A floresta aberta com bambu no sudoeste da Amazônia : padrões e processos em múltiplas escalas

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, 2001.Florestas ombrófilas abertas com bambus arborescentes e espinhosos do gênero Guadua, cobrem cerca de 180.000 km2 ' do sudoeste da Amazônia e são facilmente identificadas através de imagens do satélite Landsat. Além de semelparas e monocárpicas, estas espécies de bambu possuem incrível habilidade de crescimento horizontal através de rizomas, crescimento vertical extremamente rápido e hábito semiescandente. Guadua weberbaueri tem um ciclo de vida que varia de 29 à 32 anos e distribuição ampla na região. A amplitude de distribuição e o caráter dominante desses bambus determinam padrões estruturais tanto das comunidades ecológicas quanto da paisagem. Estes padrões são a resultante de mecanismos e processos que ocorrem nas escalas populacional e organísmica (individual). Este estudo objetivou: i) identificar as relações entre as diferentes escalas ecológicas na determinação dos padrões e dos processos que expliquem a distribuição das florestas com bambu no Estado do Acre; ii) na escala individual, investigar a estrutura dos rizomas, a estratégia de crescimento clonal e a alocação de biomassa de Guadua weberbaueri; iii) na escala populacional, calcular as taxas de crescimento, recrutamento e mortalidade de colmos de G. weberbaueri; iv) na escala de comunidade, analisar os efeitos de G. weberbaueri sobre a estrutura e a dinâmica da floresta; v) na escala de paisagem, identificar os padrões temporais e espaciais da floresta com bambu; v) desenvolver um modelo ecológico conceituai que integre as informações geradas nas diferentes escalas. Na escala individual, há evidências de integração fisiológica entre os módulos, e a forma de crescimento clonal, combina as estratégias guerrilheira e lalangeal; estes são os mecanismos de compartilhamento de recursos, de forageamento e captura de espaço, que afetam a capacidade competitiva de G. weberbaueri. O crescimento dos colmos sofre forte influência da sazonal idade, especialmente durante a estação chuvosa. O incremento médio na altura total foi 3,4 m/mês. A média da taxa de recrutamento e de mortalidade de colmos para o período de 1996-2000, foi de 21% e 14%, respectivamente. É provável que as variações climáticas observadas no período tenham sido promovidas pelos fenômenos El Nino e La Nina. Guadua weberbaueri afeta a estrutura da comunidade florestal, reduzindo a densidade de árvores e a área basal da floresta, e diminuindo de 30 à 50% o potencial de armazenamento de carbono. O bambu também altera a composição florística, reduzindo em quase 40% o número de espécies em uma amostra de um hectare. A riqueza resultante é uma das menores da Amazônia. A ação seletiva do bambu favorece o crescimento de espécies características dos estágios iniciais da sucessão ecológica, cujo ciclo de vida curto em implicações diretas sobre a dinâmica da floresta. A taxa de mortalidade anual (3,4%) e o turnover (29 anos), permitem caracterizar essa floresta como uma das mais dinâmicas da Amazônia. Na escala de paisagem, bordas nítidas foram observadas entre a floresta com bambu ocorrendo em terreno colinoso e solo argiloso da Depressão Rio Acre-Javari e a floresta sem bambu no terreno dissecado e solo arenoso no Planalto Rebaixado da Amazônia Ocidental, onde o bambu inexiste. Bordas arredondadas identificadas entre a floresta com bambu e a floresta sem bambu sugerem que a expansão ou está em curso ou que foi mediada por fogo pretérito. Internamente a floresta com bambu apresenta dois tipos de borda. Bordas temporais nítidas, que ocorrem quando distintas populações de Guadua apresentam assincronia no florescimento e mortalidade, e bordas difusas, foram relacionadas com a variação na densidade do bambu ao longo da topossequência (mais densos nas vertentes e fundos de vale). As relações entre os padrões e processos estudados foram exploradas a partir da integração do conhecimento ecológico nas múltiplas escalas, através do desenvolvimento de um modelo ecológico descritivo. Este modelo explora como os mecanismos biológicos que ocorrem em escalas mais finas, podem assinalar padrões detectados em grande escala.Open forests with arborescent and thorny bamboos of the genus Guadua, covers about 180,000 km2 of the Southwestern Amazonia and are easily identified through Landsat satellite images. Guadua species are semelparous and monocarpic, grow horizontally through rhizomes, and have a fast growth and climbing habit. Guadua weberbaueri has a 29-32-year life-cycle and has a widespread distribution in the region. Bamboo distribution and dominance are determinants of both community and landscape patterns. These patterns are the result of mechanisms and processes that occur at the population and organismic (individual) scales. The aim of this study was: i) to identify the relationships between patterns and processes that explain the bamboo-forest distribution in Acre State; ii) at the individual scale, to investigate the structure of rhizomes, the clonal growth strategy, and biomass alocation in Guadua weberbaueri', iii) at the population scale, to record growth, recruitment and mortality of G. weberbaueri culms; iv) at the community scale, to analyze the effects of G. weberbaueri on the structure and dynamics of the forest; v) at the landscape scale, to identify spatial and temporal modifications in bamboo-forest; vi) finally to develop a conceptual ecological model that integrates information generated in the diferent scales. At the individual scale, there arc evidence of physiological integration between ramcis; clonal growth form combines both guerrilla and phalanx strategies; these are the mechanisms G. weberbaueri uses for foraging for resources for spatial occupation; both affect the competitive ability of the species. Culm growth is affected by climate seasonality, particularly during the rainy season. The average increment in height was 3.4 meters per month. The rate of culm recruitment and mortality during the 1996-2000 period, was 21% and 14%, respectively. Possibly the observed variation was promoted by the Eil Nino and La Nina phenomena. Giuidua weberbaueri affects community structure, reducing tree density and the basal area of the forest, and by decreasing the carbon storage potencial by 30-50%. The bamboo alters the floristic composition, reducing the number of species in a one hectare plot by almost 40%. The resulting richness is one of the smallest reported for the Amazon. The bamboo also favors the growth of early successional trees, whose short life cycle may have direct effects on the forest dynamics. The annual tree mortality rate (3.4%) and turnover time (29 years), make this as one of the most dynamic forests in the Amazon. At the landscape scale, quite distinctive borders were observed between forest with bamboos occuring in slope terrains and loamy soil of the Rio Acre-Javari depression; on the other hand the forest without bamboos occur in the dissected land and sandy soils of the Planalto Rcbaixado da Amazonia Ocidental. Round borders identified in the images suggest either ongoing expansion or expansion that was mediated by fire. Inside the forest with bamboo two border types are identified: a distinctively “temporal border” that occurs when different Guadua‘s populations present asynchronous mass flowering and mortality; and diffuse borders, which is related to differences in bamboo density along the catena (denser in the slopes and valleys). The relationship between the observed patterns and mechanisms (processes) studied were explored in a conceptual model that integrates the multiple ecological scales. The model explores how the biological mechanisms at finer scales can affect patterns detected at broader scales