Submitted by Mariana Dornelles Vargas (marianadv) on 2015-03-20T17:15:26Z No. of bitstreams: 1 efeitos_silvicultura.pdf: 685801 bytes, checksum: df8ce671d47bb8af9c9a24c105fda6af (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-20T17:15:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 efeitos_silvicultura.pdf: 685801 bytes, checksum: df8ce671d47bb8af9c9a24c105fda6af (MD5) Previous issue date: 2011 / CMPC - Celulose Riograndense / Campos são regiões com alta diversidade biológica, fornecem habitat para a reprodução e migração de aves, sustentam uma diversa fauna edáfica e funcionam como pastagens para herbívoros silvestres, além de participarem dos ciclos da água e nutrientes. Entre as principais ameaças aos campos está a introdução de Eucalyptus sp., que pode causar competição e até mesmo a perda de espécies nativas. Este trabalho teve por objetivo investigar a influência de monoculturas de eucalipto sobre a estrutura da comunidade vegetal campestre. O estudo foi conduzido ao oeste do estado do Rio Grande do Sul, Brasil. A área de estudo foi dividida em duas: áreas com plantio de eucalipto (definidas como Eucalipto) e suas respectivas Áreas de Proteção Permanente - APPs (APP de Eucalipto) e áreas de campo sem plantio de eucalipto (Controle) e suas respectivas APPs (APP Controle), mas destinadas à pecuária. Nas áreas foram estabelecidas transeções lineares paralelas, considerando-se a distância da borda em direção à APP de Eucalipto e a distância do c corpo d'água para as áreas Controle. Foi testada a influência do manejo, área, tratamento e transecto nos padrões de abundância, composição, riqueza, diversidade, altura das espécies vegetais e solo exposto. A influência da borda foi verificada apenas no manejo Eucalipto. Foram identificadas 135 espécies vegetais campestres, distribuídas em 30 famílias. Dentre os resultados da análise de variância (ANOVA Split Plot), o manejo (com eucalipto e sem eucalipto) e tratamentos (Eucalipto, APP de Eucalipto, Controle e APP Controle) foram evidenciados como fatores importantes nos padrões de riqueza, diversidade, abundância, altura e solo (p < 0,05). A NMDS para a abundância (p < 0,0001; r = 0,32) ordenou no primeiro eixo as parcelas em função do manejo e posteriormente em função dos tratamentos e transectos. Na ordenação, APP de Eucalipto e Eucalipto formaram grupos bem separados, sendo que o mesmo não pôde ser observado nas áreas Controle e suas respectivas APPs. As APPs, sejam de Eucalipto ou Controle, sempre apresentaram os maiores valores de riqueza e diversidade quando comparados com suas áreas adjacentes. Concluiu-se que os tipos de manejo e tratamento podem influenciar significativamente a riqueza, diversidade, abundância, altura da vegetação campestre e solo exposto. Ressalta-se a importância da manutenção das APPs de campo junto às monoculturas de eucalipto para fins da conservação da diversidade vegetal do pampa. / Grasslands comprises areas with high biological diversity, provide habitat for breeding and migrating birds, maintain a diverse edaphic fauna, serve as pastures for wild herbivores, and participate in water and nutrient cycling. Among the main threats to the fields is the introduction of Eucalyptus sp., which can cause competition and even the loss of native species. The present study aimed to investigate the influence of eucalyptus monoculture on grassland plant community structure. The study was conducted at the western of Rio Grande do Sul state, Brazil. Two areas were considered as follows: areas planted with eucalyptus (defined as Eucalyptus) and their Permanent Protected Areas - PPA (Eucalyptus' PPA) and grasslands areas without eucalyptus plantation (Control) and their respective PPA (Control PPA), but used for the livestock. In those areas parallel linear transects were established, considering the distance from the edge toward the Eucalyptus' PPA and considering the water body distance for the Control areas. The influence of the management, treatment and transect on abundance, composition, richness, diversity, height and exposed soil were analyzed. The influence of the edge was found only in Eucalyptus areas. 135 plant species were identified, distributed in 30 families. Among the results of the analysis of variance (ANOVA Split Plot), management (with and without eucalyptus) and treatments (Eucalyptus, Eucalyptus' APP, Control APP and Control) were highlighted as important factors in patterns of richness, diversity, abundance, height and soil (p <0,05). The NMDS for abundance (p <0,0001, r = 0,32) ordered the first axis in as a function of management and subsequently on the basis of treatments and transects. Eucalyptus and Eucalyptus APP's formed well defined groups meanwhile Control areas and their respective PPAs were ordered all together. The PPAs always showed the highest values of richness and diversity when compared with its adjacent areas. It was concluded that the types of management and treatment can significantly influence the richness, diversity, abundance, height of grassland vegetation and exposed soil. The importance of maintaining the grassland PPAs next to the eucalyptus monocultures for the conservation of plant diversity is stressed.

Ecólogos de comunidades têm como um dos principais objetivos identificar padrões de abundância e distribuição de espécies ao longo das regiões e ambientes, e inferir sobre os processos norteadores desses padrões. Para tanto, duas linhas teóricas complementares são principalmente utilizadas: limitação de similaridade e filtros ambientais. Enquanto a primeira prediz que as espécies dentro de uma comunidade devem ser distintas nas suas características como resultado da competição (divergência), a segunda espera uma alta similaridade entre espécies coexistentes (convergência), uma vez que elas são filtradas sob certas condições ambientais. Estudos sobre diversidade funcional podem nos dar uma ideia da proporção de divergência e convergência na estruturação das comunidades, enquanto a composição funcional pode indicar a direção das respostas funcionais aos filtros ambientais. Ambientes campestres predominantemente cobrem o bioma Pampa, no sul do Brasil, e nesta região as florestas são restritas a zonas ribeirinhas e a pequenas encostas. As inundações são uma pressão comum em matas ribeirinhas, mas dadas as condições da região elas também são vulneráveis à dessecação por evapotranspiração e ventos. Em contraste, as florestas de encosta são mais sombreadas e úmidas. No presente trabalho, temos como objetivo principal caracterizar a diversidade e composição funcional destes ambientes florestais. Esperamos encontrar padrões de convergência para os atributos de florestas ciliares, devido às condições ambientais mais severas. Estabelecemos 18 unidades amostrais de 250 x 10 m em três regiões do Pampa, nove para cada tipo de floresta. Todas as árvores com pelo menos 5 cm de DAP (diâmetro à altura do peito) foram medidas. As regiões representam um gradiente de precipitação e temperatura. Seis atributos funcionais das espécies arbóreas foram avaliados: área foliar, área foliar específica (SLA), conteúdo de matéria seca foliar (LDMC), altura máxima, síndrome de dispersão e tamanho do fruto. Índices de diversidade funcional e seus tamanhos de efeito padronizados (SES - standardized effect size) dada a riqueza local de espécies foram estimados para cada região e tipo florestal. A composição funcional foi analisada através de média dos atributos funcionais ponderada pelas abundâncias nas comunidades (CWM), com posterior análise de variância para verificar diferenças entre as florestas e regiões. Os valores de CWM de área foliar e proporção de zoocoria foram menores nas florestas ribeirinhas de todas as regiões, enquanto o tamanho do fruto, SLA e LDMC só foram influenciados pelo fator região, sendo a SLA menor na região de menor precipitação e temperatura médias anuais. Altura máxima média das comunidades diferiu tanto conforme o tipo de floresta (maior na encosta) quanto à região (maior na região com condições climáticas mais favoráveis). Os valores do SES para riqueza funcional e dispersão funcional não demostraram padrões de divergência ou convergência significativos. Apenas a riqueza funcional para altura e tamanho de fruto foi distinta de acordo com o ambiente e a região das florestas avaliadas. Os resultados deste trabalho, ao contrário do esperado, demonstram não haver padrões de divergência e/ou convergência funcional para as florestas do Pampa, em termos do ambiente em que ocorrem (ciliar ou encosta) ou mesmo região. Contudo, a composição funcional variou tanto em relação ao ambiente quanto à região. Isso pode indicar uma seleção de espécies com distintas estratégias adaptativas de acordo com as diferentes influências ambientais em escala local e regional. / Community ecologists aim at identifying patterns of species abundance and distribution along regions and environments, inferring on their main driver processes. Two complementary approaches rule community assembly: limiting similarity and environmental filters. While the first predicts that species within a community should be distinct in traits to avoid competition (divergence), the second expects a high similarity between co-occurring species (convergence), since they are filtered out to occur under certain environmental conditions. Functional diversity can give us an idea of the proportion of divergence and convergence in the structure of communities, while the functional composition might indicate the direction of trait responses to the environmental filters. Grasslands predominantly cover the southern Brazilian Pampa, and the forests are restricted to riparian zones and hillslopes. Flooding is a common pressure on riparian forests, but given the environmental conditions of the region they are also vulnerable to desiccation by evapotranspiration and winds. In contrast, slope forests are more shaded and humid. We aimed at characterizing functional diversity and composition of these forest environments. We expected trait convergence for riparian forests because of the harsher environmental conditions. We established 18 sampling units of 250 x 10 m in three regions of the Pampa, nine for each forest type. All trees with at least 5cm DBH were measured. The regions represent a gradient in precipitation and temperature. Six functional traits of the tree species were assessed: leaf area, specific leaf area (SLA), leaf dry matter content (LDMC), plant height, dispersal mode, and fruit size. Functional diversity indices and their standardized effect size (SES), considering the local species richness, were estimated for each region and forest. Functional composition was analyzed through community-weighted mean of traits (CWM), with further analysis of variance to verify differences between forests and regions. CWM of leaf area and zoochory were lower in riparian forests of all regions, while fruit size, SLA and LDMC were only influenced by the region. SLA was lower in the region with lower annual mean precipitation and temperature. Maximum height shows response for the type of forest (higher CWM in hillslope forests) and region (higher in the region under more favorable climatic conditions). SES of functional richness and dispersion did not show a recurrent pattern of significant divergence or convergence related to the factors. The results of SES, contrary to our expectation, are not indicating any patterns of trait divergence and/or convergence for the forests. Only the functional richness of height and fruit size differed according to the habitat and the region of the studied forests. However, both forest environments and regions differed in terms of functional composition, indicating the assembling of species with distinct adaptive strategies in relation to different environment influences for local and regional scale.

Mais de metade das florestas do mundo são florestas secundárias e a sucessão determinística prevê que muitos aspectos das florestas originais serão recuperados. Por outro lado, os remanescentes florestais encontram-se em paisagens fragmentadas nas quais às alterações microclimáticas induzidas por efeitos de bordas podem levar a uma sucessão retrogressiva, denominada "secundarização". Assim, as comunidades florestais atuais tendem a convergir em termos de estrutura e funções que desempenham no ecossistema, e a compreensão da dinâmica de espécies e de comunidades tornou-se uma preocupação fundamental dos estudos florestais. A heterogeneidade do habitat, juntamente com diferenças ecofisiológicas entre espécies, leva à segregação destas ao longo de gradientes espaciais ou temporais. Aqui, avaliamos a estrutura filogenética e a variação da composição filogenética das comunidades arbóreas florestais buscando evidenciar padrões de segregação ao longo do gradiente sucessional. No segundo capítulo, avaliamos o poder preditivo das características funcionais sobre as mudanças demográficas de curto prazo (intervalo de cinco anos) de 20 espécies arbóreas subtropicais. No terceiro, comparamos a dinâmica de curto prazo de comunidades florestais secundárias e remanescentes no fragmentado bioma da Mata Atlântica. Nossos resultados mostraram que as linhagens principais segregam ao longo do gradiente sucessional devido a requerimentos conservados de nichos de clados basais, revelando sua associação funcional a florestas mais antigas, enquanto Eudicots podem ocorrer ao longo do gradiente. No nível das espécies, atributos foliares foram preditivos de mudanças demográficas de curto prazo e, no nível de comunidade, atributos foliares e massa das sementes captaram melhor as mudanças na composição funcional de curto prazo. Constatou-se o aumento de atributos conservativos em florestas secundárias e a perda de biomassa, devido à queda de grandes árvores, nas florestas remanescentes, expressando a perda de uma importante característica estrutural dessas florestas. / More than half of the natural world’s forest is secondary forest and deterministic succession predicts that many features of pre-disturbed forests will be recovered. On the other hand, remnant old-growth forests are mostly within fragmented landscapes and edge-induced microclimatic conditions may lead to a retrogressive succession, named ‘secondarization’. Thereby current forests tend to converge in terms of community structure and ecosystem function and the understanding of species and community dynamics became a main concern of forest studies. Habitat heterogeneity together with ecophysiological differences between species would carry to species segregation along spatial or temporal gradients. Here we evaluated the phylogenetic structure of communities and phylogenetic composition variation to evidence patterns of segregation along the succession of tree species. In the second chapter, we evaluated the predictive power of the functional traits on short-term demographic changes (five years interval) of 20 subtropical tree species. In the third, we compared the short-term dynamics of secondary and old-growth forest communities in the fragmented Atlantic forest biome. Our results showed that the main lineages segregate along the successional gradient due to conserved niche requirements of the earlydivergent clades reveling their functional association to older successional forests, whereas Eudicots can occur over the gradient. At species level, leaf functional traits were predictive of the short-term demographic changes and, at the community level, leaf traits and seed mass better captured the short-term functional composition changes of the communities. We found the rise of conservative traits at secondary forests and biomass loss, due to fall of big trees, at the old-growth communities expressing the loss of an important structural feature of these forests.

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.

Ecólogos de comunidades têm como um dos principais objetivos identificar padrões de abundância e distribuição de espécies ao longo das regiões e ambientes, e inferir sobre os processos norteadores desses padrões. Para tanto, duas linhas teóricas complementares são principalmente utilizadas: limitação de similaridade e filtros ambientais. Enquanto a primeira prediz que as espécies dentro de uma comunidade devem ser distintas nas suas características como resultado da competição (divergência), a segunda espera uma alta similaridade entre espécies coexistentes (convergência), uma vez que elas são filtradas sob certas condições ambientais. Estudos sobre diversidade funcional podem nos dar uma ideia da proporção de divergência e convergência na estruturação das comunidades, enquanto a composição funcional pode indicar a direção das respostas funcionais aos filtros ambientais. Ambientes campestres predominantemente cobrem o bioma Pampa, no sul do Brasil, e nesta região as florestas são restritas a zonas ribeirinhas e a pequenas encostas. As inundações são uma pressão comum em matas ribeirinhas, mas dadas as condições da região elas também são vulneráveis à dessecação por evapotranspiração e ventos. Em contraste, as florestas de encosta são mais sombreadas e úmidas. No presente trabalho, temos como objetivo principal caracterizar a diversidade e composição funcional destes ambientes florestais. Esperamos encontrar padrões de convergência para os atributos de florestas ciliares, devido às condições ambientais mais severas. Estabelecemos 18 unidades amostrais de 250 x 10 m em três regiões do Pampa, nove para cada tipo de floresta. Todas as árvores com pelo menos 5 cm de DAP (diâmetro à altura do peito) foram medidas. As regiões representam um gradiente de precipitação e temperatura. Seis atributos funcionais das espécies arbóreas foram avaliados: área foliar, área foliar específica (SLA), conteúdo de matéria seca foliar (LDMC), altura máxima, síndrome de dispersão e tamanho do fruto. Índices de diversidade funcional e seus tamanhos de efeito padronizados (SES - standardized effect size) dada a riqueza local de espécies foram estimados para cada região e tipo florestal. A composição funcional foi analisada através de média dos atributos funcionais ponderada pelas abundâncias nas comunidades (CWM), com posterior análise de variância para verificar diferenças entre as florestas e regiões. Os valores de CWM de área foliar e proporção de zoocoria foram menores nas florestas ribeirinhas de todas as regiões, enquanto o tamanho do fruto, SLA e LDMC só foram influenciados pelo fator região, sendo a SLA menor na região de menor precipitação e temperatura médias anuais. Altura máxima média das comunidades diferiu tanto conforme o tipo de floresta (maior na encosta) quanto à região (maior na região com condições climáticas mais favoráveis). Os valores do SES para riqueza funcional e dispersão funcional não demostraram padrões de divergência ou convergência significativos. Apenas a riqueza funcional para altura e tamanho de fruto foi distinta de acordo com o ambiente e a região das florestas avaliadas. Os resultados deste trabalho, ao contrário do esperado, demonstram não haver padrões de divergência e/ou convergência funcional para as florestas do Pampa, em termos do ambiente em que ocorrem (ciliar ou encosta) ou mesmo região. Contudo, a composição funcional variou tanto em relação ao ambiente quanto à região. Isso pode indicar uma seleção de espécies com distintas estratégias adaptativas de acordo com as diferentes influências ambientais em escala local e regional. / Community ecologists aim at identifying patterns of species abundance and distribution along regions and environments, inferring on their main driver processes. Two complementary approaches rule community assembly: limiting similarity and environmental filters. While the first predicts that species within a community should be distinct in traits to avoid competition (divergence), the second expects a high similarity between co-occurring species (convergence), since they are filtered out to occur under certain environmental conditions. Functional diversity can give us an idea of the proportion of divergence and convergence in the structure of communities, while the functional composition might indicate the direction of trait responses to the environmental filters. Grasslands predominantly cover the southern Brazilian Pampa, and the forests are restricted to riparian zones and hillslopes. Flooding is a common pressure on riparian forests, but given the environmental conditions of the region they are also vulnerable to desiccation by evapotranspiration and winds. In contrast, slope forests are more shaded and humid. We aimed at characterizing functional diversity and composition of these forest environments. We expected trait convergence for riparian forests because of the harsher environmental conditions. We established 18 sampling units of 250 x 10 m in three regions of the Pampa, nine for each forest type. All trees with at least 5cm DBH were measured. The regions represent a gradient in precipitation and temperature. Six functional traits of the tree species were assessed: leaf area, specific leaf area (SLA), leaf dry matter content (LDMC), plant height, dispersal mode, and fruit size. Functional diversity indices and their standardized effect size (SES), considering the local species richness, were estimated for each region and forest. Functional composition was analyzed through community-weighted mean of traits (CWM), with further analysis of variance to verify differences between forests and regions. CWM of leaf area and zoochory were lower in riparian forests of all regions, while fruit size, SLA and LDMC were only influenced by the region. SLA was lower in the region with lower annual mean precipitation and temperature. Maximum height shows response for the type of forest (higher CWM in hillslope forests) and region (higher in the region under more favorable climatic conditions). SES of functional richness and dispersion did not show a recurrent pattern of significant divergence or convergence related to the factors. The results of SES, contrary to our expectation, are not indicating any patterns of trait divergence and/or convergence for the forests. Only the functional richness of height and fruit size differed according to the habitat and the region of the studied forests. However, both forest environments and regions differed in terms of functional composition, indicating the assembling of species with distinct adaptive strategies in relation to different environment influences for local and regional scale.

Mais de metade das florestas do mundo são florestas secundárias e a sucessão determinística prevê que muitos aspectos das florestas originais serão recuperados. Por outro lado, os remanescentes florestais encontram-se em paisagens fragmentadas nas quais às alterações microclimáticas induzidas por efeitos de bordas podem levar a uma sucessão retrogressiva, denominada "secundarização". Assim, as comunidades florestais atuais tendem a convergir em termos de estrutura e funções que desempenham no ecossistema, e a compreensão da dinâmica de espécies e de comunidades tornou-se uma preocupação fundamental dos estudos florestais. A heterogeneidade do habitat, juntamente com diferenças ecofisiológicas entre espécies, leva à segregação destas ao longo de gradientes espaciais ou temporais. Aqui, avaliamos a estrutura filogenética e a variação da composição filogenética das comunidades arbóreas florestais buscando evidenciar padrões de segregação ao longo do gradiente sucessional. No segundo capítulo, avaliamos o poder preditivo das características funcionais sobre as mudanças demográficas de curto prazo (intervalo de cinco anos) de 20 espécies arbóreas subtropicais. No terceiro, comparamos a dinâmica de curto prazo de comunidades florestais secundárias e remanescentes no fragmentado bioma da Mata Atlântica. Nossos resultados mostraram que as linhagens principais segregam ao longo do gradiente sucessional devido a requerimentos conservados de nichos de clados basais, revelando sua associação funcional a florestas mais antigas, enquanto Eudicots podem ocorrer ao longo do gradiente. No nível das espécies, atributos foliares foram preditivos de mudanças demográficas de curto prazo e, no nível de comunidade, atributos foliares e massa das sementes captaram melhor as mudanças na composição funcional de curto prazo. Constatou-se o aumento de atributos conservativos em florestas secundárias e a perda de biomassa, devido à queda de grandes árvores, nas florestas remanescentes, expressando a perda de uma importante característica estrutural dessas florestas. / More than half of the natural world’s forest is secondary forest and deterministic succession predicts that many features of pre-disturbed forests will be recovered. On the other hand, remnant old-growth forests are mostly within fragmented landscapes and edge-induced microclimatic conditions may lead to a retrogressive succession, named ‘secondarization’. Thereby current forests tend to converge in terms of community structure and ecosystem function and the understanding of species and community dynamics became a main concern of forest studies. Habitat heterogeneity together with ecophysiological differences between species would carry to species segregation along spatial or temporal gradients. Here we evaluated the phylogenetic structure of communities and phylogenetic composition variation to evidence patterns of segregation along the succession of tree species. In the second chapter, we evaluated the predictive power of the functional traits on short-term demographic changes (five years interval) of 20 subtropical tree species. In the third, we compared the short-term dynamics of secondary and old-growth forest communities in the fragmented Atlantic forest biome. Our results showed that the main lineages segregate along the successional gradient due to conserved niche requirements of the earlydivergent clades reveling their functional association to older successional forests, whereas Eudicots can occur over the gradient. At species level, leaf functional traits were predictive of the short-term demographic changes and, at the community level, leaf traits and seed mass better captured the short-term functional composition changes of the communities. We found the rise of conservative traits at secondary forests and biomass loss, due to fall of big trees, at the old-growth communities expressing the loss of an important structural feature of these forests.

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.

Ecólogos de comunidades têm como um dos principais objetivos identificar padrões de abundância e distribuição de espécies ao longo das regiões e ambientes, e inferir sobre os processos norteadores desses padrões. Para tanto, duas linhas teóricas complementares são principalmente utilizadas: limitação de similaridade e filtros ambientais. Enquanto a primeira prediz que as espécies dentro de uma comunidade devem ser distintas nas suas características como resultado da competição (divergência), a segunda espera uma alta similaridade entre espécies coexistentes (convergência), uma vez que elas são filtradas sob certas condições ambientais. Estudos sobre diversidade funcional podem nos dar uma ideia da proporção de divergência e convergência na estruturação das comunidades, enquanto a composição funcional pode indicar a direção das respostas funcionais aos filtros ambientais. Ambientes campestres predominantemente cobrem o bioma Pampa, no sul do Brasil, e nesta região as florestas são restritas a zonas ribeirinhas e a pequenas encostas. As inundações são uma pressão comum em matas ribeirinhas, mas dadas as condições da região elas também são vulneráveis à dessecação por evapotranspiração e ventos. Em contraste, as florestas de encosta são mais sombreadas e úmidas. No presente trabalho, temos como objetivo principal caracterizar a diversidade e composição funcional destes ambientes florestais. Esperamos encontrar padrões de convergência para os atributos de florestas ciliares, devido às condições ambientais mais severas. Estabelecemos 18 unidades amostrais de 250 x 10 m em três regiões do Pampa, nove para cada tipo de floresta. Todas as árvores com pelo menos 5 cm de DAP (diâmetro à altura do peito) foram medidas. As regiões representam um gradiente de precipitação e temperatura. Seis atributos funcionais das espécies arbóreas foram avaliados: área foliar, área foliar específica (SLA), conteúdo de matéria seca foliar (LDMC), altura máxima, síndrome de dispersão e tamanho do fruto. Índices de diversidade funcional e seus tamanhos de efeito padronizados (SES - standardized effect size) dada a riqueza local de espécies foram estimados para cada região e tipo florestal. A composição funcional foi analisada através de média dos atributos funcionais ponderada pelas abundâncias nas comunidades (CWM), com posterior análise de variância para verificar diferenças entre as florestas e regiões. Os valores de CWM de área foliar e proporção de zoocoria foram menores nas florestas ribeirinhas de todas as regiões, enquanto o tamanho do fruto, SLA e LDMC só foram influenciados pelo fator região, sendo a SLA menor na região de menor precipitação e temperatura médias anuais. Altura máxima média das comunidades diferiu tanto conforme o tipo de floresta (maior na encosta) quanto à região (maior na região com condições climáticas mais favoráveis). Os valores do SES para riqueza funcional e dispersão funcional não demostraram padrões de divergência ou convergência significativos. Apenas a riqueza funcional para altura e tamanho de fruto foi distinta de acordo com o ambiente e a região das florestas avaliadas. Os resultados deste trabalho, ao contrário do esperado, demonstram não haver padrões de divergência e/ou convergência funcional para as florestas do Pampa, em termos do ambiente em que ocorrem (ciliar ou encosta) ou mesmo região. Contudo, a composição funcional variou tanto em relação ao ambiente quanto à região. Isso pode indicar uma seleção de espécies com distintas estratégias adaptativas de acordo com as diferentes influências ambientais em escala local e regional. / Community ecologists aim at identifying patterns of species abundance and distribution along regions and environments, inferring on their main driver processes. Two complementary approaches rule community assembly: limiting similarity and environmental filters. While the first predicts that species within a community should be distinct in traits to avoid competition (divergence), the second expects a high similarity between co-occurring species (convergence), since they are filtered out to occur under certain environmental conditions. Functional diversity can give us an idea of the proportion of divergence and convergence in the structure of communities, while the functional composition might indicate the direction of trait responses to the environmental filters. Grasslands predominantly cover the southern Brazilian Pampa, and the forests are restricted to riparian zones and hillslopes. Flooding is a common pressure on riparian forests, but given the environmental conditions of the region they are also vulnerable to desiccation by evapotranspiration and winds. In contrast, slope forests are more shaded and humid. We aimed at characterizing functional diversity and composition of these forest environments. We expected trait convergence for riparian forests because of the harsher environmental conditions. We established 18 sampling units of 250 x 10 m in three regions of the Pampa, nine for each forest type. All trees with at least 5cm DBH were measured. The regions represent a gradient in precipitation and temperature. Six functional traits of the tree species were assessed: leaf area, specific leaf area (SLA), leaf dry matter content (LDMC), plant height, dispersal mode, and fruit size. Functional diversity indices and their standardized effect size (SES), considering the local species richness, were estimated for each region and forest. Functional composition was analyzed through community-weighted mean of traits (CWM), with further analysis of variance to verify differences between forests and regions. CWM of leaf area and zoochory were lower in riparian forests of all regions, while fruit size, SLA and LDMC were only influenced by the region. SLA was lower in the region with lower annual mean precipitation and temperature. Maximum height shows response for the type of forest (higher CWM in hillslope forests) and region (higher in the region under more favorable climatic conditions). SES of functional richness and dispersion did not show a recurrent pattern of significant divergence or convergence related to the factors. The results of SES, contrary to our expectation, are not indicating any patterns of trait divergence and/or convergence for the forests. Only the functional richness of height and fruit size differed according to the habitat and the region of the studied forests. However, both forest environments and regions differed in terms of functional composition, indicating the assembling of species with distinct adaptive strategies in relation to different environment influences for local and regional scale.

Mais de metade das florestas do mundo são florestas secundárias e a sucessão determinística prevê que muitos aspectos das florestas originais serão recuperados. Por outro lado, os remanescentes florestais encontram-se em paisagens fragmentadas nas quais às alterações microclimáticas induzidas por efeitos de bordas podem levar a uma sucessão retrogressiva, denominada "secundarização". Assim, as comunidades florestais atuais tendem a convergir em termos de estrutura e funções que desempenham no ecossistema, e a compreensão da dinâmica de espécies e de comunidades tornou-se uma preocupação fundamental dos estudos florestais. A heterogeneidade do habitat, juntamente com diferenças ecofisiológicas entre espécies, leva à segregação destas ao longo de gradientes espaciais ou temporais. Aqui, avaliamos a estrutura filogenética e a variação da composição filogenética das comunidades arbóreas florestais buscando evidenciar padrões de segregação ao longo do gradiente sucessional. No segundo capítulo, avaliamos o poder preditivo das características funcionais sobre as mudanças demográficas de curto prazo (intervalo de cinco anos) de 20 espécies arbóreas subtropicais. No terceiro, comparamos a dinâmica de curto prazo de comunidades florestais secundárias e remanescentes no fragmentado bioma da Mata Atlântica. Nossos resultados mostraram que as linhagens principais segregam ao longo do gradiente sucessional devido a requerimentos conservados de nichos de clados basais, revelando sua associação funcional a florestas mais antigas, enquanto Eudicots podem ocorrer ao longo do gradiente. No nível das espécies, atributos foliares foram preditivos de mudanças demográficas de curto prazo e, no nível de comunidade, atributos foliares e massa das sementes captaram melhor as mudanças na composição funcional de curto prazo. Constatou-se o aumento de atributos conservativos em florestas secundárias e a perda de biomassa, devido à queda de grandes árvores, nas florestas remanescentes, expressando a perda de uma importante característica estrutural dessas florestas. / More than half of the natural world’s forest is secondary forest and deterministic succession predicts that many features of pre-disturbed forests will be recovered. On the other hand, remnant old-growth forests are mostly within fragmented landscapes and edge-induced microclimatic conditions may lead to a retrogressive succession, named ‘secondarization’. Thereby current forests tend to converge in terms of community structure and ecosystem function and the understanding of species and community dynamics became a main concern of forest studies. Habitat heterogeneity together with ecophysiological differences between species would carry to species segregation along spatial or temporal gradients. Here we evaluated the phylogenetic structure of communities and phylogenetic composition variation to evidence patterns of segregation along the succession of tree species. In the second chapter, we evaluated the predictive power of the functional traits on short-term demographic changes (five years interval) of 20 subtropical tree species. In the third, we compared the short-term dynamics of secondary and old-growth forest communities in the fragmented Atlantic forest biome. Our results showed that the main lineages segregate along the successional gradient due to conserved niche requirements of the earlydivergent clades reveling their functional association to older successional forests, whereas Eudicots can occur over the gradient. At species level, leaf functional traits were predictive of the short-term demographic changes and, at the community level, leaf traits and seed mass better captured the short-term functional composition changes of the communities. We found the rise of conservative traits at secondary forests and biomass loss, due to fall of big trees, at the old-growth communities expressing the loss of an important structural feature of these forests.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Nutrient cycling and energy transformation processes fuel plant productivity and are directly related to ecosystem diversity. The preservation of diversity has thus been identified as a way to improve the sustainability of agroecosystems. It also follows that agroforestry systems (AFS) are recommended since they maintain high plant diversity, increase carbon and nutrient stocks and promote emergy efficiency. Agroforestry systems represent an alternative to traditional agricultural systems, which are responsible for large losses of diversity and environmental degradation in Brazilâs semiarid northeast. It is assumed that the greater plant diversity in AFS yields greater productivity, improves soil nutrient inputs, and increases carbon and nutrient stocks as well as energy efficiency. We evaluated a model agroforestry production system consisting of three areas: agrosilvopastoral, silvopastoral and preserved caatinga vegetation (CAT). Also, data was taken from a traditional management system including an area under cropping and two areas under fallow for six and nine years. The objectives of this work were to assess whether AFS remain similar to preserved vegetation and whether fallow periods restore land to its initial condition, in terms of: (i) the species composition and community structure of herbaceous and tree/shrub strata; (ii) plant diversity and biomass production; (iii) carbon and nutrient stocks in standing vegetation, litter and the soil and (iv) emergy flux transformations. We found that species composition and plant productivity were similar in the AFS and preserved caatinga, however in AFS the structure of the plant community was modified and diversity indices were reduced. Soil carbon and nutrient stocks in AFS were similar to those in CAT, but stocks in standing biomass and litter were lower. Overall, the AFS performed better in terms of emergy, due to more efficient energy use, a lesser environmental impact and greater renewability. The fallow periods following traditional cropping allowed the species composition, productivity and carbon and nutrient stocks in soil and litter to recover. However, areas under fallow differed from CAT in terms of tree community structure, with a greater number of individuals and species. Tree species found in fallow areas reach smaller sizes than under CAT. Therefore total biomass and carbon and nutrient stocks were lesser under fallow than CAT. Agroforestry systems managed in an integrated fashion represent great potential for sustainability, since they provide agricultural, pastoral and wood products while maintaining vegetation structure characteristics which allow constant fluxes of energy and nutrient cycling, as occurs under preserved vegetation. / Os processos de ciclagem de nutrientes e transformaÃÃes energÃticas impulsionam a produtividade e estÃo diretamente relacionados com a diversidade dos ecossistemas. Assim, tem-se priorizado a manutenÃÃo da diversidade em Ãreas agrÃcolas para a conduÃÃo de agroecossistemas mais sustentÃveis. Neste sentido, os sistemas agroflorestais (SAFs) sÃo recomendados por manter elevados nÃveis de diversidade vegetal, aumentar os estoques de carbono e nutrientes e promover eficiÃncia nas transformaÃÃes energÃticas. Os SAFs sÃo indicados para substituÃr os sistemas agrÃcolas tradicionais responsÃveis por grande perda de diversidade e degradaÃÃo ambiental na regiÃo semiÃrida nordestina. Espera-se que nos SAFs, a maior diversidade vegetal proporcione maior produtividade, maior retorno de nutrientes ao solo, maiores estoques de carbono e nutrientes e melhor eficiÃncia emergÃtica. Um modelo de produÃÃo agroflorestal composto de trÃs Ãreas foi avaliado: agrossilvipastoril (ASP), silvipastoril (SP) e caatinga conservada (CAT); e um sistema de manejo tradicional, composto de uma Ãrea em cultivo (AG), e duas Ãreas em pousio de seis (P6) e nove (P9) anos. Este trabalho objetivou verificar se os SAFs mantÃm-se semelhantes a vegetaÃÃo conservada e se os perÃodos de pousio retornam as Ãreas a sua condiÃÃo inicial, quanto a: (1) composiÃÃo florÃstica e estrutura da comunidade dos componentes herbÃceos e arbÃreo/arbustivo; (2) diversidade e produÃÃo de biomassa; (3) estoques de carbono e nutrientes presentes nas plantas, serrapilheira e solo e (4) transformaÃÃes dos fluxos emergÃticos. Verificou-se que as Ãreas sob SAFs apresentam composiÃÃo florÃstica e produtividade semelhante a caatinga conservada, porÃm este manejo provoca modificaÃÃes estruturais na comunidade vegetal e reduÃÃo nos Ãndices de diversidade. Os estoques de carbono e nutrientes nos SAFs sÃo semelhantes a CAT no compartimento solo, porÃm foram inferiores nas plantas e na serrapilheira. Contudo, o modelo agroflorestal apresenta melhor desempenho emergÃtico devido sua melhor eficiÃncia na utilizaÃÃo de energia, menor impacto ambiental e maior renovabilidade. Durante os perÃodos de pousio adotados apÃs o cultivo tradicional as Ãreas se recuperaram em relaÃÃo a composiÃÃo florÃstica, a produtividade e os estoques de carbono e nutrientes no solo e na serrapilheira. Entretanto, apresentaram modificaÃÃes quanto a estrutura da comunidade arbÃrea, com maior nÃmero de indivÃduos e espÃcies, sendo estes de menor porte e assim, menor biomassa total e menor estoques de carbono e nutrientes. Os sistemas de produÃÃo agroflorestal utilizados de forma integrada apresentam grande potencial de sustentabilidade, por proporcionarem a produÃÃo agrÃcola, pastoril e madeireira, mantendo diversas caracterÃsticas estruturais da vegetaÃÃo que permitem um fluxo de energia e uma ciclagem de nutrientes constante, assim como em Ãreas conservadas.