Estrutura e demografia de florestas secundárias da Mata Atlântica : efeitos do espaço, do tempo e do ambiente

Orientador: Prof. Dr. Renato MarquesCoorientadores: Dra. Marcia Cristina Mendes Marques e Dr. Pedro HiguchiTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa : Curitiba, 23/09/2019Inclui referênciasÁrea de concentração: Conservação da NaturezaResumo: Este estudo teve como objetivo geral compreender a estrutura e demografia de assembleias de árvores em áreas secundárias de Floresta Ombrófila Densa Submontana, em paisagem pouco transformada no sul do Brasil. Para tal, foram selecionadas seis porções de florestas secundárias de um hectare cada (100 m x 100 m) em processo de regeneração natural, variando em idade desde o último distúrbio (25, 60, 75, 90 e mais de 100 anos). Todos os indivíduos arbóreos com diâmetro (DAP) ? 5 cm foram mensurados em relação ao diâmetro e estimados em relação à altura, identificados e demarcados pela localização por meio de coordenadas cartesianas e com plaquetas metálicas fixadas ao caule. As árvores foram avaliadas inicialmente em 2007 e, em 2017, reavaliadas para registrar a mortalidade, medir e identificar ingressos e remedir as sobreviventes. Com base na leitura e análise desse banco de dados da vegetação e de variáveis ambientais (atributos químicos do solo: C orgânico; pH; P; K; Na; Ca; Mg; Al; Cu; Fe; Mn e Zn, quantidade de serapilheira acumulada e declividade), esta tese foi estruturada em três capítulos na forma de artigos. No primeiro capítulo, foi investigada a estrutura espacial e temporal da diversidade e dinâmica demográfica ao longo do gradiente sucessional, analisando-se a direcionalidade, a dimensão e a variabilidade das mudanças. Os resultados demonstram diferentes aspectos da sucessão secundária em uma floresta tropical hiperdiversificada e servem de referência para avaliação e monitoramento de ações de restauração e manejo local. No segundo capítulo, investigam-se possíveis fatores preditores na dinâmica demográfica, utilizando o ordenamento das taxas como resposta em uma árvore de regressão. As taxas de dinâmica foram mais bem preditas pela estrutura arbórea e pela quantidade média de serapilheira acumulada. As evidências da relação entre a serapilheira acumulada e a produtividade apresentamse promissoras. No terceiro capítulo, foram quantificadas as mudanças temporais na composição de espécies e analisados possíveis fatores preditores da perda e do ganho de espécies. Para explorar a variabilidade espacial, foram comparados dois delineamentos de subdivisão de parcelas: QD: cada parcela de dimensões 100 m x 100 m foi dividida em 25 quadrículas de 20 m x 20 m gerando um total de 150 subparcelas; CC: as subparcelas foram delineadas com um círculo concêntrico de 10 metros de raio no entorno de cada árvore avaliada em 2007, gerando um enredo de 10.628 subparcelas. A dissimilaridade temporal em uma década foi afetada pela idade pós-perturbação e a proporção de perda de espécie foi maior que o ganho para a assembleia e para todas as florestas com idades pós-perturbação ? 60 anos. A taxa de perda local de espécie foi predita pela declividade, enquanto a taxa de ganho de espécie foi predita pela ordenação das variáveis da estrutura, pela quantidade de serapilheira acumulada e pela declividade. O delineamento CC mostrou potencialidade para identificar áreas maiores com mudanças significativas e gerou um ganho de previsão para a perda de espécies, além de mais fatores e interações preditivas de ganho de espécies. Palavras-chave: estudos ecológicos de longa duração, conservação da biodiversidade, dinâmica florestal, parcelas subdivididas, diversidade beta temporal.Abstract: The objective of this work was to understand the structure and demography of tree assemblages in secondary areas of Dense Submontane Rainforest, in a landscape that has not been much transformed in southern Brazil. For this purpose, six portions of secondary forests, of one hectare each (100 m x 100 m), were selected in the process of natural regeneration, varying in age since the last disturbance (25, 60, 75, 90 and over 100 years). All arboreal individuals with diameter (DBH) ? 5 cm were measured according to diameter and estimated in relation to height, identified and demarcated by location, using cartesian coordinate and metal platelets attached to the stem. The trees were initially evaluated in 2007 and, in 2017 re-evaluated to record mortality, measure and identify recruitment and remeasure survivors. Based on the reading and analysis of this vegetation and environmental variables database (chemical attributes of the soil: organic C; pH; P; K; Na; Ca; Mg; Al; Cu; Fe; Mn and Zn; accumulated quantity of plant litter and slope), this thesis was structured in three chapters. In the first chapter, the spatial and temporal structure of diversity and demographic dynamics was investigated along the successional gradient, analyzing the directionality, the dimension and the variability of the changes. The results demonstrate different aspects of secondary succession in a hyper-diversified tropical forest and serve as a reference for the evaluation and monitoring of restoration and local management actions. In the second chapter, possible predictive factors in demographic dynamics were investigated, using the ordering of rates as a response in a regression tree. The dynamics rates were better predicted by the tree structure and the average amount of accumulated plant litter. Evidence of the relationship between accumulated litterfall and productivity is promising. In the third chapter, the temporal changes in the composition of tree species were quantified, and possible predictive factors of species loss and gain were analyzed. To explore the spatial variability, we compared two sample designs with different plots subdivisions: QD: each plot was divided into 25 squares of 20 m x 20 m generating a total of 150 subplots; CC: the subplots were outlined with a concentric circle of 10 meters in radius around each tree evaluated in 2007, generating a plot of 10,628 subplots. The temporal dissimilarity in a decade was affected by the post-disturbance age and the proportion of species loss was greater than the gain for the assembly and for all forests aged post-disturbance ? 60 years. The rate of local species loss was predicted by the slope, while the rate of species gain was predicted by the ordering of the structure variables, the amount of litterfall accumulated, and the slope. The CC design demonstrated the potential to identify larger areas with significant changes and generated a forecast gain for species loss, in addition to more factors and predictive interactions of species gain. Keywords: long-term ecological studies, biodiversity conservation, forest dynamics, subdivided plots, beta temporal diversity