RECONSTRUÇÃO DA VEGETAÇÃO E CLIMA NO PARQUE ESTADUAL DA SERRA DO MAR-NÚCLEO CURUCUTU, SÃO PAULO, S.P., NO QUATERNÁRIO TARDIO.

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1 RECONSTRUÇÃO DA VEGETAÇÃO E CLIMA NO PARQUE ESTADUAL DA SERRA DO MAR-NÚCLEO CURUCUTU, SÃO PAULO, S.P., NO QUATERNÁRIO TARDIO. Milene Mofatto 1 ; Luiz Carlos Ruiz Pessenda 1 ; Paulo de Oliveira 2 ; José Albertino Bendassoli 1 ; Ricardo José Francischetti Garcia 3 ; Acácio Zuniga Leite 1. 1 Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA) (mofatto@cena.usp.br) 2 Depto Paleobotânica e Palinologia, Universidade de Guarulhos. 3 Herbário da Prefeitura Municipal de São Paulo, São Paulo, Brazil Abstract The objective of this research is to study the dynamic of expansion and retreatment of vegetation in the Parque Estadual da Serra do Mar-Núcleo Curucutu, São Paulo state, southeastern Brazil, since the late Pleistoceno (during the last 2. years), with paleoclimatic inferences for the region. The palaeoenviromental reconstruction of vegetation dynamic was developed at forest-savanna areas. To achieve this objective, it was used the isotopic composition (δ 13 C) of soil organic matter as an indicator of vegetation types from the local ecosystems and 14 C dating (humin fraction) used to determine the chronology of these events. The results indicated vegetation changes from the late Pleistocene (~ years BP) to the present, with significant presence of C 4 plants during the late Pleistocene to middle Holocene, probably associated to a drier climate. From the middle Holocene to the present it was observed an expansion of C 3 plants, probably associated to a wetter climate and similar to the present Key words: isótopos do carbono, datação 14 C, reconstrução paleoambiental 1. Introdução A aplicação dos isótopos do carbono nos estudos de trocas vegetacionais é baseada na diferença da composição isotópica entre plantas C 3 (árvores) e C 4 (gramíneas) e na sua preservação da MOS. Os valores de δ 13 C para as plantas do tipo C 3 estão entre 32 e 2, com média de 27 e para as plantas C 4 apresentam valores de 17 e 9, com média de 13. As plantas C 3 e C 4 tem valores distintos de δ 13 C e esses diferem entre si aproximadamente 14 (Boutton, 1996). A datação por 14 C da MOS (fração humina) estabelece a cronologia dos eventos (Pessenda et al., 1996a; 1996b, 1998a, 1998b, 1b, 4a, 4b). Nesse trabalho observaram-se mudanças vegetacionais na região do Parque Estadual da Serra do Mar Núcleo Curucutu, São Paulo, durante o Pleistoceno superior ao Holoceno médio, provavelmente indicando a presença de um clima mais seco do que o atual no citado período.

2 2. Local de Estudo O Núcleo de Curucutu, do Parque Estadual da Serra do Mar, sudeste de São Paulo, Brasil (24 S) possui altitudes entre 75 e 85 m, precipitação anual de - 3 mm/ano e um clima temperado chuvoso, com verões quentes e chuvosos e invernos com temperaturas mais amenas. A vegetação mostra um mosaico constituído de formações florestas nativas e campos, freqüentemente cobertos por neblina (Garcia, 3). Os solos foram classificados como Cambissolos e as espécies de plantas dominantes, em termos de cobertura vegetal são as espécies Lagenocarpus rígido (C 3 ), e a gramínea Danthonia Montana (C 3 ). São abundantes também a Clusia criuva, (C 3 ), Tibouchina sellowiana (C 3 ) e compositaes (C 3 ). A vegetação florestal trata-se de uma mata nebular, composta principalmente por rubiáceas, mirtáceas, piperáceas, orquidáceas e bromileáceas. Nas áreas de campo e nas florestas ocorrem espécies tipicamente antrópicas, como o Pinus elliottii. 3. Métodos e Técnicas As amostras de solo foram coletadas de tradagens e trincheiras em quatro pontos distintos de Curucutu. Dois feitos sob vegetação de campo (, ) e os demais (, ) sob floresta. (Tabela 1). As amostras foram secas, peneiradas e separados restos de animais, raízes, etc. As frações menores que.21 mm foram utilizadas para análise de 13 C e C total. Fez-se a extração da fração humina para datação pelo método do 14 C (Pessenda et al., 1998a). Tabela 1 Pontos de coleta, tipos de vegetação, método de amostragem e coordenadas geográficas dos locais de estudo. Ponto Vegetação Método de Amostragem floresta Trincheira campo Tradagem floresta Tradagem campo Trincheira Coordenadas Geográficas 23º S / 46º O 24º 9 S / 46º45 58 O 23º S / 46º O 23º58 25 S / 46º43 6 O A análise granulométrica foi realizada no Departamento de Ciências do Solo ESALQ/USP, através do método do densímetro (Kiehl, 1979). As análises do 13 C dos solos e da turfa foram feitas no Laboratório de Isótopos Estáveis do CENA empregando-se espectrômetro de massa ANCA SL da Europa Scientific. Os resultados são expressos em unidade relativa δ, determinada em relação ao padrão PDB. A datação da fração humina foi feita no Laboratório de 14 C do CENA/USP pelo método de Cintilação Líquida (Pessenda & Camargo, 1991), e a idade expressa em anos AP (antes do presente), e normalizada a 25 (PDB). As amostras inferiores a 1g de carbono foram enviadas ao Laboratório Isotrace, Toronto, Canadá, para análise de 14 C por AMS. 4. Resultados e discussões 4.1. Análise granulométrica e carbono total Os solos dos pontos e e apresentaram altos (35-59%), médios (25 a 34%) e baixos (15 a 24%) teores de argila. Para o ponto os valores de carbono apresentaram-se de 15 a 24% em todas as camadas (Figura 1). Os valores de carbono total são mostrados na Figura 2. A quantidade de

3 carbono nos solos decresceu com o aumento da profundidade. Valores em torno de 1,4% foram registrados para as camadas superficiais até aproximadamente,1% nas camadas mais profundas. O resultado de 1,4% obtido para o ponto deve-se provavelmente a deposição de matéria orgânica oriunda de vegetação florestal densa, característica deste ponto de amostragem. (Pessenda et al., 4b). 5 Argila (%) As datações das amostras de humina dos solos apresentaram-se mais antigas conforme o aumento da profundidade do solo e indicaram valores de 69 anos AP na camada de 5-6 cm e de 984 anos AP para a camada - 11 cm (Tabela 2, Figura 3). Esses resultados apresentaram-se mais antigos do que do que as demais datações realizadas pelo Laboratório de C-14 do CENA até o momento, nas mesmas camadas dos solos em diversas regiões brasileiras (Pessenda et al 1996 a,b; Pessenda et al., 1998a,b) Tabela 2. Datações da fração humina do solo do ponto com a profundidade. Identificação Profundidade Idade (anos AP) (cm) TO ± TO ±11 TO, Isotrace Laboratory, Toronto, Canada. Figura 1. Variação dos teores de argila com relação à profundidade do solo Carbono Total (% ) Figura 2. Variação dos teores de carbono total da MOS e turfa em relação à profundidade Datação da fração humina dos solos δ 13 C da MOS. Os resultados de δ 13 C da MOS são apresentados na Figura 3. No ponto os valores estão entre 25 e 26.7 desde a superfície até os cm de profundidade, caracterizando o predomínio de plantas C 3. No ponto, a MOS da superfície mostra valores referentes a plantas C 3 (-25. ). De 3 a 3 cm de profundidade os valores são mais enriquecidos (-21.8 ). Essa variação isotópica pode estar associada ao fracionamento ocorrido durante a decomposição da MOS (Pessenda et al.,1998a.,gouveia et al., 2) e/ou uma vegetação menos densa no passado com mistura de plantas C 3 ou C 4. Na floresta (ponto ) ocorre um enriquecimento isotópico nos valores de 13 C do topo até maior profundidade, em

4 torno de 27.5 a 22.3, caracterizando predomínio de plantas C 3 na parte superior e mistura de plantas C 3 e C 4 na parte inferior. A presença eventual de plantas C 4 em ambos os locais de estudo pode estar relacionado a um clima mais seco ocorrido desde o Pleistoceno superior ( anos AP) até o Holoceno Médio, como observado em outros estudos no Brasil (Pessenda et al, 4b). Os valores do δ 13 C para o ponto é característico de plantas C 3 (-25 ). em todo o perfil. Esses valores variaram entre -25,1 a -23,7 desde a superfície até os 4 cm de profundidade. Esse enriquecimento de 1.5 provavelmente esta relacionado ao fracionamento isotópico ocorrido durante a decomposição da MOS, como observado em outros estudos no Brasil (Pessenda et al., 1998a., Gouveia et al., 2) ± 984±11 δ 13 C Figura 3. Variação do δ 13 C e datação 14 C da fração humina em relação à profundidade do solo. 5. Conclusões Os valores de δ 13 C da MOS indicaram mudanças na vegetação do Parque Estadual da Serra do Mar- Núcleo Curucutu, onde uma vegetação menos densa ocorreu no passado, com provável presença de mistura de plantas C 3 e C 4. Considerando a hipótese da presença de plantas C 4, provavelmente um clima mais seco fez-se presente durante o Pleistoceno Superior e Holoceno médio. 6. Agradecimentos A pesquisa está sendo financiada pela FAPESP (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo); processo n o 3/ Referências BOUTTON, T.W. Stable carbon isotope of soil organic matter and their use as indicators of vegetation and climatic change. In: BOUTTON, T.W.; YAMASAKI, S.I. (Ed). Mass Spectrometry of Soils. New York: Marcel Dekker, p.47-82, GARCIA. R.J.F., Estudo Florístico dos campos alto-montanos e matas nebulares do Parque Estadual da Serra do Mar Núcleo Curucutu, São Paulo, SP, Brasil.Tese (Doutorado) São Paulo p. Instituto de Biociências, Universidade de São Paulo. GOUVEIA, S.E.M.; PESSENDA, L.C.R., ARAVENA, R.; BOULET, R.; SCHEEL-YBERT, R.; BENDASSOLI, J. A.; RIBEIRO, A S.; FREITAS, H.A. Carbon isotopes in charcoal and soils in studies of paleovegetation and climate changes during the late Pleistocene and Holocene in the southeast and centerwest regions of Brazil. Global and Planetary Change, v.33, p.95-16, 2.

5 KIEHL, E.J. Manual de Edafologia; Relações solo/planta. São Paulo: CERES, PESSENDA, L.C.R.; CAMARGO, P.B. Datação radiocarbônica de amostras de interesse arqueológico e geológico por espectrometria de cintilação líquida de baixa radiação de fundo. Química Nova, v.14, n.2, p.98-13, PESSENDA, L.C.R.; ARAVENA, R.; MELFI, A.J. et al. The use of carbon isotopes (C-13, C-14) in soil to evaluate vegetation changes during the Holocene in central Brazil. Radiocarbon, v.38, n.2, p , 1996a. PESSENDA, L.C.R.; VALENCIA, E.P.E.; MARTINELLI, L.A. et al. 14 C measurements in tropical soil developed on basic rocks. Radiocarbon, v.38, n.2, p ,1996b. PESSENDA, L.C.R.; GOUVEIA, S.E.M.; ARAVENA, R.; GOMES, B.M.; BOULET,R.; RIBEIRO, A S. 14 C dating and stable carbon isotopes of soil organic matter in Forest-savana boundary areas in Southern Brazilian Amazon Region. Radiocarbon, v.4, p , 1998a. PESSENDA, L.C.R.; GOMES, B.M.; ARAVENA, R.; RIBEIRO, ªS.; BOULET,R.; GOUVEIA, S.E.M. The carbon isotope record in soil along a forest-serrado ecosystem transect: implication for vegetation changes in Rondônia state, southwestern Brazilian Amazon region. The Holocene, v.8, p , 1998b. PESSENDA, L.C.R.; BOULET, R.; ARAVENA, R.; ROSOLEN, V.; GOUVEIA, S.E.M.; RIBEIRO, A.S.; LAMOTE, M.; Origin and dynamics of soil organic matter and vegetation changes during the Holocene in a forest-savanna transition zone, Brazilian Amazon region. The Holocene, v.11, n.2, p , 1a. BOULET,R.;. BENDASSOLLI, J.A. Vegetation dynamics during the late Pleistocene in the Barreirinhas region, Maranhão State, northeastern Brazil, based on carbon isotopes in soil organic matter. Quaternary Research, v.62, p , 4a. PESSENDA, L.C.R.; GOUVEIA, S.E.M; ARAVENA, R.; BOULET, R.; VALENCIA, E.P.E. Holocene fire and vegetation changes in southeastern Brazil as deduced from fossil charcoal and soil carbon isotopes. Quaternary International, v.114, p.35-43, 4b.