeito da elevação de CO2 e temperatura em eucalipto, foram avaliados tratamentos em câmara de crescimento Conviron incluindo condições controle (25 ºC, 379 ppm CO2), elevado CO2 (EC, 730 ppm CO2, 25 ºC), elevada temperatura (ET, 30ºC, 379 ppm CO2) e a combinação destes(EC+ ET, 30ºC, 730 ppm CO2). Monitorou-se parâmetros de crescimento, parâmetros fotossintéticos e de fluorescência da clorofila, bem como o teor de carboidratos, fenólicos, antocianinas, proteínas solúveis e a atividade de nitrato redutase. No que tange à produção de resina em araucária, a hipótese foi refutada, tendo sido verificado que moléculas sinalizadoras típicas para produção de resina em Pinus também foram ativas em araucária, destacando-se etileno, jasmonato e ácido salicílico. Além disso, verificou-se pela primeira vez modulação de produção de resina por nitroprussiato de sódio, um precursor de óxido nítrico. No caso das respostas de eucalipto a simulação de cenários climáticos futuros com fonte oxidada de nitrogênio, os principais resultados foram o melhor desempenho fotossintético e o maior crescimento em plantas sob ET ou EC+ET, parcialmente apoiando a hipótese de que a falta de poder redutor limita o aproveitamento de CO2 por plantas C3 sob condições não condutivas à fotorrespiração, indicando, portanto, a possibilidade de uma resposta compensatória da alta temperatura em relação às dificuldades de assimilação de nitrato, particularmente sob alto CO2 em cenários climáticos futuros. / Understanding the mechanisms and the modulation of stress responses in trees is needed for sustainably exploring these important sources of products of commercial interest, which are also essential from an ecological viewpoint, in climate regulation and by characterizing different biomes.In this thesis, two examples of stresses on tree plantlets were investigated, one involving a gymnosperm under biotic stress and the other an angiosperm facing abiotic stress: control of resin production upon wounding and by signaling molecules in Araucaria angustifolia (Bertol.) Kuntze, and physiological responses of a commercial hybrid of eucalypt (Eucalyptus grandis W. Hill X E. urophylla S.T. Blake) having nitrate as sole N source to high CO2 and heat. In the first case, the hypothesis tested was that the basal conifer A. angustifolia would show regulatory controls diverse from those of more advanced conifers, such as Pinus spp. In the second case, it was tested the hypothesis that under moderate temperature there would be a limitation in the use of excess CO2 by C3 plants due to difficulties in assimilating nitrogen as a result of low reducing power, a situation that could be partly compensated by photorespiration under high temperature and no water restriction, because of a recovery of organic acid availability, reducing power, and consequent nitrate assimilation. In the case of araucaria resin, the methodology consisted in removing needles (wounding) and applying stimulatory and/or signaling molecules of resin exudation know to operate in Pinus elliottii, a more derived species used commercially, followed by monitoring the volume of resin yielded, as well as its composition by GC-MS. For the study of the effect of CO2 elevation and high temperature in eucalypt, the treatments evaluated in a Conviron growth chamber were control conditions (25ºC, 379 ppm CO2) elevated CO2 (EC, 730 ppm CO2, 25ºC), elevated temperature (ET, 30ºC, 379 ppm CO2), and combination of these last two conditions (EC+ ET, 30ºC, 730 ppm CO2). Several indicators were monitored, including: growth and photosynthetic parameters, chlorophyll fluorescence, as well as the content of carbohydrates, phenolics, anthocyanins, soluble proteins, and nitrate reductase activity. With regards to the production of resin in araucaria, the hypothesis was rejected, since signaling molecules, typical stimulators of resin in Pinus, were also active in araucaria, particularly ethylene, jasmonate and salicylic acid. Besides, for the first time, it was shown that resin production could be modulated by sodium nitroprussiate, a precursor of nitric oxide. As far as eucalypt responses to simulations of future climate scenarios under a nitrate-only source of nitrogen, the main results were the better photosynthetic performance and growth of plants under ET and EC+ET, partially supporting the hypothesis that the lack of reducing power limits the benefit and effective use of CO2 by C3 plants under conditions not leading to photorespiration. Thereby, this indicates the possibility of a compensatory response of high temperature to overcome the difficulties of nitrate assimilation, particularly under high CO2in future climate scenarios.

A conversão generalizada de florestas maduras em pequenos fragmentos florestais nos trópicos, aliada a crescente pressão para aumento da produção de alimentos, nas próximas décadas, é esperado que ocorra a conversão de 1 bilhão de hectares de habitats naturais em áreas agrícolas. Deste modo, os ecólogos deparam-se com o desafio de examinarem as respostas dos organismos aos distúrbios antrópicos e o papel de paisagens antropizadas como repositórios de biodiversidade. Nesta tese, nós examinamos o efeito da fragmentação florestal na estrutura e composição de comunidades arbóreas em três formações florestais, sazonais e não-sazonais no sul do Brasil (Floresta Ombrófila Densa - FOD, Floresta Ombrófila Mista - FOM e Floresta Estacional Decidual - FED). Para este fim, utilizamos dois conjuntos de dados. No primeiro, amostramos as comunidades arbóreas em 10 parcelas de 0,1 ha em florestas contínuas (na unidade de conservação de maior extensão de floresta contínua presente em cada formação florestal, no sul do Brasil) e em 10 fragmentos florestais adjacentes na região. Enquanto no segundo, as comunidades arbóreas foram amostradas em 389 parcelas de 0,4 ha cada, de variados tamanhos (entre 26° e 29° S e 48° e 53° O; dados Inventário Florístico Florestal de Santa Catarina). Neste conjunto de dados também examinamos a influência das métricas da paisagem (área florestal, forma e isolamento) e de variáveis climáticas (precipitação, temperatura e sazonalidade) na estrutura e composição das comunidades arbóreas. Em ambas as amostragens, todas as árvores com DAP ≥ 10 cm em cada parcela foram medidas, identificadas ao nível de espécies e caracterizadas em categorias funcionais descrevendo sua estratégia de regeneração, estratificação vertical, modo de dispersão de sementes, tamanho das sementes e densidade de madeira. As parcelas de FOD apresentaram a maior riqueza de espécies, seguida pela FOM e FED. A maioria dos atributos das comunidades apresentou diferenças significativas entre os tipos florestais, as principais diferenças compreenderam: riqueza de espécies, densidade de troncos, proporção de espécies e troncos de pioneiras, proporção de espécies de sub-bosque e espécies dispersas por vertebrados. As formações florestais apresentaram marcadas diferenças nas respostas às variáveis da paisagem e do fragmento. Devido ao fato de possuírem uma flora mais diversificada de espécies tolerantes ao estresse e de demandantes de luz, com uma reduzida riqueza/abundância de espécies de floresta madura tolerantes à sombra, ambas, FED e FOM, são intrinsecamente mais resilientes a distúrbios antrópicos contemporâneos, incluindo efeitos de borda induzidos pela fragmentação, em termos de erosão de espécies e mudanças funcionais. Nós sugerimos que essas diferenças intrínsecas nas respostas às mudanças na estrutura da paisagem entre as formações florestais deveriam guiar distintas estratégias de conservação. / The widespread conversion of old-growth tropical forests into small forest fragments, and mounting pressure to increase food production in the next decades is expected to expand natural habitat replacement with farmland by perhaps 1 billion ha; challenging applied ecologists to examine organismal response to human disturbance and the role played by anthropogenic landscapes as biodiversity repositories. At the present study, we examined the effects of forest fragmentation on the structure and composition of tree assemblages within three seasonal and aseasonal forest types of southern Brazil, including evergreen, Araucaria and deciduous forests. We used two datasets, in the first, we sampled tree assemblages in each forest type within 10 plots of 0.1 ha in both continuous forests (in the largest continuous protected forest areas within each forest type) and 10 adjacent forest fragments. While in the second dataset, trees assemblages were sampled in 389 plots of 0.4 ha forest fragments off all sizes (between 26° and 29° S and 48° and 53° W; data of Floristic and Forest Inventory of Santa Catarina). Using this second dataset, we also examined the influences of landscape metrics (forest area, shape and isolation) and climatic variables (precipitation, temperature and seasonality) on the structure and composition of tree assemblages. In both datasets, all trees with DBH ≥ 10 cm within each plot were measured, identified to species level, and assigned to trait categories describing their regeneration strategy, vertical stratification, seed-dispersal mode, seed size and wood density. Evergreen forest plots exhibited the highest species richness, followed by Araucaria and deciduous forests. Most tree assemblages attributes showed significant differences among forest types, the major differences comprised: species richness, stem density, the proportion of pioneer species and stems, and the proportion of understorey and vertebrate-dispersed species. The forest types demonstrate markedly divergent responses to patch and landscape variables. By supporting a more diversified light-demanding and stress-tolerant flora with reduced richness/abundance of shade-tolerant, old-growth species, both deciduous and Araucaria forests, the tree assemblages are more intrinsically resilient to contemporary humandisturbances, including fragmentation-induced edge effects, in terms of species erosion and functional shifts. We suggest that these intrinsic differences in responses to changes in landscape structure between forest types should guide conservation strategies.

A expansão da floresta sobre o campo, a partir do estabelecimento de araucárias isoladas (nucleação), forma uma paisagem única no planalto sul-brasileiro, sendo que o uso de uma abordagem de metacomunidades pode auxiliar a compreender melhor esse processo. Existem quatro modelos de metacomunidades que explicam a relação entre comunidades locais: dinâmica de manchas, seleção de espécies, efeitos de massa e neutro. Esses modelos possuem diferentes premissas quanto aos processos de nicho e de dispersão que atuam na dinâmica da metacomunidade. No entanto, há uma lacuna entre a teoria e o teste desses modelos em estudos empíricos. Uma forma de testar mais claramente esses modelos é através de uma abordagem funcional. Nesse contexto, o objetivo do trabalho foi avaliar a importância (i) de atributos relacionados às estratégias de dispersão e de crescimento das espécies, (ii) da abundância das espécies no pool regional e (iii) do tamanho da mancha, na organização de comunidades de indivíduos lenhosos juvenis em áreas de nucleação florestal sobre o campo, a fim de compreender quais modelos de metacomunidades melhor explicam esse processo. Para tanto, calculamos o CWM (Community Weighted Mean) e índices de diversidade funcional, considerando a ocorrência (sesFD) e a abundância (sesFDis) das espécies, para tamanho da semente e área foliar específica (SLA), em manchas florestais de distintos tamanhos e na floresta contínua adjacente ao campo, e testamos se as áreas diferem entre si de acordo com o tipo de ambiente. Avaliamos ainda se a abundância relativa das espécies nas áreas de nucleação é determinada pela abundância das mesmas na floresta contínua, através do uso dos modelos de Community Assembly by Trait Selection (CATS). Os resultados foram então comparados com o esperado para cada modelo de metacomunidade. A maior parte dos sítios apresentou índices de diversidade funcional para SLA e tamanho da semente de acordo com o esperado ao acaso. As áreas não diferiram quanto ao CWM para SLA. No entanto, foram observadas diferenças quanto ao CWM para o tamanho da semente, com o favorecimento de espécies com sementes menores em áreas mais abertas, e espécies com sementes maiores em áreas mais sombreadas. De acordo com os modelos CATS, a abundância das espécies no pool regional foi mais importante do que os atributos para a determinação da abundância das mesmas nas comunidades locais. Concluiu-se que o modelo de metacomunidades que melhor explica o processo de nucleação florestal sobre o campo no planalto das araucárias é o modelo de efeitos de massa, o que ressalta a importância da dispersão para a estruturação das comunidades locais. Como a maior parte das espécies lenhosas existentes na área possui dispersão zoocórica, esse resultado indica que a preservação da fauna dispersora é fundamental para a dinâmica desse ecossistema. Com o uso de uma abordagem funcional, em conjunto com os modelos CATS, foi possível testar os quatro modelos de metacomunidades. Assim, o método proposto pode ser aplicado a outros sistemas naturais, auxiliando na compreensão do funcionamento de diferentes metacomunidades. / The forest expansion over the grassland, from the establishment of isolated Araucaria (nucleation) forms a unique landscape in south brazilian plateau, and the use of a metacommunity approach can help to better understand this process. There are four metacommunity models that explain the relationship between local communities: patch-dynamics, species-sorting, mass-effects and neutral. These models have different assumptions about niche processes and dispersion that act in metacommunities dynamics. However, there is a gap between theory and the test of these models in empirical studies. One way to test these models more clearly is through a functional approach. In this context, the objective of this study was to evaluate the importance of (i) attributes related to dispersion and growth species strategies, (ii) species abundance in the regional pool and (iii) patch size, on structuring communities of juvenile woody individuals in forest nucleation areas on the grassland in order to understand which metacommunity model explain this process. Therefore, we calculate the CWM (Community Weighted Mean) and functional diversity indices, considering species occurrence (sesFD) and abundance (sesFDis) for seed size and specific leaf area (SLA), in forest patches of different sizes and in adjacent continuous forest and tested if sites differ according to ambient. Further, we evaluated if species relative abundance in nucleation areas is determined by the abundance in the continuous forest, by the use of Community Assembly by Trait Selection (CATS) models. Then, we compared results with expected for each metacommunity model. Most of sites presented functional diversity values for SLA and seed size as expected by chance. Areas did not differ in CWM to SLA. However, we observed differences for CWM to seed size, favoring species with smaller seeds in more open areas, and species with larger seeds in more shaded areas. According to CATS models, species abundance in regional pool was more important than attributes to determine species abundance in local communities. We concluded that the metacommunity model that best explains forest nucleation on the grassland in Araucaria plateau is the mass-effects model, which emphasizes the importance of dispersion for structuring local communities. As most of existing woody species has zoochorous dispersion, this result indicates that preservation of disperser fauna is essential for ecosystem dynamic. By using a functional approach in combination with CATS models, it was possible to test the four metacommunity models. Thus, the method proposed in this work can be applied to other natural systems, helping understanding different metacommunities operation.

No Sul do Brasil ocorrem mosaicos naturais de vegetação campestre e florestal, sob um clima que é favorável às formações florestais. O processo de expansão florestal tem sido observado principalmente sobre áreas de campo excluído de perturbações de fogo e pastejo. Estudos sobre padrões de vegetação lenhosa associados a variáveis ambientais locais em áreas de campo sujeitas à expansão florestal constituem uma importante ferramenta para avaliação da dinâmica da vegetação considerando mudanças ambientais ou de regime de perturbação. No intuito de inferir sobre os processos relacionados à expansão florestal sobre campos no Sul do Brasil, este estudo busca os padrões atuais na composição e estrutura da vegetação lenhosa sobre uma área de campo excluído de manejo há 34 anos e as possíveis associações destes com variáveis espaciais e ambientais. Para tanto, amostramos a vegetação lenhosa em 110 unidades amostrais circulares (6m de raio) estabelecidas de forma sistemática (equidistantes 100m) sobre áreas originalmente mapeadas, em 1985, como vegetação campestre ou vassoural. A amostragem foi estratificada para o critério de inclusão baseado no diâmetro do caule a altura do solo (DAS). As unidades amostrais de 6m de raio contemplavam os indivíduos com DAS5cm e estas incluíram três sub-parcelas de 1m de raio para amostragem proporcional de indivíduos menores (DAS<5cm, mas com altura superior a 1m). Como variáveis ambientais, a distância mínima de uma área-fonte florestal e fatores químicos e físicos do solo foram avaliados para cada unidade amostral. Os dados de vegetação foram analisados através de parâmetros fitossociológicos, sendo os padrões, e suas relações com o ambiente, acessados por análise exploratória conjugando técnicas estatísticas uni e multivariadas. Os resultados revelam que em áreas campestres excluídas de fogo e pastejo, como a que foi estudada, ocorre um processo espacial e temporal relacionado com a distância da área fonte florestal, mostrando um gradiente sucessional. Quanto mais próximo da antiga borda florestal, as comunidades de espécies lenhosas são mais antigas e caracterizadas por espécies mais tipicamente florestais. A medida que o processo se afasta da borda encontram-se comunidades em estágios sucessionais intermediários, onde os arbustos campestres gradualmente cedem lugar a espécies florestais pioneiras, nucleadoras de vegetação florestal, as quais atraem dispersores e criam condições favoráveis ao estabelecimento de mais espécies florestais. E nas áreas mais distantes da borda ainda predominam arbustos campestres (e.g. Baccharis uncinella). Eles gradativamente suprimem o estrato herbáceo de gramíneas pela sua abundância e, em alguma medida, facilitam o estabelecimento das espécies florestais pioneiras. Nesses processos, o solo se modifica em direção a condições de maior acúmulo de matéria orgânica e de maior fertilidade, mais favoráveis ao estabelecimento de espécies florestais. / In South of Brazil there are forest-grassland mosaics under a climate suit for forest development. The forest expansion process has been observed mainly over grasslands excluded from cattle grazing and fire disturbances. Studies accessing patterns of woody vegetation linked to local environmental variables in grasslands areas subject to forest expansion constitute an important tool for vegetation dynamics evaluation considering environmental or disturbance management changes. Our purpose is access the current woody vegetation patterns and their potential linking with spatial and environmental variables on a grassland area excluded from management since 34 years ago. For this we surveyed woody species on 110 sampling units systematically plotted (halfway 100m) over areas that were originally mapped at 1985 as grasslands or shrublands. The sampling was stratified according to the inclusion criterion based on the stem diameter at the height of the soil (DHS). In the 6m ray sampling units all individuals with DHS5cm were surveyed and, inside them, three sub-plots of 1m of ray were used to sample proportional smaller individuals (DHS<5cm, but with more than 1m height). As environmental variables, the minimum distance of a forest area-source, and chemical and physical soil characteristics were considered for each sampling unit. The vegetation data and patterns were analyzed through phytosociological parameters and by exploratory analysis conjugating united and multivariate statistical techniques. The results revealed that grassland areas excluded of fire and grazing, as the one that it was studied, are suitable to spatial and temporal processes related to the distance of the source-forest area, showing a sucessional gradient. Close to the old forest border, the woody species communities are older and characterized by typical forest species. As the process stands back of the border the communities are in intermediate sucessional stage, where grassland shrubs gradually give up place to pioneer forest species, nurse species, which attract dispersers and create favorable conditions to the establishment of more forest species, allowing forest expansion process. In the most distant border areas grassland shrubs still prevail (e.g. Baccharis uncinella). They gradually suppress the grasses stratum because of their abundance and, in some way, facilitate the establishment of pioneer forest species. In those processes, the soil modifies towards conditions of larger accumulation of organic matter and larger fertility, more favorable to the establishment of forest species.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Recursos Genéticos Vegetais, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-04-19T04:16:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 338238.pdf: 2615478 bytes, checksum: 129d25f20ab41c1fc2eab4ff7b956ee0 (MD5) Previous issue date: 2015 / A conífera brasileira Araucaria angustifolia encontra-se dispersa no bioma Mata Atlântica e é conhecida popularmente como araucária ou pinheiro-brasileiro. Segundo a IUCN, a A. angustifolia encontra-se em perigo crítico de extinção, reforçando a necessidade de mais estudos que visem sua conservação e propagação. A cultura de tecidos vegetais engloba um conjunto de ferramentas biotecnológicas que possibilitam a conservação e melhoramento genético de plantas. A rota morfogenética in vitro de embriogênese somática (ES) pode ser empregada para a propagação massal clonal de genótipos de interesse, para a conservação de espécies ameaçadas de extinção ou para o estudo de processos fisiológicos, genéticos e bioquímicos envolvidos no desenvolvimento embrionário. O protocolo de ES para a A. angustifolia tem sido extensivamente estudado ao longo dos anos e encontra-se parcialmente desenvolvido, sendo seu principal limitante o processo de diferenciação e maturação das culturas embriogênicas (CE). Por outro lado, estudos envolvendo a criopreservação de CE desta espécie são ainda incipientes, apesar de toda sua importância estratégica na conservação de germoplasma in vitro de espécies recalcitrantes. Paralelamente, o cultivo in vitro e a suplementação do meio de cultura com reguladores de crescimento de plantas são conhecidos por afetar a metilação do DNA e os perfis de expressão de proteínas, modulando o fenótipo e/ou o potencial embriogênico. Neste contexto, o objetivo geral deste trabalho foi aprofundar os conhecimentos a respeito da ES e da criopreservação de CE de A. angustifolia visando à identificação e elucidação dos seus pontos de controle, por meio de estudos ultraestruturais e bioquímicos. Os resultados alcançados permitiram: a obtenção de um mapa de destino da ES de A. angustifolia através da técnica de time-lapse cell tracking, fornecendo informações relevantes a respeito da morfologia das CE durante as etapas de micropropagação e análises ultraestruturais dos tipos celulares que as compõem; a obtenção de um protocolo de criopreservação eficiente para as CE de A. angustifolia, aliado a análises morfológicas e ultraestruturais durante as etapas do protocolo; a análise dos níveis de metilação do DNA global das CE de A. angustifolia durante sucessivos ciclos de multiplicação em presença ou ausência de fitorreguladores, bem como a identificação de uma vasta gama de proteínas expressas diferencialmente nesses tratamentos através da técnica de proteômica shotgun revelou diferenças relevantes nos perfis de expressão protéica. Um maior detalhamento destes resultados e suas implicações encontra-se nos capítulos desta tese.<br> / Abstract : The Brazilian conifer Araucaria angustifolia naturally occurs in the Atlantic Forest Biome, and is popularly known as araucaria or Brazilian-pine. According to the IUCN, this species is critically endangered, reinforcing the need for further studies aimed at their preservation and propagation. Plant tissue culture encompasses a range of biotechnology tools that enable the conservation and plant breeding. The somatic embryogenesis (SE) morphogenetic route can be employed for mass clonal propagation of elite genotypes, conservation of endangered species, and for the study of physiological, genetic and biochemical processes involved in embryonic development. The SE protocol for A. angustifolia has been extensively studied over the past years and is partially developed. The differentiation process and embryogenic cultures (EC) maturation is this protocol limiting fator. Otherwise, studies involving the EC cryopreservation of this species are still incipient, in spite of its strategic importance in the in vitro germplasm conservation of recalcitrant species. In addition, in vitro tissue culture and culture médium supplementation with plant growth regulators are known to affect DNA methylation and protein expression profiles, modulating the phenotype and/or the embryogenic potential. In this context, the aim of this study was to deepen the knowledge about SE and EC cryopreservation of A. angustifolia, aiming at the identification and elucidation of its control points by means of ultrastructural and biochemical studies. The results achieved allow: obtaining a SE fate map of A. angustifolia by time-lapse cell tracking technique, providing relevant information about the EC morphology during the micropropagation stages and ultrastructural charaterization of cell types which constitute them; obtaining an efficient protocol for A. angustifolia EC cryopreservation, combined with morphological and ultrastructural analyses during steps of the protocol; analysis of global DNA methylation of A. angustifolia EC during successive multiplication cycles in the presence or absence of plant growth regulators as well as the identification of a wide range of proteins differentially expressed in these treatments by shotgun proteomics technique, revealing significant differences in protein expression profiles. More detailed results and their implicatins are presented in the specific section of this thesis.

Foram realizadas análises morfológicas, físicas, químicas e mineralógicas em cinco perfis de solo, situados nos Municípios de Araucária e Contenda, PR. O objetivo principal foi o de caracterizá-los sob vários aspectos, enquadrá-los no Sistema Brasileiro de Classificação de Solos e definir sua gênese. Dentre os solos, quatro perfis, foram classificados como Latossolo Vermelho-Amarelo e um como Cambissolo. Na região o clima é tido como Cfb (Koeppen) e a fase de vegetação subtropical perenifolia, com relevo ondulado a suave ondulado. O material de origem encontrado, é tido como sendo o retrabalhamento de migmatitos alterados. De um modo geral os quatro perfis de Latossolo se comportaram de maneira aproximadamente homogênea quanto às características analisadas. Entretanto o perfil 2 (Cambissolo), embora com uma pedogênese semelhante aos outros, apresenta-se com algumas características diferenciadas, tais como granulometria, capacidade de troca catiônica, valor m, conteúdo dos óxidos de Fe, AI e Mn, além de diferenças morfológicas. No Cambissolo, o teor de argila é menor, e a CTC em 100g de argila embora se apresente com valores baixos, é mais alta em relação aos outros perfis. Suas principais diferenças morfológicas em relação aos latossolos, são as cores mais pálidas, menor espessura e ausência de friabilidade. Todos os cinco perfis analisados demonstraram baixa relação silte/argila, baixa CTC, baixos quocientes Feo/Fed e elevados quocientes Fed/Fet. A difração de raios-X e microscopia eletrônica da fração argila, deferrificada e livre de materia orgânica, demonstraram que os solos são essencialmente cauliníticos com quantidades bem menores de gibbsita e vermiculita com hidroxila interlamelar. No espectro dos minerais pesados há um predomínio do zircão sobre os outros minerais. Estes dados evidenciaram um elevado grau de intemperismo para estes solos, além de variação no material de origem, principalmente no Cambissolo onde há uma maior quantidade de esqueleto do solo cuja composição é essencialmente quartzo. Isto pode ser atribuído aos veios pegmatíticos que ocorrem nas rochas do complexo cristalino

Distintos padrões de composição e diversidade de espécies podem ser observados ao longo de comunidades que variam em relação ao ambiente e à posição geográfica, sendo possível a identificação de potenciais espécies indicadoras destas mudanças. Diversos estudos sobre a variação na diversidade de espécies têm demonstrado a influência de condições ambientais (teoria de nicho) e/ou da limitação na dispersão (teoria neutra), com diferentes proporções de explicação. Esta dissertação aborda a especificidade de espécies arbóreas no sudeste da Mata Atlântica e alguns padrões de variação da diversidade beta em Florestas com Araucária, na região nordeste do Rio Grande do Sul. Na abordagem de especificidade de espécies, analisamos um gradiente ambiental e espacial a partir de 21 trabalhos abrangendo diferentes tipologias florestais: Floresta de Restinga (3), Floresta Ombrófila Densa (7), Floresta Ombrófila Mista (8) e Floresta Nebular (3). Foram observados diferentes níveis de riqueza e de espécies indicadoras para cada tipo florestal. Além disso, a altitude foi a principal variável ambiental associada aos padrões florísticos observados neste estudo, que formam um continuum de substituição de espécies ao longo do gradiente. Para a abordagem da diversidade beta, foram realizados levantamentos quantitativos do estrato inferior e superior em três áreas de conservação de Floresta com Araucária, onde foram explorados a partição aditiva da diversidade em diferentes escalas espaciais e o papel do ambiente e do espaço na substituição de espécies. Ao todo foram registradas 86 espécies, contemplando 22% do pool de espécies da região sul para esta formação. A partição aditiva da diversidade revelou que a diversidade beta é significativa apenas na maior escala para ambos os estratos. Pela Análise de Redundância parcial, o espaço foi responsável pela maior fração de explicação (21%) para o estrato inferior, enquanto para o superior, o ambiente estruturado pelo espaço obteve a maior fração de explicação (36%). Sugere-se que para o estrato inferior algumas espécies da encosta apresentam limitação de dispersão em relação à distância das áreas da encosta ou mesmo pelo padrão de deposição de diásporos pelos dispersores. Para o estrato superior, a relação do ambiente com o espaço está na distância entre as áreas e como ela atua na variação do ambiente, sendo a distância destas em relação ao mar provavelmente a variável mais correlacionada, pois esta influencia a temperatura e o regime de chuvas. / Distinct patterns of species composition and diversity can be observed throughout communities that change in relation to environment and geographic position, making possible to identify potential indicator species of these changes. Several studies on species diversity variation have demonstrated the influence of environmental conditions (niche theory) and / or dispersal limitation (neutral theory), with different proportions of explanation. This thesis emphasizes tree specificity in southern Atlantic forest and some patterns of beta diversity variation in Araucaria forests in northeastern Rio Grande do Sul. In the approach of species specificity, we analyzed environmental and spacial gradients from 21 studies covering different forest types: Restinga forest (3), Tropical Rainforest (7), Araucaria forest (8) and Cloud forest (3). We observed different richness levels and different indicator species for each forest type. Furthermore, altitude was the main environmental variable associated to the floristic patterns observed in this study, which form a continuum of species turnover along the gradient. For the approach of beta diversity, quantitative surveys of the inferior and superior strata were taken out in three conservation units of Araucaria forest, where additive diversity partitioning were exploited in different spatial scales, as well as the role of environment variables and the space in species turnover. Altogether, 86 species were recorded, comprising 22% of the southern region species pool for this forest type. The additive partitioning revealed that beta diversity is significant only in larger scale for both strata. Through partial Redundancy Analyses, the space was responsible for the largest fraction of explanation (20.70%) for the inferior stratum, while the environment structured by space had the most fraction of explanation (36.43%) for the superior one. It is suggested that some colonizing species from the inferior stratum show dispersal limitation in relation to distance from the slope or even due to seeds deposition patterns. For the superior stratum, the presented relationship between environment and space seems to indicate that the distance between areas acts on the environmental variation, where the sea distance is probably the most correlated variable, since it affects temperature and rainfall.

Os processos de dispersão, sobrevivência da prole e os períodos fenológicos das espécies vegetais, são o resultado tanto de sua história evolutiva quanto de suas adaptações ao ambiente. Para analisar o padrão evolutivo destes processos, foi testada a hipótese de que a similaridade entre espécies aparentadas em relação aos seus atributos reprodutivos (frutos, sementes e a fenologia da floração e frutificação) é maior do que o esperado por mero acaso (alto sinal filogenético), através de testes de Mantel parcial controlando o efeito da forma de vida das espécies. Os resultados revelaram que a maioria dos atributos de sementes, dois atributos dos diásporos (display das cores e a porcentagem de polpa) e o tempo de desenvolvimento dos diásporos, apresentaram um moderado sinal filogenético. Isto sugere que a conservação de atributos de sementes para sobrevivência da prole e a labilidade dos atributos de diásporos buscando dispersões mais efetivas, afetam significativamente o fitness das espécies, além de indicar uma influência do tempo de desenvolvimento dos diásporos nos picos de frutificação. / The processes of dispersal, offspring survival and phenological periods of plant species result both from their evolutionary history and adaptations to the environment. To analyze the evolutionary pattern of these processes, the hypothesis that the similarity among related species in relation to their reproductive traits (fruits, seeds and the phenology of flowering and fruiting) is higher than expected by chance (high phylogenetic signal) was tested through partial Mantel tests, controlling for the effect of species life form. The results revealed that most seed traits, two diaspores traits (color display and pulp percentage) and the time of diaspore development, show moderate phylogenetic signal. This suggests that the conservation of seed traits for offspring survival and the lability of diaspore traits seeking more effective dispersions, significantly affect the species fitness, and it also indicates the influence of the time of diaspore development on the fruiting peaks.