Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-05-19T04:10:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2015 / Espécies exóticas invasoras podem provocar impactos ambientais e econômicos substanciais, sendo atualmente consideradas uma das maiores ameaças à diversidade biológica em escala mundial. Invasões por plantas ocorrem como resultado da combinação de características biológicas e ecológicas das espécies introduzidas, de condições bióticas e abióticas do ambiente nos quais as espécies chegaram, e da pressão de propágulos, tanto com relação ao número do número de eventos de introdução, quanto do número e diversidade genética dos propágulos introduzidos. Ecossistemas com menor diversidade biológica e maiores intensidade e frequência de distúrbios são usualmente mais invadidos do que aqueles com baixos níveis de perturbação e maior diversidade. Hovenia dulcis, popularmente conhecida como uva-do-japão, é uma espécie arbórea decídua e zoocórica, nativa do leste asiático, descrita em literatura como espécie pioneira. Foi introduzida e mais intensamente cultivada no oeste de Santa Catarina a partir da década de 1980, quando agroindústrias da região fomentaram seu uso em granjas de suínos e aves. A espécie pode dispersar-se além de suas áreas de cultivo, encontrando-se amplamente distribuída em florestas no estado de Santa Catarina, chegando a ser a espécie mais importante no componente arbóreo-arbustivo. Pode alterar a estrutura e a composição de espécies em comunidades vegetais florestais no sul do Brasil. O objetivo geral desta tese foi investigar fatores-chave da ecologia de invasão pela espécie exótica Hovenia dulcis em florestas estacionais deciduais de Santa Catarina, com vistas a fornecer diretrizes para o manejo da espécie. Para tanto, três diferentes estudos foram realizados entre 2011 e 2014, no Parque Estadual Fritz Plaumann, Concórdia (SC), onde a paisagem é composta por fragmentos de Floresta Estacional Decidual em diferentes estágios sucessionais. Para o primeiro estudo, realizado entre julho de 2010 e janeiro de 2011, parcelas foram estabelecidas em vegetação aberta, semiaberta e fechada em diferentes fragmentos, correspondentes a três estágios em um gradiente sucessional, em áreas com e sem H. dulcis. Todos os indivíduos com DAP (diâmetro à altura do peito) maior do que 5cm foram identificados e classificados em grupos funcionais, estabelecidos com base na síndrome de dispersão, estratégia de regeneração, estratificação vertical e fenologia foliar. A idade dos indivíduos de H. dulcis amostrados foi estimada a partir da contagem de anéis de crescimento de árvores cortadas. Observando-se premissas gerais de invasões biológicas e características ecológicas da espécie, foi construída a hipótese de que o estabelecimento e o sucesso de invasão por H. dulcis seriam maiores em estágios sucessionais iniciais, com maior disponibilidade de recursos, e baixas riqueza e diversidade de espécies, assim como diversidade funcional. Uma maior densidade de árvores adultas foi observada em áreas que hoje estão em estágio intermediário de sucessão, mas a espécie é capaz de colonizar áreas em estágio inicial e de persistir em comunidades vegetais em estágio avançado. O processo de colonização pela espécie aconteceu entre 10 a 15 anos atrás em florestas que atualmente estão em estágio sucessional intermediário, e pelo menos há 30 anos em florestas em estágio avançado. Acredita-se que a deciduidade natural da floresta tenha sido um fator que provavelmente facilitou a colonização e a permanência da espécie nos estágios mais avançados de regeneração. Contrariamente ao que se esperava, não foram encontradas diferenças entre comunidades vegetais invadidas e não invadidas nos três estágios sucessionais. Também não foi encontrada relação entre riqueza e diversidade de espécies e diversidade funcional e susceptibilidade à invasão ao longo do gradiente sucessional. Para o segundo estudo, realizado entre os meses de maio a setembro, período de frutificação de H. dulcis, em 2012 e em 2013, foi realizada uma caracterização da chegada de propágulos em sítios não invadidos a partir da dispersão a curtas distâncias por aves, e uma avaliação da efetividade de iniciativas de controle de H. dulcis na redução na pressão de propágulos nesses sítios. Foram testadas as hipóteses que a dispersão local de sementes a partir de sítios invadidos estaria relacionada à densidade e à distância das fontes de propágulos, e que os padrões de dispersão local seriam alterados quando as fontes de propágulos fossem removidas por meio do corte de árvores. A chegada de sementes levadas por aves foi comparada por meio da instalação de coletores de sementes em sítios não invadidos, que encontravam-se a diferentes distâncias de sítios invadidos por H. dulcis, e comparados entre vegetação aberta e fechada. A chegada de sementes também foi comparada entre parcelas controle e parcelas nas quais foi realizado o corte de árvores de H. dulcis em um raio de 30 m a contar do centro da parcela. Foi observada uma limitação na dispersão de sementes por aves a curtas distâncias na área de estudo, especialmente em sítios com vegetação aberta. Houve uma relação exponencial negativa entre o número de sementes encontrado nos coletores e a distância de árvores de H. dulcis até os sítios não invadidos onde as parcelas foram instaladas; por outro lado, o número de sementes aumentou exponencialmente em relação à área basal das árvores de H. dulcis amostradas nas adjacências desses sítios não invadidos. O corte de árvores adultas de H. dulcis foi efetivo para reduzir a chegada de propágulos em sítios não invadidos com vegetação fechada, resultando em um menor número de sementes nos coletores em parcelas submetidas ao corte quando comparadas com parcelas controle. Por fim, no terceiro estudo, a germinação de sementes e a sobrevivência e o crescimento de plântulas de H. dulcis foram avaliados experimentalmente nos três estágios sucessionais estabelecidos, por 400 dias, entre junho de 2013 e junho de 2014. Testou-se a hipótese de que a germinação de sementes e o crescimento e a sobrevivência de plântulas decresceriam ao longo do gradiente sucessional, e que seriam dependentes da cobertura do sub bosque, da umidade do solo e da espessura da serrapilheira. Foi também testada a hipótese de que a frequência de herbivoria em plântulas de H. dulcis variaria entre estágios sucessionais. Os processos de germinação de sementes e estabelecimento de plântulas de H. dulcis ocorrem nos três estágios sucessionais estudados, o que evidencia que a espécie apresenta tolerância à sombra na fase de plântula, tornando-a uma invasora em potencial mesmo no interior de florestas com menor abertura de dossel. Maiores porcentagens de germinação foram observadas em vegetação fechada, enquanto a sobrevivência de plântulas foi maior em vegetação semiaberta, e o crescimento de plântulas foi maior em vegetação aberta. A frequência de herbivoria não variou entre estágios sucessionais. Fatores abióticos foram mais importantes do que fatores bióticos na determinação do sucesso de estabelecimento de H. dulcis. Foi observada uma relação positiva entre umidade do solo e germinação de sementes, enquanto espessura de serrapilheira influenciou negativamente a germinação de sementes de H. dulcis. A porcentagem de solo exposto influenciou negativamente a sobrevivência de plântulas. Considerando-se a capacidade de H. dulcis de colonizar e invadir florestas secundárias, especialmente aquelas em estágio intermediário de regeneração, conclui-se que a condição na qual atualmente se encontram as florestas catarinenses seria o cenário ideal para a invasão pela espécie. A suscetibilidade dessas florestas à invasão por H. dulcis pode ser ainda maior em virtude do plantio difuso da espécie em propriedades rurais para fins diversos, resultando em uma intensa pressão de propágulos em fragmentos florestais. Sendo assim, recomenda-se que a utilização da espécie seja proibida em projetos de recuperação e restauração ambiental, assim como seu plantio para qualquer fim em unidades de conservação e em suas zonas de amortecimento. Recomenda-se, ainda, que uma distância mínima de plantio de 30 metros de fragmentos florestais deve ser adotada em propriedades rurais, em regiões de domínio de florestas no estado. O uso de espécies nativas em substituição a H. dulcis, por meio de políticas públicas e programas de incentivo, são fundamentais para a conservação dos fragmentos remanescentes da Floresta Estacional Decidual de Santa Catarina<br> / Abstract: Invasive alien species can cause substantial economic andenvironmental impacts, and are currently considered one of the greatestthreats to biodiversity at the global scale. Plant invasions occur asresults of the combination of introduced species biological andecological traits, biotic and abiotic conditions of the receiving habitat,and propagule pressure, considering the number of introduction eventsas well as the number and genetic diversity of introduced propagules.Ecosystems of lower biodiversity and higher intensity and frequency ofdisturbance are generally more invaded than those where disturbance israre and diversity is high. Hovenia dulcis, known as japanese cherry, is adeciduous, zoochorous tree native to East Asia, described in scientificliterature as a pioneer species. It was introduced and more intenselycultivated in the western region of Santa Catarina state after 1980, whenthe regional agroindustry fostered its use for shading in poultry and porkfarms. The species disperses beyond cultivation areas, being widelyfound in forest areas in Santa Catarina state, and having been found asthe most important species in the shrub-tree layers of forests. It canchange the structure and species composition in forest communities insouthern Brazil. The general goal of our research was to investigate keyfactors of the invasion ecology of the alien species Hovenia dulcis inseasonal deciduous forests in Santa Catarina in order to generateguidance for practical management. Three different studies were carriedout at the Fritz Plaumann State Park in the municipality of Concordiabetween 2011 and 2014, in a landscape composed of fragments ofSeasonal Deciduous Forest in different successional stages. In the firststudy, sample plots were set up in open, semi-open, and closedvegetation in different fragments between July, 2010, and January,2011. These fragments correspond to three stages in a successionalgradient, in areas invaded and not invaded by H. dulcis. All trees withDBH (diameter at breast height) larger than 5cm were identified andclassified in functional groups, defined according to dispersal syndrome,regeneration strategy, vertical stratification, and leaf phenology. The ageof sampled H. dulcis trees was estimated from the growth rings of felledtrees. The hypothesis that species establishment and invasion success byH. dulcis would be greater in initial successional stages, where resourceavailability is higher while species diversity and functional diversity arelower, was elaborated based on general premises of biological invasionand known ecological traits of the species. Higher adult tree density wasverified in areas in intermediate successional stages, but the species iscapable of colonizing areas in initial stages and of persisting inadvanced stages. The colonization by the species took place 10 to 15years ago in forests currently in an intermediate successional stage, andat least 30 years ago in forests in the advanced stage. The naturaldeciduous characteristic of the forest may have been a factor thatfacilitated the colonization by the species, as well as its persistence inadvanced successional stages. On the contrary to what was expected, nodifferences were found between invaded and non-invaded plantcommunities in the three successional stages, and no relationship wasfound between species richness and diversity, or between functionaldiversity and susceptibility to invasion along the successional gradient.In the second study, the arrival of propagules due to short-distancedispersal by birds in invaded and non-invaded areas was registered andcharacterized during H. dulcis fructification periods in 2012 and in2013. An assessment of the effectiveness of control measures of H.dulcis in reducing propagule pressure on these sites was also carried out.The hypotheses that local seed dispersal from invaded sites could berelated to density and distance of propagule sources, and that localdispersal patterns could be altered when the propagule sources wereremoved by tree felling, were tested. Seed arrival by birds was assessedby installing seed collectors in non-invaded sites at different distancesfrom sites invaded by H. dulcis, then compared between open andclosed vegetation. Seed arrival was also compared between control plotsand plots were all H. dulcis trees were felled within a 30m radius fromthe center of plots. A limitation in short distance seed dispersal by birdswas observed in the study area, especially in open vegetation. Anegative exponential relationship was found between the number ofseeds in seed collectors and the distance of H. dulcis trees to noninvadedsites where the plots were set up; on the other hand, the numberof seeds increased exponentially in relation to H. dulcis trees basal areassurrounding the non-invaded plots. Felling H. dulcis trees was effectiveto reduce propagule arrival in non-invaded sites in closed vegetation, asit resulted in smaller numbers of seeds in collectors in felled plotscompared to control plots. In the third study, H. dulcis seed germination,seedling survival and growth were assessed experimentally in the threesuccessional stages during 400 days between June 2013 and June 2014.The hypothesis that seed germination and seedling survival and growthwould decrease along the successional gradient, and that they would bedependent upon undergrowth cover, soil moisture, and litter thickness,was tested, as well as the hypothesis that herbivory frequency in H.dulcis seedlings would vary between successional stages. The seedgermination and seedling establishment processes were observed in thethree successional stages studied, which provides evidence that thespecies tolerates shade in the seedling phase, characterizing the speciesas a potential invasive even in forests with scarce canopy openness.Higher germination percentages were observed in closed vegetation,while seedling survival was higher in semi-open vegetation, andseedling growth was higher in open vegetation. Herbivory frequency didnot vary between successional stages. Abiotic factors were moreimportant than biotic factors in determining establishment success of H.dulcis. A positive relationship was found between soil moisture and seedgermination, while litter thickness influenced seed germinationnegatively. Percentage of bare soil also influenced seedling survivalnegatively. Considering that H. dulcis is capable of colonizing andinvading secondary forests, especially those in intermediate regenerationstages, we concluded that the current condition of Santa Catarina forestsare an ideal setting for the species invasion. The susceptibility ofinvasion of these forests to H. dulcis tends to be even greater due todiffuse plantings of the species in rural properties for diverse uses,resulting in intense propagule pressure to forest fragments. It is thereforerecommended that this species is banned from use in environmentalrestoration projects, as well as from planting for any purpose inprotected areas and their buffer zones. We also recommend that aminimum distance of 30m from forest fragments be adopted forplantings in rural properties in all forest areas in the state. Fostering theuse of indigenous species to replace H. dulcis through public policiesand incentive programs is essential for the conservation of remaining
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsc.br:123456789/132993 |
| Date | January 2015 |
| Creators | Dechoum, Michele de Sá |
| Contributors | Universidade Federal de Santa Catarina, Castellani, Tania Tarabini, Zalba, Sergio Martín |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | 148 p.| grafs., tabs. |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSC, instname:Universidade Federal de Santa Catarina, instacron:UFSC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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