The climate regulation ecosystem service supply in tropical forest: the state of the art and the implications of forest conversion into pastureland

O serviço ecossistêmico de regulação climática global (SERCG) ofertado pelas florestas é reconhecido pelo seu papel crucial na mitigação da mudança climática. Tais ecossistemas atuam como sumidouros de carbono atmosférico por meio do CO2 sequestrado e armazenado nos tecidos vivos dos vegetais. Porém, processos de continuo desmatamento afetam negativamente a capacidade desses ecossistemas em ofertar o SERCG, especialmente em florestas tropicais que possuem alto potencial de ofertar o serviço e sofrem forte pressão devido ao desenvolvimento agroindustrial. As paisagens atlânticas brasileiras são exemplos dessa condição, em especial no estado de São Paulo, onde a vegetação natural foi primordialmente convertida em pastagens e silvicultura. Avaliar e gerenciar os estoques e fluxos de serviços dos ecossistemas em paisagens espacialmente heterogêneas constitui um dos principais desafios da ciência da sustentabilidade da paisagem. Frente a esse contexto, o presente estudo tem o objetivo de avaliar os estudos sobre a valoração ecológica do SERCG da floresta tropical e analisar a oferta deste serviço em paisagens atlânticas pressionadas pela atividade pecuária. Inicialmente, investigamos as tendências e lacunas que envolvem a pesquisa dos atributos biofísicos do SERCG nas florestas tropicais e subtropicais na escala pan-tropical através de uma revisão sistemática da literatura sobre o tema nos últimos 20 anos, de acordo com uma abordagem exploratória qualitativa. Constatamos que as estimativas de estoque de carbono das florestas tropicais apresentam alta variabilidade, que os fatores de influência mais recorrentes sobre o SERCG na literatura são as mudanças no uso da terra e a riqueza de espécies e que o SERCG possui maior número de relações de sinergia que de trade-off com outros SEs. Em um segundo momento, analisamos a oferta do serviço de regulação em paisagens atlânticas do Vale do Paraíba do Sul (SP), considerando o processo de substituição de floresta nativa por campo antrópico. Levantamos dados em campo para o cálculo de biomassa acima do solo de fragmentos florestais em diferentes estágios sucessionais e em campo antrópico, e transformamos esses dados em estoques de carbono. Os dados subsidiaram os cálculos de SERCG para 16 paisagens que tinham diferentes proporções de áreas de floresta e campo. Também avaliamos a influência da configuração da paisagem sobre a produção de biomassa dos remanescentes florestais. Obtivemos valores de estoque de carbono de 16,9±7,25 MgC há-1 para a floresta inicial, 34,8±12,05 MgC ha-1 para floresta intermediária-avançada e 0,53±0,26 MgC ha-1 para campo antrópico. Identificamos que a distância ao fragmento mais próximo diminui a biomassa das florestas em estágio inicial, enquanto a área média dos fragmentos localizados em um raio de 500 m ao redor do fragmento amostrado aumenta a biomassa das florestas em estágio intermediário-avançado. Destacamos o fato de que as paisagens avaliadas com > 40% do território florestado possuem um diferencial na contribuição da oferta do SERCG, devido ao aumento em número e área de fragmentos de floresta em estágio intermediário-avançado. Apesar do contraste entre a contribuição dos pequenos fragmentos em estágio inicial e os de estágio mais avançado, a ocorrência dos primeiros implica em uma maior oferta do SERCG em escala de paisagem. Ademais, a conservação desses fragmentos não só influenciaria na oferta do serviço de regulação climática, mas também na oferta de outros com os quais apresenta relações sinérgicasThe global climate regulation ecosystem service (GCRES) provided by forests is recognized for its crucial role in mitigating climate change. These ecosystems act as sinks of atmospheric carbon by sequestering and stocking CO2 in the living tissues of plants. However, continuous deforestation processes decreases its capacity to supply GCRES, especially in tropical forests which have high potential to provide the service and suffer strong pressure due to agroindustrial development. Brazilian Atlantic landscapes are examples of this condition, especially in the state of São Paulo, where natural vegetation was primarily converted into cattle pastures and forestry. Assessing and managing ecosystem services stocks and flows in spatially heterogeneous landscapes is one of the major challenges of landscape sustainability science. In this context, our objective is to evaluate the studies on the ecological valuation of GCRES in tropical forest and to analyse the supply of this service in Atlantic landscapes pressured by livestock activity. Initially, we investigated the trends and gaps that involve the biophysical attributes of GCRES in tropical and subtropical forest at a pan-tropical scale through a systematic review of the literature on the subject in the last 20 years, according to a qualitative exploratory approach. We found that (1) estimates of carbon stock from forests show high variability; (2) the most recurrent factors that influence on GCRES are land use and species richness; and (3) GCRES has a greater number of synergy relations with other SEs compared to trade-off relations. Secondly, we analysed the supply of the regulation service in Atlantic landscapes of the Paraiba do Sul Valley (SP, BR), considering the process of replacing native forest by pasturelands. We collected field data to calculate pasture and forest fragments aboveground biomass at different successional stages, and transformed these data into carbon stocks. This data subsidized the calculations of GCRES supply for 16 landscapes that had different proportions of forest and pasture areas. We also evaluated the influence of landscape configuration on forest remnants biomass production. We found carbon stock values of 16.9 ± 7.25 MgC ha-1 in initial forest, 34.8 ± 12.05 MgC ha-1 in intermediate-advanced forest and 0.53 ± 0.26 MgC ha-1 in cattle pastures. We identified that the distance to the nearest fragment decreases the early-stage forest biomass, while the average area of fragments located within a radius of 500 m around the sampled fragment increases the intermediate-advanced stage forest biomass. We highlight the fact that the evaluated landscapes with more than 40% of forested area have a differentiated contribution to the SERCG supply due to the increase in number and area of intermediate-advanced stage forest fragments. In spite of the contrast between the contribution of small fragments in the early stages and those of more advanced stage, the presence of the former implies a greater supply of SERCG at the landscape scale. In addition, the conservation of these fragments would not only influence the supply of the climate regulation service, but also the supply of other services with which it has synergistic relation