Ecologia de Campo na Ilha de Santa Catarina

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2 ISBN Programa de Pós-Graduação em Ecologia Ecologia de Campo na Ilha de Santa Catarina Organizadores: Eduardo Vetromilla Fuentes Mônica Hessel Malva Isabel Medina Hernández Florianópolis Universidade Federal de Santa Catarina 2012

3 Programa de Pós-Graduação em Ecologia CCB - UFSC Copyright 2012 PPG Ecologia UFSC Impresso no Brasil / Printed in Brazil Diagramação: Eduardo Vetromilla Fuentes Foto da capa: Mônica Hessel (Dendropsophus microps na Lagoa do Peri) Revisão: Autores e organizadores Catalogação na fonte pela Biblioteca Universitária da Universidade Federal de Santa Catarina E19 Ecologia de campo na Ilha de Santa Catarina / organizadores: Eduardo Vetromilla Fuentes, Mônica Hessel, Malva Isabel Medina Hernández. Florianópolis : Universidade Federal de Santa Catarina. Programa de Pós-Graduação em Ecologia, p. : il., tabs., grafs., mapas ISBN: Lagoa do Peri(SC)- Pesquisa. 2. Ecologia 3. Pesquisa ecológica Lagoa do Peri(SC). I. Fuentes, Eduardo Vetromilla. II. Hessel, Mônica. III. Hernández, Malva Isabel Medina. CDU: Programa de Pós-Graduação em Ecologia Centro de Ciências Biológicas UFSC Campus Universitário Trindade Florianópolis, SC, Brasil CEP poseco@ccb.ufsc.br

4 Programa de Pós-Graduação em Ecologia Universidade Federal de Santa Catarina Centro de Ciências Biológicas

5 Ecologia de Campo na Ilha de Santa Catarina PPG Ecologia UFSC 2011 INFLUÊNCIA DE CLAREIRAS HIERÁRQUICAS CAUSADAS POR Schizolobium parahyba (Vellozo) Blake NA COBERTURA VEGETAL DE UMA ESPÉCIE CO-OCORRENTE EM FLORESTA OMBRÓFILA DENSA Introdução NAKAMURA, Eliane Mitie BAPTISTA, Itamê Karpinski GERZSON, Natália Dozza SILVA, Pedro Giovani da REIS, Mauricio Sedrez dos PERONI, Nivaldo A sucessão ecológica pode ser considerada como o conjunto de transformações gradativas que ocorrem na composição e na estrutura de uma comunidade vegetal ao longo do tempo (RICKLEFS, 2010). Basicamente, existem dois tipos de sucessão ecológica, primária e secundária. Na sucessão primária há o estabelecimento e desenvolvimento de comunidades vegetais em hábitats recémformados e sem colonização prévia, e na secundária, a sucessão ocorre a partir de uma perturbação na comunidade (RICKLEFS, 2010). No processo de sucessão vegetacional algumas espécies herbáceas vão sendo substituídas por árvores pioneiras que ao longo do tempo acabam promovendo o fechamento do dossel. Esse processo diminui a disponibilidade de luz nos estratos mais baixos, favorecendo o estabelecimento de espécies vegetais tolerantes à sombra (CHAZDON, 2008). Segundo Whitmore (1996), a intensidade da luminosidade é um dos principais fatores que controla as condições microclimáticas nos estratos inferiores do sub-bosque. Em ecossistemas florestais, a queda de grandes galhos ou árvores resulta na abertura de clareiras naturais (perturbação), as quais podem iniciar um processo de sucessão dentro da floresta, o que mantêm a heterogeneidade do ambiente (DENSLOW, 1980; MARTÍNEZ- RAMOS, 1985). As clareiras são consideradas peças-chave para o entendimento da estrutura e dinâmica de ecossistemas florestais (HUBBELL; FOSTER, 1986), sendo um mecanismo importante de regeneração e de manutenção da diversidade florística (HARTSHORN, 1980; BROKAW, 1982; TERBORGH, 1992; DENSLOW; HARTSHORN, 1994; TABARELLI, 1994). 69

6 As clareiras podem ser formadas por diferentes processos que estão associados a distúrbios naturais (ventos e chuvas fortes), os quais promovem uma série de alterações microclimáticas, como o aumento da temperatura e luminosidade, diminuição da umidade e maior exposição ao vento da vegetação de sub-bosque (BROKAW, 1982; SPIES; FRANKLIN, 1989; WHITMORE, 1989; NICOTRA; CHAZDON; IRIARTE, 1999). Estas novas condições microclimáticas nas clareiras podem favorecer o estabelecimento e a permanência de espécies vegetais pioneiras e heliófitas no interior da floresta (BROKAW, 1982; BROWN, 1993). No sul do Brasil, o comportamento decíduo (queda de folhas e pequenos galhos) de muitas espécies está associado às variações acentuadas na temperatura (LIEBSCH; ACRA, 2004; FIGUEIREDO-FILHO et al., 2005; SONEGO; BACKES; SOUZA, 2007; DELLA-NORA; SILVA; MARTINI, 2010), ocorrendo principalmente durante o inverno e o início da primavera. Isto resulta no aumento da luminosidade no sub-bosque, gerando condições de estresse para as plântulas que se desenvolvem em áreas de deciduidade do que para os indivíduos que estão sob dossel de árvores não-decíduas. A queda de folhas também fornece um aporte nutritivo que pode facilitar o estabelecimento de plantas nestas novas clareiras formadas (LIMA, 2005). A espécie Schizolobium parahyba (Vellozo) Blake (Caesalpinaceae), comumente conhecida como garapuvú ou guapuruvú, é uma espécie decidual, heliófita, de crescimento rápido, copa ampla e larga, que ocorre no sul do Brasil em Floresta Estacional Decidual e Floresta Ombrófila Densa (CORDERO; BOSHIER, 2011; IPEF, 2011; ORWA et al., 2011). Por ser uma árvore de grande porte (15-20 m de altura) com hábito de queda total de suas folhas durante o período de baixas temperaturas (RIZZINI, 1971; MAIXNER; FERREIRA, 1978), ela é uma importante espécie que aumenta a luminosidade no sub-bosque, o que pode favorecer a ocorrência de outras espécies vegetais também pioneiras e heliófitas. Por ser uma espécie heliófita pioneira, o estabelecimento de S. parahyba ocorre em clareiras e sua decidualidade promove distintas condições de luminosidade dentro da floresta (LORENZI, 1992). Assim, supõem-se que possa haver uma hierarquia de clareiras, ou seja, a queda de folhas ao longo dos anos pode ocasionar a formação intermitente de novas clareiras sob seu dossel, resultando em

7 Ecologia de Campo na Ilha de Santa Catarina PPG Ecologia UFSC 2011 variações de intensidade luminosidade, e com isso promover o favorecimento de outras espécies heliófilas, fato este importante para a compreensão de sucessão ecológica dentro de florestas. No estudo de Aued et al. (2012, em preparação), os autores avaliaram a dinâmica da comunidade vegetal sob a copa de garapuvú em área de floresta ombrófila densa, e verificaram que entre todas as espécies, Piper umbellatum Linnaeus (Piperaceae) teve ocorrência de 91,6% nas unidades amostrais dentro da área de clareira provocada pela queda de folhas de S. parahyba, quando comparada com áreas controle sem a presença desta espécie. Dessa forma, foi formulada a seguinte pergunta: existe influência das variações de luminosidade sob garapuvú na cobertura vegetal de P. umbellatum sob a espécie? As hipóteses testadas foram: i) clareiras sob garapuvú, em áreas com sucessão avançada, possuem menor cobertura de P. umbellatum; ii) a queda das folhas do garapuvú permitem maior incidência de luminosidade dentro da floresta, assim proporcionando uma maior cobertura de P. umbellatum. Material e métodos Coleta e análise de dados Para a realização deste estudo foram selecionados duas áreas localizadas no Parque Municipal da Lagoa do Peri (PMLP), no morro a noroeste da lagoa (na Trilha do Saquinho) que foram classificadas como: 1 Sucessão em estágio avançado: localizada próxima ao topo do morro; com a presença de árvores de maior porte, e estrutura vertical arbórea mais bem definida, além da presença de espécies de estágios mais avançados de sucessão como Euterpe edulis Martius (palmiteiro), indicando ser uma área menos perturbada. 2 Sucessão em estágio médio: localizada próxima à lagoa; sem estruturação vertical, com elevada ocorrência de lianas e árvores de médio a grande porte típicas de estágios iniciais de sucessão como a embaúba (Cecropia sp.). Durante percurso pela Trilha do Saquinho, dentro da floresta, foram avistados e selecionados seis indivíduos de S. parahyba em cada área, respeitando o mínimo de cinco metros de distância da Trilha. 71

8 Indivíduos que estavam próximos entre si (copas em contato) não foram avaliados. Para cada indivíduo, de acordo com as coordenadas geográficas (norte, sul, leste e oeste), foram selecionados quatro pontos, distantes cinco metros de cada indivíduo. Em cada um dos quatro pontos, foram utilizados quadrados de 1 m² para a estimativa visual da cobertura de P. umbellatum, onde se utilizou a escala de estimativa de cobertura vegetal de de Braun- Blanquet (FELFILI et al., 2011). Com o uso de um densiômetro florestal esférico de Lemmon, Modelo C, foi estimado a porcentagem de cobertura vegetal do dossel em cada quadrado. A luminosidade foi estimada a partir da porcentagem de abertura do dossel e, consequentemente, uma medida indireta de intensidade luminosa. Também utilizou-se um fator de correção para ajustar os dados de luminosidade. A altura, o comprimento e a largura da copa de cada indivíduo foram medidos com o auxílio de uma trena digital a laser. Utilizamos uma fita métrica para medirmos a circunferência à altura do peito (1,30 m) (CAP). Foram realizadas análises de estatística descritiva com os dados de altura média das árvores amostradas e a cobertura de P. umbellatum. Para comparar a cobertura de P. umbellatum nas duas áreas foram feitas análises de variância, considerando o fator porcentagem de luminosidade como variável resposta e os dois locais como tratamentos. A relação entre a porcentagem de luminosidade e a cobertura média de P. umbellatum foi testada através de uma análise de regressão linear. Também foi utilida esta mesma análise para avaliar a influência da altura dos garapuvús na cobertura vegetal de P. umbellatum. As análises foram realizadas no programa STATISTICA 7 (STATSOFT, 2004). Resultados e discussão A média de porcentagem de cobertura vegetal de P. umbellatum na área 1 (estágio sucessional avançado) foi 7,13% ± 11,34, enquanto que na área 2 (estágio sucessional médio) foi de 33,4% ± 21,57. Existe claramente uma diferença significativa de cobertura de P. umbellatum entre as duas áreas (F (1;46) = 13,280; p = 0,00068; Fig. 1), sendo que a área 2 apresenta maior porcentagem de cobertura de P. umbellatum. A maior cobertura de P. umbellatum na área de estágio sucessional

9 Ecologia de Campo na Ilha de Santa Catarina PPG Ecologia UFSC 2011 médio pode-se dever ao fato da área estar mais aberta, isto é, com presença de mais clareiras ocasionadas por S. parahyba; assim, há mais permeabilidade de luz nos espaços. Segundo Gandolfi, Joly e Rodrigues (2007), a clareira formada por árvores do dossel pode ter papel importante no estabelecimento e desenvolvimento de plantas em estratos inferiores, no caso, de P. umbellatum sob as copas de S. parahyba. Figura 1. Médias e erros-padrão da porcentagem de cobertura de Piper umbellatum nas áreas estudadas no Parque Municipal da Lagoa do Peri, Florianópolis, SC. Onde: 1 = área de estágio sucessional avançado; 2 = área de estágio sucessional médio Na análise da porcentagem de luminosidade, ocorreu um outlier, referente ao primeiro indivíduo de garapuvú amostrado, localizado na área 1. Isto pode se dever a um erro de medição do pesquisador que aferiu esta variável. Assim, os dados desta árvore, quanto à luminosidade, foram desconsiderados, devido à discrepância dos mesmos em relação à média dos demais. Considerando esse fato, a média da porcentagem de luminosidade (estimada e corrigida) da área 1 é de 4,45% ± 0,99, enquanto que na área 2, a média é de 4,22% ± 1,33. Com esses valores podemos observar uma maior variação de luminosidade na área 2; isso pode ser um indicativo de 73

10 heterogeneidade ambiental (quanto à riqueza de espécies, p.e.) desta área em estágio médio de sucessão ecológica, visto que a luminosidade é um fator influenciado pela formação de clareiras naturais, e estas contribuem na manutenção da heterogeneidade florestal (HARTSHORN, 1980; BROKAW, 1982; TERBORGH, 1992; DENSLOW; HARTSHORN, 1994; TABARELLI, 1994). Com relação à mudança da cobertura de P. umbellatum em função da porcentagem de luminosidade provocada por variações nas clareiras sob garapuvú, demonstra-se, pela análise de regressão linear que, apesar de o teste não acusar significância estatística, e de um baixo poder explicativo, existe uma tendência (y = 11, ,4842*x; r 2 = 0,0191; r = 0,1382; p = 0,6853; Fig. 2) de que a cobertura de P. umbellatum varie em função da incidência de luminosidade. Figura 2. Análise de regressão linear da média de cobertura de Piper umbellatum em relação à porcentagem de luminosidade (r 2 = 0,0191; p = 0,6853) nas duas áreas estudadas no Parque Municipal da Lagoa do Peri, Florianópolis, SC. Onde: 1 = área de estágio sucessional avançado); 2 = área de estágio sucessional médio A formação de clareiras acarreta em alterações no microclima (tais como a condição de luminosidade), os quais podem favorecer espécies pioneiras (BROKAW, 1982; BROWN, 1993), no caso, a pioneira P. umbellatum. Dessa forma, a queda periódica das folhas de garapuvú

11 Ecologia de Campo na Ilha de Santa Catarina PPG Ecologia UFSC 2011 resulta em variações de luminosidade pela formação hierárquica e intermitente de novas clareiras no sub-bosque (LORENZI, 1992), possibilitando o estabelecimento de espécies como P. umbellatum. As árvores de S. parahyba na área 1 apresentaram altura média de 16,8 m ± 1,26; na área 2, a altura média foi de 15,4 m ± 1,72. Não foi observada correlação significativa entre as variáveis altura de S. parahyba e a cobertura média de P. umbellatum (y = 110,753-5,597*x; r 2 = 0,1912; r = -0,4372; p = 0,1552; Fig. 3), porém podemos observar uma tendência de uma relação inversa entre estas variáveis. Figura 3. Análise de regressão linear da média de cobertura de Piper umbellatum em relação à altura de Schyzolobium parahyba (r 2 = 0,1912; p = 0,1552) nas duas áreas estudadas no Parque Municipal da Lagoa do Peri, Florianópolis, SC. Onde: 1 = área de estágio sucessional avançado); 2 = área de estágio sucessional médio Árvores mais altas permitem que outras espécies arbóreas consigam se desenvolver e assim se situar no sub-bosque; consequentemente, a persistência de luz no interior será menor. Além disso, no processo de sucessão, o estabelecimento de espécies arbóreas de grande porte promove o fechamento do dossel, contribuindo na diminuição da disponibilidade de luz nos estratos inferiores (CHAZDON, 2008). A área 1 apresentou árvores mais altas e 75

12 em campo foi possível observar claramente uma estrutura vertical arbórea bem definida, o que é um indicativo desta área se encontrar em um estágio sucessional mais avançado. Nesse quesito, o processo de sucessão da vegetação pode influenciar na cobertura de P. umbellatum, isso porque árvores mais altas de S. parahyba podem dar lugar a outras espécies vegetais que diminuam a disponibilidade de luz para P. umbellatum e com isso afetem sua permanência. Na área 2, em que as árvores medidas foram menores, a clareira que é formada com a queda das folhas de S. parahyba permite a manutenção de P. umbellatum. Os resultados obtidos neste trabalho, testando a influência do S. parahyba na cobertura de Piper umbellatum corroboram com Gandolfi, Joly e Rodrigues (2007). Os autores sugerem que a biodiversidade atual e futura de áreas de sub-bosque pode ser parcialmente determinada por diferentes níveis de permeabilidade criados pela formação de clareiras intermitentes. Funcionalmente o garapuvú parece influenciar na formação de clareiras hierárquicas e também a manutenção da diversidade biológica dentro do processo de sucessão. Em nosso estudo, a cobertura média de P. umbellatum sob a copa de garapuvú foi maior na área de sucessão média, e apresentou uma tendência de aumento conforme a maior incidência de luminosidade proporcionada pela queda das folhas de S. parahyba. Assim, a queda de folhas de garapuvú ao longo dos anos ocasiona a formação de clareiras hierárquicas, as quais alteram condições de luminosidade a favor de espécies pioneiras e heliófitas como P. umbellatum. Esse cenário constitui-se importante ao entendimento de processos de sucessão ecológica em florestas. Agradecimentos Agradecemos à FLORAM, aos funcionários do PMLP e à Prof a. Dr a. Malva Isabel Medina Hernández pelas contribuições para este trabalho. Referências bibliográficas AUED, A. W.; MENEZES, B. S.; CERETO, C. E.; DALTRINI NETO, C.; DORIA, J. G.; COSTA, L. A. R. Clareiras Intermitentes em Floresta Ombrófila Densa. In:

13 Ecologia de Campo na Ilha de Santa Catarina PPG Ecologia UFSC 2011 DORIA, J. G.; GIANUCA, N.; HERNÁNDEZ, M. I. M. (Orgs.) Ecologia de Campo no Parque Municipal da Lagoa do Peri. Florianópolis: Universidade Federal de Santa Catarina, 2011, p BROKAW, N. V. L. Treefalls: frequency, time, and consequences. In: LEIGHT-JR., E. G.; RAND, A. S.; WINDSOR, D. M. (Eds.). The Ecology of a Tropical forest: seasonal rythms and long-term changes. Washington, D.C.: Smithsonian Institute Press, 1982, p BROWN, N. The implications of climate and gap microclimate for seedling growth conditions in a Bornean lowland forest. Journal of Tropical Ecology, v. 9, p , CHAZDON, R. L. Chance and determinism in tropical forest sucession. In: CARSON, W. P.; SCHNITZER, S. A. (Eds.). Tropical Forest Community Ecology. Londres: Wiley-Blackwell, 2008, p CORDERO, J.; BOSHIER, D. H. Árboles de Centroamérica: un manual para extensionistas. Disponível em: < adc/downloads/capitulos_especies_y_anexos/schizolobium_parahyba.pdf>. Acesso em: 05 nov DELLA-NORA, E. L.; SILVA, F. F.; MARTINI, D. Z. Análise da dinâmica sazonal de fitofisionomias de floresta estacional decídua e floresta ombrófila mista com base em índices de vegetação ndvi-evi/modis. In: III Simpósio Brasileiro de Ciências Geodésicas e Tecnologias da Geoinformação, Recife. Anais... Recife: Ed. da UFPE, DENSLOW, J. S. Gap partitioning among tropical rain-forest trees. Biotropica, v. 12, n. 1, p , DENSLOW, J. S.; HARTSHORN, G. S. Treefall gap environment and forest dynamic process. In: MCDADE, L. A. et al. (Eds.). LA SELVA Ecology and Natural History of a Neotropical Rain Forest. Chicago: The University of Chicago Press, 1994, p FELFILI, J. M.; EISENLOHR, P. V.; MELO, M. M. R. F.; ANDRADE, L. A.; MEIRA NETO, J. A. A. Fitossociologia no Brasil: métodos e estudos de casos. vol. 1. Viçosa: Editora da UFV, 2011, 558 p. FIGUEIREDO-FILHO, A.; SERPE, E. L.; BECKER, M.; SANTOS, D. F. Produção estacional de serapilheira em uma floresta ombrófila mista na floresta nacional de Irati (PR). Ambiência, v. 1, n. 2, p , GANDOLFI, S.; JOLY, C. A.; RODRIGUES, R. R. Permeability-impermeability: canopy trees as biodiversity filters. Scientia Agricola, v. 64, n. 2, p ,

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