Este trabalho faz parte do projeto Biota/FAPESP, Métodos de Inventário da Biodiversidade de Espécies Arbóreas, e analisou a diferença na estrutura florística entre as áreas estudadas. Na Estação Ecológica de Assis, SP, área de Cerradão, foram amostradas 102 espécies, 72 gêneros e 43 famílias; 67% das espécies foram exclusivas desta fitofisionomia. Na Floresta Estacional Semidecidual da Estação Ecológica dos Caetetus, município de Gália-SP, foram amostradas 208 espécies, 138 gêneros e 49 famílias; sendo 65% das espécies exclusivas. Na Floresta Ombrófila Densa do Parque Estadual de Carlos Botelho, município de São Miguel Arcanjo-SP, foram encontradas 410 espécies, pertencentes a 152 gêneros e 64 famílias; 84% das espécies exclusivas desta fitofisionomia. A Floresta Estacional apresentou maior similaridade com a Floresta Ombrófila do que com o Cerradão. Apesar de apresentar maior número de espécies, a Floresta Ombrófila Densa apresenta concentração de espécies nas famílias Myrtaceae e Lauraceae. Em outra análise foram calculados os índices de distinção taxonômica nas 5 grades amostrais para os métodos de amostragem testados. O método de Bitterlich apresentou tendência nos índices de diversidade e distinção taxonômica, conforme a diversidade taxonômica do sub-bosque. Esses índices apresentaram média independente e variância decrescente com o aumento da amostra. Os índices de distinção taxonômica média e variância da distinção taxonômica média também apresentaram variância decrescente. Porém, a estabilização da média ocorreu com amostras de maior tamanho, principalmente para as parcelas de área fixa na Estação Ecológica dos Caetetus. Na Floresta Ombrófila Densa, a distinção taxonômica média foi menor e a variância da distinção taxonômica média foi maior, devido a alta concentração de espécies de Myrtales e Laurales nesta fitofisionomia. / This research is part of the project Biota / FAPESP, \"Tree Species Biodiversity Inventory Methods, and analised floristic structural differences among three areas. In Assis Ecological Station, Forest Savanna area were sampled 102 species, 72 genus and 43 families, 67% of this species were exclusive of this phytophisiognomy. Semideciduous seasonal forest in the Caetetus Ecological Station, 208 species were sampled, 138 genus and 49 families, with 65% of exclusive species. Rain Forest in the Carlos Botelho State Park, were found 410 species, belonging to 152 genus and 64 families, 84% of exclusive species. The seasonal forest showed greater similarity to the rain forest than the Savanna. In spite of the greater number of species, the Rain Forest presents concentration of species in the Myrtaceae and Lauraceae families. In another analysis were calculated the taxonomic indices in tree species data provided by sampling methods tested in five sampling grids. The Bitterlich sampling method was tendecious in estimates the taxonomic diversity and taxonomic distinctness indices because the taxonomic diversity in the understory. These indices showed average independent and variance decreasing with increasing sample. The average taxonomic distinctness and variation in taxonomic distinctness also showed decreased, but the stabilization of the average occurred with samples of greater size, mainly for fixed area plots at Caetetus Ecological Station. In the Rain Forest the average taxonomic distinctness was lower and the variation of taxonomic distinctness was higher due to high concentration of species of Myrtales and Laurales in this phytophisiognomy.

O objetivo do presente trabalho é analisar as correlações existentes entre variáveis ambientais e a distribuição das espécies arbóreas. O estudo foi realizado em uma parcela permanente de 320 x 320 m, um fragmento de cerradão, situado na Estação Ecológica de Assis, Assis, SP. Coletaram-se amostras em cinco pontos de uma pedosequência, realizando-se análises químicas, físicas do solo e micromorfologicas. A vegetação foi amostrada em áreas de 314m² em torno de cada ponto de coleta do solo. Foram considerados todos os indivíduos vivos e com DAP (diâmetro à altura do peito) igual ou superior a 4,8cm e PAP (perímetro à altura do peito) 15 cm. Para analisar o banco de dados foram utilizadas três técnicas de análise multivariada: análise de componentes principais (PCA), para variáveis ambientais; análise de correspondência retificada (DCA), para variáveis florísticas; e análise de correspondência canônica (CCA), para verificar a possível associação entre estas duas variáveis. A análise dos componentes principais (PCA) demonstrou que a maioria das variáveis apresentaram correlação semelhante nas camadas superficiais (0-20 cm e 20-60 cm). Essa tendência não se repetiu nas demais profundidades (60-80 e >80 cm), evidenciando maior diferenciação do perfil de solo com o aumento da profundidade analisada. A análise de correspondência canônica (CCA) mostrou coerência nos padrões de distribuição das espécies em relação às variáveis ambientais do fragmento, caracterizada pelos atributos químicos e físicos, mas principalmente pelo regime hídrico dos solos, sugerindo que este seja um fator fortemente determinante na distribuição das espécies. / The objective of the present work is to analyze correlation the correlation between environmental variables and tree species distribution. The study was developed in a permanent plot of 320 x 320 m, in a cerrado fragment, located at Assis Ecological Station, Assis County, São Paulo. Soil samples were collected at five sites in a pedosequence, and submitted to chemical, physical and micromorphological analysis. The vegetation was sampled within 314 m2 area around each site where the soil sample was collected. All alive trees which diameter at breast height was equal or higher than 4,8 cm and perimeter at the breast height was equal or superior to 15 cm, were considered. To analyze the data bank, three multivariate techniques analysis were used: principal component analysis (PCA), to environment variables; certificated correspondent analysis (DCA), to floristic variables; and canonic correspondent analysis (CCA), to verify a possible association between two variables. The principal component analysis demonstrated that the majority of variables presented similar correlation within superficial layers (0-20 and 20-60 cm). This trend was not the same for the other layers (60-80 and > 80 cm), suggesting more changes in soil profile with soil depth. The correspondence canonic analysis showed to be reliable to demonstrate standard distribution of species in relation to environmental variables for fragment, characterized by soil physical and chemical attributes. But, the key character was the soil water regime, suggesting that the water availability had strong influence over species distributions.

Resumo: Com o surgimento de áreas degradadas por ações antrópicas, os atributos físicos e químicos do solo e os caracteres silviculturais, passaram a ter importância quanto ao entendimento do processo sucessional das espécies arbóreas e no planejamento de recomposição da paisagem. Este trabalho teve como objetivo avaliar a distribuição de espécies arbóreas em áreas com diferentes níveis de perturbação antrópica, promover a compreensão da relação com os atributos químicos e físicos do solo; avaliar caráteres silviculturais e a relação como possível fator definidor do tipo vegetacional existente, para fins de integrar a programa de conservação genética in situ. O trabalho foi desenvolvido em área da Fazenda Experimental de Pesquisa e Extensão (FEPE) da UNESP de Ilha Solteira, no município de Selvíria - MS. Por meio de transecto foram demarcadas 64 parcelas equidistantes de 50 m com dimensões de 10x10 m. Sendo: 29 parcelas em área altamente antropizada (AAA); cinco em área medianamente antropizada (AMA); 15 em área pouco antropizada (APA); seis na mata ciliar do córrego da Véstia (Mata ciliar) e nove na Reserva legal. As amostras de solo foram coletadas em quatro profundidades (0,0 a 0,10 m; 0,10 a 0,20 m; 0,20 a 0,30 m e 0,30 a 0,40 m) para análise dos atributos físicos e duas profundidades (0,0 a 0,20 m e 0,20 a 0,40 m) para os atributos químicos além da avaliação dos caracteres silviculturais, como altura, diâmetro a altura do peito (DAP) e forma, e da autocorrelação espacial. Com base nos resultados conclui-se que: os atributos físicos e químicos do solo, associados ao nível de antropização e conservação das áreas, estão influenciando a ocorrência natural, diversidade de espécies e desenvolvimento dos indivíduos arbóreos; a altura, DAP e Forma, são bons indicadores para avaliar o crescimento das espécies arbóreas e relacioná-los aos ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: With the emergence of areas degraded by human actions, the physical and chemical soil properties and forestry traits, have gained importance in understanding the process of succession of tree species and restoration of landscape. This study aimed to evaluate the distribution of tree species in areas with different levels of human disturbance, promote understanding of the relationship with the chemical and physical properties of soil; evaluate forestry charatcer relationship as possible and defining factor of the existing vegetation type, for to integrate the program of genetic conservation in situ. The work was developed at the Experimental Farm Research and Extension (FEPE) from UNESP of Ilha Solteira, Selvíria - MS. Through transect were marked 64 plots of 50 m equidistant with dimensions of 10x10 m. Where: 29 plots was located in area highly impacted (AAA), five in moderately disturbed area (AMA) in 15 in little disturbed area (APA); six in Riparian forest river of Véstia (Riparian Forest) and nine in the Legal Reserve. Soil samples were collected at two depths (0,0-0,20 m and 0,20-0,40 m) for the analysis of chemical and four depths (0,0-0,10 m, 0,10-0,20 m, 0,20-0,30 m and 0,30-0,40 m) for physical attributes; assessment of forestry traits such as height, diameter at breast height and shape, and spatial autocorrelation. Based on the results concluded that: the physical and chemical soil properties associated with the level of human disturbance and conservation areas, are influencing the natural occurrence, species diversity and development of the individual trees; the height, diameter at breast height and shape are good indicators to assess the growth of tree species and relate them to physical and chemical attributes of soil; the AAA, and the AMA to show similarity of soil physical properties; APA and Legal reserve have higher natural occurrence, number of individuals and number ... (Complete abstract click electronic access below) / Orientador: Mario Luiz Teixeira de Moraes / Coorientador: Salatiér Buzetti / Banca: Enes Furlani Júnior / Banca: Marco Eustaquio de Sá / Banca: Flávio Bertin Gandara / Banca: Daniela Silvia de Oliveira Canuto / Doutor

A disponibilidade e distribuição espaço-temporal do néctar nos diferentes tipos vegetacionais está relacionada a diversos fatores. Em espécies nectaríferas, o néctar é o recurso principal disponibilizado aos visitantes florais e sua produção pode determinar o sucesso no fluxo de pólen entre indivíduos na população. Nesse estudo, os objetivos foram: (i) avaliar se o display floral e seus caracteres morfológicos estão associados à produção do néctar; (ii) verificar se a distribuição do néctar é concentrada ou uniformemente distribuída ao longo do ano e; (iii) como a produção do néctar atua na atração dos visitantes florais e na deposição intra e interespecífica de pólen no estigma em espécies de plantas nectaríferas. O estudo foi feito em vegetação de cerrado na Estação Ecológica de Jataí (EEJ), localizada em Luís Antônio, São Paulo. Na EEJ, nós demarcamos duas transeções de 500 m por 10 m de cada lado. As transeções foram percorridas quinzenalmente no período de agosto de 2013 a julho de 2014 e para cada espécie de planta nectarífera em floração, nós contamos o número de indivíduos e de flores produzidas/indivíduo (display floral). Nós encontramos que há interação significativa entre o tamanho e a forma da flor na produção do néctar (F = 40,48, p < 0,0001). Nós observamos que quanto maior o número médio de óvulos de uma dada espécie, maior a produção média de néctar por flor (Rs = 0,58; p < 0,05). Encontramos que a razão pólen intraespecífico/pólen total depositado no estigma das flores foi influenciada negativamente pela abundância das abelhas (t= -3,930; p= 0,005). Nós observamos um nível intermediário de especialização (H2 = 0,412) quando analisamos a interação entre as espécies nectaríferas e as abelhas visitantes por meio de observação direta e mais especializado quando analisamos a interação por meio dos grãos de pólen depositados no corpo das abelhas (H2 = 0,62). Nós encontramos uma interação altamente especializada quando avaliamos os grãos de pólen depositados nos estigmas (H2 = 0,943). Nós corroboramos as nossas hipóteses de que a produção e distribuição do néctar na comunidade estão associadas ao número de flores disponíveis e à morfologia floral das espécies nectaríferas e que as plantas que produzem mais flores e um maior volume de néctar, apresentaram mais óvulos e atraem um maior número de abelhas visitantes e consequentemente apresentam uma maior deposição polínica nos estigmas / The availability and the spatial and temporal distribution of nectar in different types of vegetation are related to several factors. In nectariferous species, nectar is the main resource available to floral visitors and its production can determine a successful pollen flow between individuals in the population. The present study aimed to: (i) assess whether the floral display and its morphological traits are associated with nectar production; (ii) verify whether the distribution of nectar is concentrated or evenly distributed throughout the year and; (iii) analyze the influence of nectar production in attracting floral visitors and on intra and interspecific deposition of pollen on the stigma in nectariferous plant species. The study was conducted in cerrado in the Jataí Ecological Station (EEJ), located in Luís Antônio, São Paulo State. Inside the EEJ, two transects measuring 500 m x 10 m were delimited. The transects were run every two weeks from August 2013 to July 2014 and the number of individuals and flowers produced/individual (floral display) were counted for each species of nectariferous plant at flowering. There was a significant interaction between the size and shape of the flower for nectar production (F = 40.48, p < 0.0001). The higher the average number of ovules of a given species, the greater the average production of nectar per flower (Rs = 0.58; p < 0.05). Also, the ratio intraspecific pollen/total pollen deposited on the stigma of flowers was negatively affected by the abundance of bees (t= -3.930; p= 0.005). An intermediate level of specialization (H2 = 0.412) was found when analyzing the interaction between nectariferous species and visiting bees through direct observation and a more specialized level when analyzing the interaction by means of pollen grains deposited on the body of bees (H2= 0.62). In turn, considering the pollen grains deposited on stigmas, a highly specialized interaction was recorded (H2= 0.943). Our following hypotheses were confirmed: the production and distribution of nectar in the community are associated with the number of available flowers and with floral morphology of the nectariferous species and plants producing more flowers and a greater volume of nectar present more ovules and attract a higher number of visiting bees and thus show a greater deposition of pollen on stigmas

Os elevados custos de plantio e de manutenção de espécies nativas limitam a restauração florestal no Brasil. Buscando reduzir custos e acelerar a recuperação de vegetação ripária em região de cerrado, testou-se a utilização de espécie exótica de rápido crescimento (Pinus elliottii var. elliottii) como facilitadora da regeneração natural de espécies nativas lenhosas, no município de Assis, Estado de São Paulo, Brasil. A exploração de madeira e resina de Pinus poderia gerar receitas aos proprietários rurais e estimular ações de restauração com a compensação dos custos de plantio. Três tratamentos com plantio de Pinus nos espaçamentos 3 x 3 m, 3 x 2 m e 2 x 2 m, mais um quarto tratamento com áreas sem plantio (controle), foram instalados. Cada tratamento teve quatro repetições, em blocos ao acaso. Foram alocadas 16 parcelas (18 x 12 m cada) paralelamente ao rio, distando 20 a 40 m da margem. A área experimental fora utilizada como pastagem por duas décadas. Na ocasião do plantio (1995), predominavam gramíneas africanas. Plantas lenhosas e estruturas subterrâneas existentes foram preservadas. Avaliou-se área basal, cobertura de copas e sobrevivência das árvores plantadas, assim como composição florística, estrutura e cobertura de copas das plantas lenhosas em regeneração (altura mínima de 50 cm) em 1996, 1998, 1999, 2001 e 2006. Desejava-se verificar se: 1) Pinus facilitaria a regeneração da comunidade nativa; 2) Pinus dificultaria a regeneração da comunidade nativa ou 3) Pinus não alteraria a regeneração da comunidade nativa. Até 2006, a densidade média de plantas lenhosas regenerantes foi de 4923 ind/ha sob Pinus (maior quanto maior a densidade de Pinus) e de 3472 ind/ha no controle. Foram registradas 68 espécies lenhosas nativas em regeneração na área experimental, pertencentes a 31 famílias. Houve correlação positiva entre densidade das plantas regenerantes e densidade e área basal de Pinus, e correlação negativa entre parâmetros estruturais de Pinus e cobertura do terreno por gramíneas. Conclui-se que Pinus eliminou as gramíneas pelo sombreamento, favorecendo indiretamente as plantas nativas. Até 2006, não se constatou competição entre plantas nativas e Pinus pelos recursos do ambiente. Houve maior proporção de plantas zoocóricas regenerantes no controle, e correlação negativa entre proporção de regenerantes zoocóricos e parâmetros estruturais de Pinus. Foram favorecidas por Pinus 40% das espécies regenerantes e, 25%, prejudicadas. A sucessão deverá conduzir as duas situações a comunidades distintas, especialmente em função da tolerância das espécies à sombra, predominantes sob Pinus. A análise econômica do uso de Pinus elliottii como facilitadora da regeneração natural demonstrou menores custos de plantio (cerca de um terço dos custos de plantios mistos com espécies nativas), compensados por um ano de exploração de resina. Porém, as técnicas usuais de exploração podem danificar as plantas regenerantes do sub-bosque. Assim, a restauração da comunidade nativa exige meios menos impactantes de exploração dos plantios de espécies exóticas. / Among the obstacles to the native forests restoration in Brazil we find the high costs of planting high diversity of native trees. Searching for reduction of costs and vegetation recovery acceleration, the use of a fast growing exotic species (Pinus elliottii var. elliottii) as pioneer was tested in a riparian area in the cerrado domain, at Assis municipality, São Paulo State, Brazil. As observed in forest plantations with exotic species in the same region, we expected the natural regeneration of native species to occur under the planted exotic trees. In addition, the later exploitation of the exotic species could bring some profit to the land owner, surpassing the restoration costs, and thus stimulating forest restoration initiatives. Pinus was planted in three different spacings (treatments): 3 x 3 m, 3 x 2 m and 2 x 2 m, and a fourth treatment consisted of not planted plots (control). Every treatment had four replications in randomized blocks, the 16 plots (18 x 12 m each) settled along the stream, from 20 to 40 m far from the margin. The experimental area had been used as pasture for at least two decades, mostly covered by african grasses. Some native species then existing were preserved when the Pinus trees were planted, in 1995, without revolving the soil. Basal area, crown cover and survival of planted trees, as well as floristic composition, density and crown cover of native species regenerating in every plot (minimum height 50 cm) were assessed in 1996, 1998, 1999, 2001 and 2006. The aim was to verify if: 1) Pinus trees facilitating the regeneration of the native species, 2) Pinus trees obstructing the evolution of the native community or 3) the exotic species not affecting the native community. In 2006, density of the native woody species regenerating was 4923 ind/ha under Pinus and 3472 ind/ha in the control, from a total of 68 woody species (31 families) in the experimental area. Density of the regenerating community was positively correlated to density and basal area of Pinus. Thus, we concluded that Pinus eliminating grasses by shading (ground cover by grasses was inversely correlated to Pinus structure), indirectly favored the native woody species and are still not competing with them. The proportion of zoochorous species was negatively correlated to the Pinus density, showing that the exotic species does not attract animal seed dispersers. In the open areas (control), the zoochory was relatively more frequent. Density of some species (40%) increasing under Pinus and others (25%) decreasing or disappearing, which means secondary succession should go toward different directions if under Pinus plantation or in open areas. Analyzing the economical aspects of using Pinus as pioneer, we found that planting costs corresponded to a third part of those of planting mixed stands with native species. In addition, planting costs can be compensated by a single year of resin exploitation. However, current techniques of resin extraction or timber exploitation could cause considerable damages to the understory. Alternative exploitation techniques of the exotic species must be encouraged if restoration of the native community in the understory is expected.

Bien que le feu soit reconnu comme un facteur d’influence dans la dynamique de végétation des savanes, son rôle n’est pas clairement défini. Cette thèse aborde le problème de l’étude de la relation entre l’usage des feux et la dynamique de végétation. L’approche choisie repose sur l’analyse de séries temporelles d’images de télédétection à moyenne résolution spatiale. Les savanes étudiées sont situées sur le bassin versant de Marovoay au nord-ouest de Madagascar. Dans la mesure où il n’existe pas de consensus quant aux méthodes à utiliser, les savanes de Madagascar offrent un contexte particulier, en raison de la dégradation très prononcée du couvert végétal et des changements recherchés, pour tester les méthodes existantes et en proposer des nouvelles. Le premier objectif de ce travail est d’identifier le régime des feux à travers le suivi des variations spatio-temporelles des surfaces brûlées en milieu de savane. Pour cela, une méthode de cartographie des surfaces brûlées a été développée : elle est basée sur le calcul d’un indicateur annuel indiquant le passage d’un feu pendant la saison sèche et d’un indicateur saisonnier traduisant la période de passage du feu. Cette méthode, appliquée au site d’étude, a permis de produire une série temporelle de données utilisées pour caractériser le régime des feux à partir de deux paramètres, la période d’occurrence et la fréquence de passage du feu. En parallèle, le deuxième objectif consiste à caractériser la dynamique de végétation par l’analyse des variations spatio-temporelles de l’activité végétale. Deux approches de détection des changements, basées sur le traitement de série temporelle de NDVI, ont été testées. La première repose sur l’analyse des variations inter annuelles d’un indicateur phénologique traduisant l’activité végétale pendant la phase de croissance des savanes. La deuxième utilise une technique de décomposition temporelle pour extraire la tendance d’une série de NDVI. Dans les deux cas, les résultats ont permis de caractériser la dynamique de végétation à travers trois classes d’évolution de l’activité végétale (séries progressive, régressive ou stable). Ces résultats ont été évalués par comparaison avec ceux issus de techniques de détection des changements basées sur l’analyse diachronique d’images à haute résolution spatiale. Enfin, dans la dernière étape du travail, nous avons étudié les relations entre les informations relatives aux régimes des feux et à la dynamique de végétation en utilisant des modèles de régression multivariée. L’objectif est d’estimer l’importance et le rôle du feu dans la dynamique de végétation. Les résultats ont amené à trois conclusions : a) Le feu est un facteur de maintien des savanes ; b) Dans les situations où la pression liée aux activités anthropiques est faible, le feu, en particulier par la fréquence de son usage, est un facteur déterminant de la dynamique de végétation ; c) Dans les autres situations, l’interprétation des résultats est complexe et difficile, très certainement en raison de l’interaction de multiples facteurs anthropiques. / Fire is recognized to be an essential factor that explains savanna vegetation dynamics. But its role is not clearly defined. This work investigates the problem of studying the relation between fire usage and vegetation dynamic. This is addressed through the analysis of time series of medium spatial resolution remotely sensed images. We studied the savanna localized on the Marovoay watershed, on the northwest part of Madagascar. As no consensus exists on the adapted methods, the savanna of Madagascar offers a particular context to test existing methods or develop new ones, because of the advanced vegetation cover degradation and the nature of change to be detected. The first objective of this work is to identify fire regime by analyzing the spatio-temporal variations of burned areas in savanna areas. To this end, a burned area mapping method was developed. It is based on the definition of an annual indicator, which indicates the occurrence of a fire during the dry season, and a seasonal indicator, which gives the information on the date of the fire event. Applied to the study site, this method has lead to the production of a time series of data used for the characterization of the fire regime through two parameters, the period of occurrence and the frequency of fire. In parallel, the second objective consists on characterizing vegetation dynamic by monitoring spatiotemporal variations of vegetation activity. Two change detection approaches based on NDVI time series, were tested. The first consists on analyzing the inter annual variations of a phenological indicator related to vegetation activity during the active growth season. The second uses a temporal decomposition technique to extract the trend from an NDVI time series. In both cases, the vegetation dynamic is characterized through three classes linked to the evolution of the vegetation activity (progressive, regressive or stable series). Results were evaluated by a comparison with the results obtained from a diachronic change detection technique based of high spatial resolution images. Finally, in the last part of this work, we investigated the relation between fire regimes and vegetation activity change classes using multivariate regression models. The objective is to analyze to determine the importance and the role of fire into the vegetation dynamic. Results leaded to three conclusions: a) Fire is a factor that maintains savanna; b) In areas where pressure due to anthropogenic activities is low, fire frequency represents a determinant factor to explain vegetation dynamic; c) In others areas, the interpretation of results appears to be complex and difficult, probably because of the high level of interactions between multiple environmental factors.

O objetivo do presente trabalho é analisar as correlações existentes entre variáveis ambientais e a distribuição das espécies arbóreas. O estudo foi realizado em uma parcela permanente de 320 x 320 m, um fragmento de cerradão, situado na Estação Ecológica de Assis, Assis, SP. Coletaram-se amostras em cinco pontos de uma pedosequência, realizando-se análises químicas, físicas do solo e micromorfologicas. A vegetação foi amostrada em áreas de 314m² em torno de cada ponto de coleta do solo. Foram considerados todos os indivíduos vivos e com DAP (diâmetro à altura do peito) igual ou superior a 4,8cm e PAP (perímetro à altura do peito) 15 cm. Para analisar o banco de dados foram utilizadas três técnicas de análise multivariada: análise de componentes principais (PCA), para variáveis ambientais; análise de correspondência retificada (DCA), para variáveis florísticas; e análise de correspondência canônica (CCA), para verificar a possível associação entre estas duas variáveis. A análise dos componentes principais (PCA) demonstrou que a maioria das variáveis apresentaram correlação semelhante nas camadas superficiais (0-20 cm e 20-60 cm). Essa tendência não se repetiu nas demais profundidades (60-80 e >80 cm), evidenciando maior diferenciação do perfil de solo com o aumento da profundidade analisada. A análise de correspondência canônica (CCA) mostrou coerência nos padrões de distribuição das espécies em relação às variáveis ambientais do fragmento, caracterizada pelos atributos químicos e físicos, mas principalmente pelo regime hídrico dos solos, sugerindo que este seja um fator fortemente determinante na distribuição das espécies. / The objective of the present work is to analyze correlation the correlation between environmental variables and tree species distribution. The study was developed in a permanent plot of 320 x 320 m, in a cerrado fragment, located at Assis Ecological Station, Assis County, São Paulo. Soil samples were collected at five sites in a pedosequence, and submitted to chemical, physical and micromorphological analysis. The vegetation was sampled within 314 m2 area around each site where the soil sample was collected. All alive trees which diameter at breast height was equal or higher than 4,8 cm and perimeter at the breast height was equal or superior to 15 cm, were considered. To analyze the data bank, three multivariate techniques analysis were used: principal component analysis (PCA), to environment variables; certificated correspondent analysis (DCA), to floristic variables; and canonic correspondent analysis (CCA), to verify a possible association between two variables. The principal component analysis demonstrated that the majority of variables presented similar correlation within superficial layers (0-20 and 20-60 cm). This trend was not the same for the other layers (60-80 and > 80 cm), suggesting more changes in soil profile with soil depth. The correspondence canonic analysis showed to be reliable to demonstrate standard distribution of species in relation to environmental variables for fragment, characterized by soil physical and chemical attributes. But, the key character was the soil water regime, suggesting that the water availability had strong influence over species distributions.

Refazer ecossistemas de forma artificial representa um desafio de iniciar um processo de sucessão o mais semelhante possível aos processos naturais. A recuperação ambiental tem se baseado no modelo da silvicultura tradicional, plantandose árvores sob espaçamento 3 x 2 m, em área total, com altos insumos de implantação/manutenção, e gerando-se bosques desenvolvidos em altura, porém com baixa diversidade de formas de vida e regeneração. Técnicas nucleadoras de restauração formam microhabitats em núcleos propícios para a chegada de uma série de espécies de todas as formas de vida, que num processo de aceleração sucessional, irradiam diversidade por toda a área. As técnicas foram implantadas em áreas piloto de um hectare, denominadas "Unidades Demonstrativas" (UDs). As UDs foram montadas em Floresta Estacional Semidecidual (Capão Bonito-SP), Cerrado (Santa Rita do Passa Quatro-SP) e Restinga (Florianópolis-SC). Na primeira UD, com um ano de idade, as técnicas nucleadoras introduziram 1.603 mudas de 148 espécies nativas, dentre 84 espécies arbóreas (883 mudas), 12 arbustivas (124 mudas), 30 herbáceas (242 mudas), 20 trepadeiras (260 mudas) e 2 bromeliáceas (3 mudas), além de 94 mudas de hábito indeterminado. Entre as espécies, ocorreram 69 zoocóricas, 32 autocóricas e 29 anemocóricas, além de 21 plantas indeterminadas. Desconsiderando-se as 47 espécies arbóreas implantadas por mudas, houve introdução de: 25% de arbóreas, 8% de arbustos, 20% de ervas, 14% de lianas e 1% de bromeliáceas. Na UD de Cerrado, apesar de impactada por gado, aos dois anos de idade, foram introduzidos 354 indivíduos de 31 espécies nativas. Destas, 39% foram espécies arbóreas, 13% arbustivas, 16% herbáceas, 16% lianas e 16% indeterminadas. Foram registradas 35% de espécies zoocóricas, 29% de anemocóricas, 19% de autocóricas e 16% de plantas com síndrome indeterminada. Na UD de Restinga, foram detectadas, aos dois anos e meio de idade, 180 espécies de 108 gêneros e 55 famílias. As técnicas nucleadoras resultaram num custo experimental estimado em torno de 34% mais barato em relação ao modelo tradicional que varia em torno de R$ 5.500,00 reais/ha. O uso da nucleação aumentou nitidamente a eficiência da restauração ecológica. Foi restituída a diversidade, não só em seu aspecto estrutural, mas considerando-se também os diferentes nichos, formas e funções, formando um mosaico de ambientes e permitindo uma maior dinâmica das comunidades. No atual estágio de conhecimento, é importante a definição de qual paradigma almejamos para a restauração de nossas florestas: cultivar plantações de árvores nativas ou permitir e acelerar a sucessão natural? O novo paradigma das técnicas nucleadoras, ao contrário dos modelos tradicionais de recuperação que apenas satisfazem exigências legais, promovem a restituição de produtores, consumidores e decompositores, gerando a conservação efetiva dos ecossistemas, e assumindo, desta forma, um compromisso ético com as futuras gerações. / To remake ecosystems of artificial form represents a challenge to initiate a process of the possible most similar succession to the natural processes. The environmental recuperation has based on the model of traditional forestry, standing trees under 3 x 2 m spacing, in total area, with high implantation/ maintenance inputs, and generating forests developed in height, however with low diversity of forms of life and regeneration. Restoration nucleation techniques form microhabitats in nuclei propitious for the arrival of a series of species of all the life forms that in a process of sucessional acceleration, radiate diversity for all the area. The techniques had been implanted in pilot areas of one hectare, called "Demonstrative Units" (UDs). The UDs had been mounted in seasonal semidecidual forest (Capão Bonito-SP), Brazilian savanna (Santa Rita do Passa Quatro-SP) and coastal plain vegetation (Florianópolis-SC). In the first UD, with one year of age, the nucleation techniques had introduced 1,603 seedlings of 148 native species, amongst 84 arboreal species (883 seedlings), 12 shrubs (124 seedlings), 30 herbaceous ones (242 seedlings), 20 lianas (260 seedlings) and 2 bromelias (3 seedlings), in addition to 94 seedlings of indeterminate habit. Among the species, 69 zoochore, 32 autochore and 29 anemochore had occurred, plus 21 indetermined plants. Disrespecting the 47 arboreal species implanted by traditional seedlings, there was introduction of: 25% of arboreal, 8% of shrubs, 20% of herbaceous, 14% of lianas and 1% of bromelias. In Brazilian savanna UD, although affected by cattle when two years of age, 354 individuals of 31 native species had been introduced. Of these, 39% had been arboreal species, 13% shrubs, 16% herbaceous, 16% lianas and 16% indetermined. There had been registered 35% of zoochore species, 29% of anemochore, 19% of autochore and 16% of plants with indetermined syndrome. In coastal plain vegetation UD, in two years and half of age, 180 species of 108 genus and 55 families had been detected. The nucleating techniques had resulted cheaper in an esteemed experimental cost around 34% in relation to the traditional model that varies around R$ 5,500.00 reais/ha. The use of the nucleation clearly increased the efficiency of the ecological restoration. The diversity not only restituted its structural aspect, but also the different niches, forms and functions, forming an environment mosaic and allowing a dynamic growth of the communities. In the current period of knowledge, is important the definition of which paradigm we wish for the restoration of our forests: to cultivate plantations of native trees or to allow and to speed up the natural succession? The new paradigm of the nucleation techniques, in contrast to the traditional models of recovery that only satisfy legal requirements, replenishes the producers, consumers and decompositors, promoting the conservation of the ecosystems, and adopting an ethical commitment with the future generations.

A região do médio rio Araguaia está localizada em uma área de transição entre a Floresta Tropical e o Cerrado, região esta que vem sofrendo um intenso processo de desmatamento nas últimas décadas. Contudo, a quantificação e os impactos destas alterações são ainda pouco conhecidos. Portanto, este estudo teve como objetivo avaliar a dinâmica temporal das alterações na estrutura da paisagem na bacia do médio Araguaia, entre 1975 e 2007, e os fatores relacionados a estas alterações. O capítulo 1 apresenta uma contextualização científica desta pesquisa. Os outros 4 capítulos apresentam manuscritos que serão submetidos a publicação. O capítulo 2 analisa as alterações no uso e cobertura da terra na região do Parque Estadual do Cantão (Tocantins) para um período de 19 anos, entre 1981 e 2000. Nossos resultados mostraram que a redução da vegetação nativa e conseqüente aumento de áreas agropastoris está associada ao aumento da fragmentação. Observamos também uma baixa conversão da vegetação nativa no interior do parque. No entanto, estes baixos valores podem estar associados à localização da reserva, dentro da planície de inundação do rio Araguaia. O capítulo 3 mostra os resultados do mapeamento do uso e cobertura do solo para o médio Araguaia nos anos de 1975, 1985, 1996 e 2007. Para tal, foi utilizado o método de classificação híbrida. O mapeamento apresentou uma acurácia geral de 85%. A extensão da área perdida das três classes de cobertura nativa (floresta, cerrado aberto e cerrado stricto), ao longo destes 32 anos analisados, totaliza uma redução de 26% destas coberturas. Os resultados dos efeitos destas mudanças na estrutura e configuração da paisagem são apresentados no capítulo 4. A análise da composição mostrou que, áreas de floresta e cerrado stricto foram as mais afetadas pelas conversões. Em relação à configuração da paisagem, foi verificada uma considerável redução no tamanho do maior fragmento, principalmente de floresta, que foi acompanhado do aumento no número de pequenos fragmentos. Por sua vez, esta apresenta uma relação com o aumento da densidade de borda, diminuição das áreas centrais médias e aumento da distância entre os fragmentos, resultado que mostra um elevado índice de fragmentação da vegetação nativa remanescente. Por fim, no capítulo 5, apresentamos os resultados sobre os remanescentes de cobertura nativa em 2007. Dos 166 mil km² da área estudada, 86.808 km² eram de vegetação primária em 2007. Com isso foi realizada uma análise de regressão logística para identificar a influência da distância de estradas, distância de cidades, declividade do terreno, situação fundiária, fertilidade do solo e ocorrência de alagamento no processo de desmatamento. Valores significativos (p<0,05) mostram que o distanciamento de estradas e cidades, o aumento da declividade, a presença de unidades de conservação de proteção integral, terras indígenas, áreas alagáveis e áreas com baixa fertilidade apresentam influência positiva para a presença e manutenção de áreas primárias. A análise destes processos é muito importante para um melhor entendimento da dinâmica regional de uso do solo, além de fornecer informações de apoio para um planejamento regional mais eficiente e sustentável. / The central region of the Araguaia river basin encompasses a transition area between the Tropical Rain Forest and the Cerrado in Brazil. Despite of the fact that during the last four decades, this area has undergone an intense deforestation process, the quantification and impact of these changes are still unknown. Thus this study aimed to evaluate the dynamics of changes in landscape structure in the middle Araguaia river basin; and the driving factors of such changes.Chapter 1 of this thesis introduces the scientific contextualization of this research. The other 4 chapters present manuscripts to be submitted for publication. Chapter 2 analyzes the land use and land cover changes in the Cantão State Park region, Tocantins, for a period of 19 years, from 1981 to 2000. Our findings showed that the reduction of native vegetation and consequent increase of agricultural and pasture areas were related to the increase of fragmentation. We observed low conversion of native vegetation inside of the park area. However, these low rates of native vegetation losses may be associated with the geographical location of the reserve within the Araguaias floodplain.Chapter 3 present the results of the land use and land cover mapping of the middle Araguaia region for 1975, 1985, 1996 and 2007. To derive these maps, a hybrid classification method was implemented. The mapping showed an overall accuracy of 85%. The extent of native cover (forest, open cerrado and cerrado stricto) changes over the 32 years totalized a reduction of 26% of these land covers. The results of the effects of these changes in landscape structure and configuration were evaluated in Chapter 4. Our analysis of landscape composition showed that areas of forest and cerrado stricto were the most affected by conversions. Regarding the landscape configuration, there was a considerable reduction in the largest patch index, mainly of forest, which was followed by an increase in the number of small patches, which in turn was related to the increase of edge density, decrease of core areas and increase in the mean patch distance. These results indicate a high degree of fragmentation of remaining native vegetation.Finally, Chapter 5 analyzes the native vegetation cover remnants in 2007. Of the 166,000 km² of the study area, 86,808 km² were remnants of primary vegetation. Then, we performed a logistic regression analysis to identify the influence of distance from roads, distance from cities, slope, land tenure, fertility and the occurrence of flooding in the deforestation process. Significant values (p <0.05) for all variables were obtained, showing that the distance from roads and cities, slope increase, presence of conservation units, indigenous lands, wetlands and areas with low fertility have a positive influence for the presence and maintenance of primary vegetation. The analysis of these processes is very important for better understanding the regional dynamics of land use, and provide supporting information for a more efficient and sustainable regional planning.

Drylands cover about 40% of the earth’s land surface and provide the basis for the livelihoods of 38% of the global human population. Worldwide, these ecosystems are prone to heavy degradation. Increasing levels of dryland degradation result a strong decline of ecosystem services. In addition, in highly variable semi-arid environments changing future environmental conditions will potentially have severe consequences for productivity and ecosystem dynamics. Hence, global efforts have to be made to understand the particular causes and consequences of dryland degradation and to promote sustainable management options for semi-arid and arid ecosystems in a changing world. Here I particularly address the problem of semi-arid savanna degradation, which mostly occurs in form of woody plant encroachment. At this, I aim at finding viable sustainable management strategies and improving the general understanding of semi-arid savanna vegetation dynamics under conditions of extensive livestock production. Moreover, the influence of external forces, i.e. environmental change and land reform, on the use of savanna vegetation and on the ecosystem response to this land use is assessed. Based on this I identify conditions and strategies that facilitate a sustainable use of semi-arid savanna rangelands in a changing world. I extended an eco-hydrological model to simulate rangeland vegetation dynamics for a typical semi-arid savanna in eastern Namibia. In particular, I identified the response of semi-arid savanna vegetation to different land use strategies (including fire management) also with regard to different predicted precipitation, temperature and CO2 regimes. Not only environmental but also economic and political constraints like e.g. land reform programmes are shaping rangeland management strategies. Hence, I aimed at understanding the effects of the ongoing process of land reform in southern Africa on land use and the semi-arid savanna vegetation. Therefore, I developed and implemented an agent-based ecological-economic modelling tool for interactive role plays with land users. This tool was applied in an interdisciplinary empirical study to identify general patterns of management decisions and the between-farm cooperation of land reform beneficiaries in eastern Namibia. The eco-hydrological simulations revealed that the future dynamics of semi-arid savanna vegetation strongly depend on the respective climate change scenario. In particular, I found that the capacity of the system to sustain domestic livestock production will strongly depend on changes in the amount and temporal distribution of precipitation. In addition, my simulations revealed that shrub encroachment will become less likely under future climatic conditions although positive effects of CO2 on woody plant growth and transpiration have been considered. While earlier studies predicted a further increase in shrub encroachment due to increased levels of atmospheric CO2, my contrary finding is based on the negative impacts of temperature increase on the drought sensitive seedling germination and establishment of woody plant species. Further simulation experiments revealed that prescribed fires are an efficient tool for semi-arid rangeland management, since they suppress woody plant seedling establishment. The strategies tested have increased the long term productivity of the savanna in terms of livestock production and decreased the risk for shrub encroachment (i.e. savanna degradation). This finding refutes the views promoted by existing studies, which state that fires are of minor importance for the vegetation dynamics of semi-arid and arid savannas. Again, the difference in predictions is related to the bottleneck at the seedling establishment stage of woody plants, which has not been sufficiently considered in earlier studies. The ecological-economic role plays with Namibian land reform beneficiaries showed that the farmers made their decisions with regard to herd size adjustments according to economic but not according to environmental variables. Hence, they do not manage opportunistically by tracking grass biomass availability but rather apply conservative management strategies with low stocking rates. This implies that under the given circumstances the management of these farmers will not per se cause (or further worsen) the problem of savanna degradation and shrub encroachment due to overgrazing. However, as my results indicate that this management strategy is rather based on high financial pressure, it is not an indicator for successful rangeland management. Rather, farmers struggle hard to make any positive revenue from their farming business and the success of the Namibian land reform is currently disputable. The role-plays also revealed that cooperation between farmers is difficult even though obligatory due to the often small farm sizes. I thus propose that cooperation needs to be facilitated to improve the success of land reform beneficiaries. / Semiaride (halbtrockene) Savannen bedecken große Teile der Erdoberfläche und sichern die Lebensgrundlage von vielen Millionen Menschen. Die häufigste Form der Landnutzung in diesen Trockengebieten ist die Produktion von Vieh in extensiver Weidelandbewirtschaftung. In Folge klimatischer Veränderungen und als Konsequenz aus der teils intensiven Beweidung dieser Trockengebiete kommt es häufig zur Degradierung derselben in Form einer Zunahme von ‚unerwünschter‘ holziger Vegetation auf Kosten von futterverwertbaren Gräsern. Dieser als Verbuschung bezeichnete Prozess hat schwere negative Auswirkungen auf die betroffenen Ökosysteme und ist die Ursache für einen zunehmenden Rückgang der ökonomischen Leistungsfähigkeit der betroffenen Betriebe. In meiner Dissertation befasse ich mich mit den Auswirkungen von Klimawandel und politischen Veränderungen auf die Savannenvegetation im südlichen Afrika und auf die Möglichkeiten für die Nutzung dieser Ökosysteme in Form von Viehwirtschaft. Hierbei möchte ich sowohl das allgemeine Verständnis der ökologischen Zusammenhänge verbessern, als auch Strategien für die nachhaltige Nutzung der Savannen identifizieren und bewerten. Da nicht nur ökologische, sondern auch ökonomische und politische Einflussfaktoren, wie zum Beispiel die umfangreichen Landumverteilungen im Rahmen der Bodenreform im südlichen Afrika auf die tatsächliche Landnutzung wirken, habe ich im Rahmen der Dissertation zudem untersucht, nach welchen Umwelt und Kapitalvariablen sich die Farmer, welche Ihr Land im Rahmen der Bodenreform zugeteilt bekommen haben, bei Ihren Entscheidungen richten. Methodisch verwende ich verschiedene Simulationsmodelle, welche zur Untersuchung der langfristigen Veränderungen von verschiedensten Szenarien (Klimawandel, Landnutzung) geeignet sind. Hierbei habe ich teilweise bestehende Modelle angepasst, aber auch ein neues Modell, welches zur Befragung von Farmern in Namibia verwendet wurde, entwickelt. Meine Dissertation führt im Wesentlichen zu vier Erkenntnissen: Erstens, zeigen meine Ergebnisse, welche große Bedeutung die spezifischen ökologischen Eigenschaften der Bäume und Sträucher in semiariden Savannen für die Vorhersage der Entwicklung dieser Systeme unter Klimawandel hat. Hierbei zeigte sich, dass insbesondere die Sensitivität der Keimlinge gegenüber Trockenheit und Feuer eine entscheidende Rolle spielt. Daraus folgt die zweite wesentliche Erkenntnis: Feuer eignet sich in herausragender Weise, um halbtrockene Savannen vor der Verbuschung zu bewahren. Drittens haben die Rollenspiele mit Farmern in Namibia gezeigt, dass deren Entscheidungen im Wesentlichen von finanziellen Schwierigkeiten und nicht von Umwelteinflüssen getrieben werden. Dennoch zeigten meine Ergebnisse, dass diese Farmer mit Ihrem derzeitigen Verhalten wahrscheinlich nicht zur weiteren Degradierung der Savannenvegetation beitragen. Die vierte, und mit am bedeutendste Erkenntnis aus meiner Arbeit ist, dass konservative Beweidungsstrategien mit geringen und konstanten Viehdichten notwendig sind um semiaride Savannen dauerhaft in ökologisch und ökonomisch nachhaltiger Weise zu Nutzen.