MONITORAMENTO FENOLÓGICO COMO FERRAMENTA PARA AVALIAÇÃO DOS EFEITOS CLIMÁTICOS NA VEGETAÇÃO

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1 MONITORAMENTO FENOLÓGICO COMO FERRAMENTA PARA AVALIAÇÃO DOS EFEITOS CLIMÁTICOS NA VEGETAÇÃO Andressa Müller Universidade Feevale ERS-239, Novo Hamburgo - RS Tainã Coelho Quevedo tainacoelhoquevedo@hotmail.com Universidade Feevale Mariana de Lima Paz pazmarianna@gmail.com Universidade Feevale Jairo Lizandro Schmitt jairols@feevale.br Universidade Feevale Resumo: A fenologia estuda a sequência periódica de eventos vegetativos e reprodutivos de determinada espécie e sua relação com os fatores bióticos e abióticos do ecossistema, além da interrelação de suas fenofases na população ou em comunidade. Alterações nos padrões fenológicos podem demonstrar as primeiras respostas aos efeitos das mudanças climáticas. Guarea macrophylla Vahl é uma espécie arbórea conhecida popularmente como pau-de-arco e é utilizada na regeneração de áreas destinadas à preservação. O objetivo do estudo foi analisar os eventos fenológicos reprodutivos de G. macrophylla e sua relação com temperatura, fotoperíodo e precipitação. O trabalho foi realizado no município de Campo Bom, em um remanescente de floresta atlântica (29 39'8.66"S e 51 04'50.33"O, 25m altitude) de aproximadamente 10 hectares. Foram selecionados 20 indivíduos de G. macrophylla e foram observadas mensalmente a floração e a frutificação, durante nove meses de monitoramento. Para a quantificação desses eventos foi utilizado o índice de atividade de cada fenofase. Para relacionar os eventos fenológicos com os fatores climáticos foi realizada a correlação de postos de Spearman. A floração da espécie ocorreu duas vezes ao longo do monitoramento e não se relacionou com nenhuma variável climática analisada. O período de floração coincidiu com a época de floração de outros estudos pretéritos. A frutificação foi constante durante o período. Os frutos maturando fechados relacionaram-se negativamente com temperatura e fotoperíodo, indicando que as baixas temperaturas e a menor radiação desencadeiam a ocorrência dessa fenofase na população. Palavras-chave: Fenologia, Clima, Guarea macrophylla, Floresta Atlântica. PHENOLOGICAL MONITORING AS A TOOL FOR ASSESSMENT OF CLIMATE EFFECTS ON VEGETATION Abstract: Phenology studies the periodic sequence of vegetative and reproductive events of particular species and their relation to biotic and abiotic factors of the ecosystem, beyond the interrelationship

2 of their phenophases in the population or community. Changes in phenology can demonstrate the first responses to the effects of climate change. Guarea macrophylla Vahl is a tree species known popularly as pau-de-arco and is used in the regeneration of areas for preservation. The aim of the study was to analyze the reproductive phenology of G. macrophylla and its relationship with temperature, photoperiod and rainfall. The study was conducted in Campo Bom, in a remnant forest of Atlantic Forest (29 39'8.66"S and 51 04'50.33"W, 25m elevation) of approximately 10 hectares. 20 individuals of G. macrophylla were selected and were observed monthly flowering and fruiting during nine months of monitoring. To quantify these events was used the activity index of each phenophase. To relate the phenology and climatic factors was performed of correlation Spearman. The flowering occurred twice in the course of monitoring and not related with any weather event analyzed. The flowering period coincided with the flowering time of other past tenses studies. The fruit was constant during the period. The fruit ripening closed were related negatively with temperature and photoperiod, indicating that the low temperatures and lower radiation trigger the occurrence of this phenophase in the population. Keywords: Phenology, Climate, Guarea macrophylla, Atlantic Forest. 1. INTRODUÇÃO A fenologia caracteriza-se pela sequência periódica de eventos vegetativos e reprodutivos de determinada espécie e sua relação com os fatores bióticos e abióticos do ecossistema, além da interrelação de suas fenofases na população ou em comunidade (LIETH, 1974, VAN SCHAIK et al., 1993; MORELLATO, 2003). Os estudos fenológicos envolvendo plantas são realizados há milhares de anos, sendo os registros dos eventos biológicos os mais antigos disponíveis na literatura e apenas mais recentemente houve a relação dessas respostas biológicas das plantas aos fatores climáticos (SIQUEIRA et al., 2009). As alterações nos padrões fenológicos podem demonstrar as primeiras respostas aos efeitos das mudanças climáticas, que podem ocasionar variações de temperatura, precipitação e fotoperíodo (MOZA & BHATNAGAR, 2005, PEREIRA et al., 2008). Diversas evidências têm sido apresentadas para sinalizar que as mudanças climáticas estão ocorrendo (MOZA & BHATNAGAR, 2005). Nos últimos 100 anos a temperatura global aumentou cerca de 0,6ºC e continua aumentando gradativamente (ROOT et al., 2003). De acordo com Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC, 2007), importantes alterações na precipitação e na temperatura da América Latina têm sido documentadas nas últimas décadas, onde já se observou aumentos de 0,5ºC na temperatura do Brasil. Os resultados negativos da queima de combustíveis fósseis, na emissão de gás carbônico (CO 2 ) e o aumento dos gases na atmosfera em consequência de atividades humanas, como a constante modificação em grande escala dos ecossistemas, por meio do desmatamento, reflorestamento, agricultura, extração mineral, irrigação, drenagens e inundações estão contribuindo para o aquecimento climático (VINER et al., 2006). A forma como as plantas reagem às mudanças climáticas, podem ter consequências negativas tanto para as próprias plantas, influenciando alguns fatores essenciais para a colonização de espécies, como por exemplo, a fecundidade, interações competitivas, alterações da paisagem; quanto para os animais que dependem dos recursos oferecidos por determinada espécie (MOZA & BHATNAGAR, 2005, HAMPE, 2011). A floração em florestas tropicais coincide com o aumento da radiação e a diminuição da precipitação, enquanto a frutificação geralmente está associada e concentra-se na estação chuvosa (ALENCAR et al., 1979, SUN et al., 1996). Em regiões subtropicais, como o sul do Brasil, a fenologia, em geral, está mais relacionada com a temperatura e com o fotoperíodo (MARQUES & OLIVEIRA, 2004, MARQUES et al., 2004, MARCHIORETTO et al., 2007), pois nessa região não há uma estação seca definida e a ausência de um stress hídrico parece não influenciar tanto as fenofases.

3 O monitoramento das populações vegetais realizados sequencialmente ao longo do tempo pode contribuir de forma efetiva fornecendo subsídios para pesquisas que avaliam a relação dos padrões fenológicos com variáveis climáticas. Com isso, tem-se dado maior importância para estudos que proporcionem uma indicação integrada da sensitividade dos sistemas naturais (SIQUEIRA et al., 2009). Sendo assim, o objetivo do presente estudo foi monitorar as fenofases reprodutivas de Guarea macrophylla relacionando-as com a temperatura, a precipitação e o fotoperíodo. 2. METODOLOGIA 2.1. Área de estudo O trabalho foi realizado no município de Campo Bom (Figura 1), em um fragmento de mata ciliar do arroio Schmidt (29 39'08.66"S e 51 04'50.31"O, 25m altitude) de aproximadamente 10 hectares. O fragmento está inserido no bioma Mata Atlântica e pertence à região fitoecológica da floresta estacional semidecidual submontana (TEIXEIRA et al., 1986). O fragmento é de propriedade particular e pertencente ao terço inferior da bacia do Rio dos Sinos. Figura 1 A Área de estudo localizada no Rio Grande do Sul; B Área de estudo localizada no município de Campo Bom, RS. Nessa área o clima é do tipo Cfa mesotérmico úmido sem período seco, de acordo com a classificação climática de Köppen (MORENO, 1961). De acordo com os dados de 22 anos da Estação Climatológica de Campo Bom, a temperatura média anual na região foi de 19,5ºC a e precipitação pluviométrica média anual de 1792 mm. O solo da região é classificado como Argissolo Vermelho Distrófico e Planossolo Háplico Eutrófico (STRECK et al., 2002) Material biológico Guarea macrophylla Vahl, conhecida popularmente como pau-de-arco, pertence à família Meliaceae, distribui-se entre a Guiana Francesa, Argentina e sul do Brasil. No Rio Grande do Sul ocorre nas formações do Alto Uruguai, na floresta da encosta meridional da Serra Geral, na floresta atlântica e no norte da encosta da Serra do Sudeste (SOBRAL et al., 2006). Ela ocorre preferencialmente em solos muito úmidos, sendo classificada como uma arvoreta de 3 a 10 metros de altura, de 5 a 20 cm de diâmetro, de tronco curto, casca marrom e áspera, ramos longos e arqueados formando uma copa grande, arredondada e aberta (KLEIN, 1984). O fruto maduro dessa espécie é

4 uma cápsula piriforme que se abre expondo as sementes, tornando-se atrativas para aves e outros dispersores, e devem estar relacionadas com a dispersão de sementes (PINTO et al., 2003). Além disso, é recomendada para o reflorestamento destinados à áreas de preservação (LORENZI, 2009) Dados climáticos Os dados climatológicos de temperatura e de precipitação foram obtidos na Estação Climatológica de Campo Bom (29º41 S e 51º03 W; alt. 25,8 m). O fotoperíodo foi proveniente do anuário interativo do Observatório Nacional (ON, 2014) disponível em: < Fenologia Foram selecionados e marcados 20 indivíduos adultos de Guarea macrophylla. As observações fenológicas foram realizadas em intervalos mensais durante nove meses de monitoramento, de junho de 2013 a fevereiro de 2014, observando as fenofases reprodutivas, consideradas floração (botão floral e antese) e frutificação, divididas em frutos imaturos (verdes amarronzados), frutos maturando fechados (cor vinho), frutos maduros (abertos, apresentando diásporos vermelhos livres para consumo) e frutos secos. Para a quantificação dos eventos fenológicos, foi utilizado o índice de atividade, método qualitativo que verifica a presença e a ausência da fenofase Correlações Foi realizada a correlação de postos de Spearman (r s ), em nível de significância de 5%, para verificar correlação entre a frequência de indivíduos em cada fenofase com a temperatura, precipitação e fotoperíodo, por meio do programa estatístico SPSS versão Os valores de referência que classificam as correlações são: 0 < r > 0,3 (fracas), 0,3 r < 0,6 (moderadas) e r 0,6 (fortes) e estão de acordo com Callegari-Jacques (2003). 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO 3.1. Dados climáticos A maior média de temperatura foi observada no mês de janeiro (26,5ºC) e a menor em julho (12,7ºC). A maior precipitação acumulada foi no mês de agosto (370,7mm) e a menor registrada em junho (97,2mm) (Figura 2). O fotoperíodo variou entre 10,24h em junho e 14,04h em dezembro.

5 Figura 2 Temperatura média mensal e precipitação total acumulada entre junho de 2013 e fevereiro de 2014, no município de Campo Bom, RS. As colunas indicam a precipitação e a linha a temperatura. Fonte: Estação Climatológica de Campo Bom, RS. 3.2 Floração e frutificação Todos os indivíduos da população demonstraram capacidade reprodutiva, apresentando flores e frutos ao longo do monitoramento. A floração ocorreu duas vezes ao longo do período de observação, iniciando-se em outubro de 2013 com 100% dos indivíduos apresentando botões florais e 90% com flores abertas (antese) no mês subsequente, voltando a apresentar botões florais em janeiro de 2014 e flores abertas em fevereiro (Figura 3). Dados qualitativos pretéritos de 30 anos atrás registraram a floração de G. macrophylla de outubro a fevereiro, com maior frequência entre novembro e dezembro, (KLEIN, 1984). Comparando o período de floração da população com um monitoramento realizado há 18 anos, da mesma espécie, executado em três tipos de floresta atlântica do sudeste do Brasil (BENCKE & MORELLATO, 2002) foi observado que os indivíduos apresentaram flores abertas no mesmo período do presente estudo.

6 Figura 3 - Eventos reprodutivos de Guarea macrophylla entre junho de 2013 e fevereiro de 2014, em remanescente de floresta atlântica no município de Campo Bom, RS. Floração: BF - botão floral, ANT antese. Frutificação: FI - fruto imaturo, FMfech - fruto maturando fechado, FMabert - fruto maturando aberto, FS -fruto seco. Os frutos imaturos foram observados de junho a setembro (20 a 55% dos indivíduos apresentando a fenofase) e com frequência máxima de janeiro a fevereiro (100%) (Figura 3). Não houve relação dessa fenofase com os fatores climáticos analisados. A maturação dos frutos, com eles ainda fechados, também foi constante, com maior número de indivíduos apresentando a fenofase entre junho e setembro (95-100%) (Figura 3). Os frutos maturando fechados se relacionaram negativamente com temperatura (r= -0,89, P < 0,001) e com fotoperíodo (r= -0,80, P < 0,001). Essa relação forte e inversa indica que o desencadeamento de grande parte dos indivíduos apresentando frutos maturando fechados ocorre quando a temperatura está mais baixa e quando o dia tem menos horas de luz (inverno). Alvim (1964) sugere que à medida que aumenta a distância da região equatorial existe uma maior relação entre as plantas tropicais e a radiação solar. Os frutos abriram e deixaram os propágulos disponíveis para os dispersores, entre setembro e dezembro, variando de 30 a 80% dos indivíduos da população apresentando frutos maturando abertos (Figura 3). Nenhum evento climático relacionou-se com essa fenofase. A mesma espécie em floresta de restinga e de planície em São Paulo apresentou frutos maduros abertos entre julho-setembro e abril-maio, respectivamente (BENCKE & MORELLATO, 2002), ocorrendo antecipadamente em relação ao presente estudo, embora o período de floração tenha sido o mesmo. A

7 falta de sincronia entre as populações de São Paulo e do presente estudo pode estar relacionada ao fato da região das florestas do sudeste ter uma estação superúmida, que ocorre de outubro a abril, com precipitações médias de 258 mm mensais. Os frutos secos foram constantes durante o período observado, e na maior parte dos meses, com baixa frequência (5 a 30%), com exceção do mês de outubro, que 75% dos indivíduos apresentavam a fenofase, em consequência da deiscência dos frutos maduros que iniciou no mês anterior a esse pico de frequência (Figura 3). 4. CONSIDERAÇÕES FINAIS Com esses resultados nota-se que a floração mantém o mesmo período de ocorrência de registros pretéritos disponíveis na literatura. Em espécies tropicais, além dos fatores climáticos, a floração pode ser explicada como resultado das interações entre fatores climáticos, edáficos e bióticos (BORCHET, 1983). Talora & Morellato (2000) sugeriram que a regulação da época de floração das espécies pode estar relacionada com a polinização das mesmas. A frutificação da espécie ocorreu em todos os meses observados. Quando esse evento demonstra-se constante ao longo de um período monitorado, em regiões que não possuem um período seco definido, onde ocorrem chuvas distribuídas ao longo de todo o ano, sugere que esses locais oferecem condições apropriadas para o desenvolvimento do fruto (TALORA & MORELLATO, 2000; BAUER et al., 2012), assim como observado para o presente estudo. Além disso, pelo clima local, é esperado que a temperatura e o fotoperíodo sejam as variáveis ambientais que mais influenciem o desencadeamento dos eventos fenológicos quando comparadas com a precipitação. Agradecimentos À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e à Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul (FAPERGS) pela concessão de bolsas de estudo ao primeiro, segundo e terceiro autor, respectivamente. REFERÊNCIAS ALENCAR, J. C. A.; ALMEIDA, R. A.; FERNANDES, N. P. Fenologia de species florestais em floresta tropical úmida de terra firme na Amazônia Central. Acta Amazônica, v.9, n.1, p , BENCKE, C. S. C.; MORELLATO, L. P. C. Estudo comparativo da fenologia de nove espécies arbóreas em três tipos de floresta atlântica no sudeste do Brasil. Revista Brasileira de Botânica, v.25, n.2, p , BORCHERT, R. Phenology and control of flowering in tropical trees. Biotropica, v.15, p , CALLEGARI-JACQUES, S. M. Bioestatística: princípios e aplicações. Porto Alegre: Artmed, 255 p HAMPE, A. Plants on the move: The role of seed dispersal and initial population establishment for climate-driven range expansions. Acta Oecologica, v.37, p , IPCC. Climate Change: Impacts, Adaptation and Vulnerability. In: PARRY, M. L.; CANZIANI, O. F.; PALUTIKOF, J. P.; VAN DER LINDEN, P. J.; HANSON, C. E. (eds.) Contribution of Working Group II to the Fourth Assessment Report of the IPCC. Cambridge University Press,

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