Diversity and natural regeneration of trees in Restinga Forests in Ilha do Cardoso, Cananéia, SP, Brazil

Esta dissertação teve como objetivo analisar a dinâmica de regeneração natural de três formações florestais de restinga (uma Floresta de Restinga Alta Seca - RAS; uma Floresta de Restinga Alta Alagada - RAA; e uma Floresta de Restinga Baixa - RB) com diferentes condições edáficas, composições florísticas e estruturas, da Ilha do Cardoso, Cananéia, SP. Ao longo de um ano, procuramos entender os mecanismos que promovem as variações na composição e estrutura arbórea desses três sistemas. Para isso, entre fevereiro de 2007 e janeiro de 2008 nós acompanhamos a chuva de sementes das três florestas através 90 coletores de sementes de 0,5 m² (30 em cada floresta; Capítulo 1) e a comunidade de plântulas 50 cm de espécies arbóreas, através de 270 parcelas de 1 m² (90 em cada floresta; Capítulo 2). A dinâmica de regeneração natural das florestas foi analisada a partir dos dados de chuva de sementes, da dinâmica de plântulas (três censos em 12 meses), dos dados pré-coletados dos indivíduos arbóreos com DAP 5 cm das três florestas mais os dados ambientais de abertura de dossel (disponibilidade de luz) e teor de matéria orgânica (MO) no solo (Capítulo 3). Em relação à chuva de sementes, a RB apresentou quase o dobro de sementes do que as outras florestas. Por outro lado, a RAS e a RAA apresentaram uma diversidade de espécies significativamente maior do que a RB e uma elevada similaridade florística e estrutural. Quanto à síndrome de dispersão, mais de 95% das sementes e das espécies amostradas foram zoocóricas, indicando a importância da zoocoria para a manutenção e estruturação dessas florestas. As espécies de sementes apresentaram uma alta correspondência com as espécies da comunidade arbórea adulta adjacente aos coletores, sugerindo que as semelhanças e as diferenças de diversidade, de composição florística e de estrutura entre a chuva de sementes da RAS, da RAA e da RB observadas são reflexo da diversidade, da composição florística e da estrutura da comunidade de espécies arbóreas local das três formações florestais. Além disso, como as sementes apresentaram um padrão de deposição agregado e próximo à planta-mãe, propusemos que as espécies das florestas estudadas são principalmente limitadas em relação ao local adequado para a germinação de suas sementes e não à dispersão. Para as plântulas, encontramos uma maior diversidade e riqueza por 3 m² na RB, o oposto do que era esperado, já que a Floresta de Restinga Alta é conhecida por ser uma formação mais complexa e com maior diversidade, em relação aos adultos arbóreos, do que a Floresta de Restinga Baixa. Propusemos, portanto, um modelo hipotético de estruturação dessas comunidades no qual as florestas são estruturadas de formas distintas devido a filtros ecológicos, como a disponibilidade de luz e de nutrientes e eventos estocásticos, que limitam a germinação e o estabelecimento de plântulas, juvenis e adultos. Predizemos também que a inversão de diversidade entre as comunidades de plântulas e de adultos deve-se a processos dependentes da densidade decorrentes do estabelecimento diferenciado na fase de plântula. No Capítulo 3 foi possível testar algumas partes do modelo hipotético de estruturação das comunidades proposto no Capítulo 2. Concluímos que a dinâmica de regeneração natural e seus filtros bióticos e abióticos realmente são importantes para estruturação das comunidades de restinga estudadas. A RB apresentou uma maior abertura de dossel (maior disponibilidade de luz) do que a RAS e a RAA. O recrutamento, a densidade e a riqueza (em 3 m²) de plântulas estiveram positivamente relacionados com a abertura de dossel. No entanto, a RAS e a RAA apresentaram um maior teor de MO do que a RB, e a diversidade da comunidade arbórea adulta esteve positivamente relacionada com a MO. Assim, a disponibilidade de luz parece ser um filtro abiótico importante na germinação e no estabelecimento das plântulas, levando a maiores recrutamentos, densidades e riqueza por 3m² na RB quando comparado à RAS e à RAA. Entretanto, na passagem de plântula/juvenil para adulto a menor densidade de indivíduos e a maior disponibilidade de nutrientes na RAS e na RAA beneficiariam a permanência das espécies, levando à maior diversidade de espécies encontrada nessas florestas.The goal of this dissertation was to analyze the natural regeneration dynamics of three restinga forests (Tall Restinga Forest TR; Tall Seasonal Swamp Restinga Forest TSR and Short Restinga Forest SR) with different edaphic conditions, floristic composition and structure in Ilha do Cardoso, Cananéia, SP. During a year, we attempted to understand the mechanisms that promote the floristic composition and structure variations in these three systems. For that, between February 2007 and January 2008 we accompanied the forests seed rain using 90 seed traps of 0,5 m² (30 in each forest; Chapter 1) and the seedlings community (tree species; 50 cm) using 270 plots of 1 m² (90 in each forest; Chapter 2). The natural regeneration dynamics was analyzed using the seed rain and the seedling dynamics (three census in 12 months) data, the individuals tree species with DAP 5 cm data and the environment data (canopy openness and organic matter - OM; Chapter 3). In relation to the seed rain, SR presented twice as many seeds as TR and TSR. On the other hand, TR and STR presented a significantly higher diversity than SR and also floristic composition and structure similarity. In respect to the dispersion syndrome, more than 95% of the seeds and species were animal dispersed, indicating the importance of zoochoric dispersal to the maintenance and structuring of these forests. The seeds species showed a higher correspondence with the adult community adjacent to the seed traps, suggesting that diversity, floristic composition and structure similarities and differences among the forests seed rain are a reflection of the forests local adult community diversity, floristic composition and structure. Besides, as the seeds presented an aggregated and close to the parent tree pattern of deposition , we proposed that the forests species are limited mainly by safe sites for seed germination and not by dispersion. For the seedlings, we founded a higher diversity and richness per 3 m² in SR, the opposite of what we had expected since the Tall Restinga Forest is known to be a more complex vegetation, with higher values of richness and diversity for adult trees when compared to Short Restinga Forest. We proposed a hypothetical model of community structuring in which these forests are structured in different ways due to ecological filters, as light and nutrients availability and stochastic events, that limit germination and seedling, juveniles and adults establishment. We predicted, as well, that the diversity inversion between the seedlings and adults community is due to density-dependence factors that are responsible for the differentiated seedling establishment. In Chapter 3, we were able to test some parts of the hypothetical model of community structuring proposed in Chapter 2. We concluded that natural regeneration dynamics and biotic and abiotic filters really are important to the forests community structuring. SR presented a higher canopy openness (higher light availability) than TR and STR. Seedling recruitment, density and richness (in 3 m²) were positively related to the canopy openness. Nevertheless, TR and STR presented higher organic matter contents than SR, and the diversity was positively related to the canopy openness and the OM. Thus, light availability seems to be an important abiotic filter acting in the germination and in the seedling establishment, leading to higher values of recruitment, density and richness per 3 m² in the SR when compared to TR and STR. However, in the seedling/juvenile turn to adult the lower individuals density and the higher nutrients availability in TR and STR would benefit the species permanence, leading to the higher species diversity found in those forests