FUNDAMENTOS ECOLÓGICOS PLANEJAMENTO RAD

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1 FUNDAMENTOS ECOLÓGICOS IMPORTANTES PARA O PLANEJAMENTO RAD Departamento de Engenharia Florestal/DEF Lab. de Conservação de Ecossistemas e Recuperação de Prof. Israel Marinho Pereira imarinhopereira@gmail.com

2 SUCESSÃO ECOLÓGICA: SUBSTITUIÇÃO GRADUAL DE ESPÉCIES ATÉ O ESTABELECIMENTO DE UMA COMUNIDADE CLÍMAX (EQUILIBRADA) ESPECIMES (PIONEIROS) SERES (INTERMEDIÁRIOS) CLÍMAX (EQUILÍBRIO) Chegada de pioneiros Aparecimento, extinções e alterações na abundância de populações Estabilidade composição comunidades na das LÍQUENS MUSGOS FLORESTA ( ) ALGAS X FUNGOS ( ) ERVAS GRAMÍNEAS ARBUSTOS

3 COMO PODE OCORRER? Resumindo... Processo de recuperação da forma e da função que consiste em alterações graduais, ação contínua dos fatores ambientais sobre os organismos e da reação destes últimos sobre o ambiente.

4 PROCESSO DE SUCESSÃO Processo complexo: Grande número de espécie; Modificações ambientais diferenciadas; Comportamento diferenciado frente as modificações ambientais.

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6 SUCESSÃO PRIMÁRIA Estabelecimento de seres vivos em um meio nunca antes povoado. Ex: Lava vulcânica recém-solidificada Colonizaçãol i ã de rochas nuas; Lagos formados por retração de geleira.

7 SUCESSÃO SECUNDÁRIA Inicia-se em área já habitada, após a ocorrência de perturbações, e é influênciada pelo tipo de comunidade pré-existente. Ocorre em áreas desnudadas. d d Ex: Enchentes, desmatamento enchentes, queda de árvores, incêndios, áreas agrícolas ou pastagens degradadas abandonadas.

8 RESULTADO DA SUCESSÃO FLORESTAL - Estabilização do meio físico e da comunidade; - Aumento da complexidade estrutural e funcional do ecossistema; CLÍMAX

9 Exemplo de Sucessão primária ROCHA NUA Liquens Samambaias e musgos Mudanças completas na composição da comunidade e nas características do solo Arbustos Floresta em clímax: estável, madura.

10 Sucessão secundária: surge em um meio anteriormente povoado, que sofreu alterações de caráter natural ou antropogênico, cujas comunidades vão sendo substituídas em função da variável tempo. O processo inicia-se quando a vegetação de uma área foi parcial ou totalmente removida após um distúrbio natural ou antrópico;

11 CAUSAS DA SUCESSÃO SECUNDÁRIA Perturbação: Qualquer evento que rompe a estrutura do ecossistema, da comunidade ou da população proporcionando alterações na disponibilidade de recursos, disponibilidade de substrato ou ambiente físico: Fluxo de lava Ciclones Incêndios Inundações Queda de árvores e ramos

12 Mas existe um solo bem desenvolvido, ou mesmo um banco de propágulos (sementes e partes vegetativas vivas) da comunidade anterior para recomeçar o processo. OutrosO exemplos: Processo de sucessão em plantações e pastagens; Florestas t após corte raso ou incêndios e clareiras surgidas nas florestas devido à morte equeda de grandes árvores;

13 A maior parte da vegetação das zonas tropicais i do mundo é constituída por vegetação secundária, devido ao intenso ritmo de devastação das áreas primárias; A floresta tropical apresenta um padrão sucessional em forma de mosaico, onde coexistem áreas ricas em espécies nativas de diferentes grupos ecológicos, com áreas desprovidas de vegetação arbórea.

14 FATORES DETERMINANTES DA S. SECUNDÁRIA A Sucessão secundária pode ser rápida ou lenta, sendo esta velocidade influenciada por uma conjunto de fatores: - Tamanho da clareira: Qto > mais lenta sucessão - Composição florística remanescente: presença de banco de sementes, indivíduos remanescentes ou capacidade de rebrota favorecem uma rápida sucessão. Qdo isso não existe a sucessão passa a depender exclusivamente de propágulos vindos de outros lugares. - Proximidade da fonte de propágulos: Qto mais próximo mais rápido a sucessão. Áreas de mineração Áreas destinadas a RAD A matriz vegetacional em que a AD está inserida Recuperação em matriz de monocultura

15 - Mecanismos de dispersão de sementes: tipo de síndrome e capacidade d de chegar até a AD. - Tipo e intensidade do distúrbio: dependendo do tipo ou intensidade pode influenciar na sucessão permitindo-a ocorrer de modo natural ou necessitando de intervenção antrópica. Ex: Sucessão do Cerrado pós fogo e cultivos agrícolas. A maior dificuldade em recuperar AD ocorre quando o solo foi degradado, através da eliminação de suas camadas superficiais, compactação excessiva e erosão acentuada. - Predação de sementes e plântulas: ataque aos bancos C ti ã i t ífi d t - Competição interespecífica: pode atrasar o processo de sucessão (crescimento mais lento)

16 MODELOS DE SUCESSÃO ECOLÓGICA APLICADO A RAD Connel e Slatyer (1977) propuseram três modelos descrevendo diferentes mecanismos que podem explicar as mudanças ocorridas ao longo de um processo sucessório. Modelo Facilitador: As espécies de início da sucessão (pioneiras) podem alterar de tal forma as condições, ou a disponibilidade de recursos de um habitat que a entrada de novas espécies torna-se possível.

17 Espécies Pioneiras Alteram as Habitat mais Surgem novas condições e os favorável espécies recursos

18 As espécies tardias poderiam chegar e estabelecer-se logo no sistema, porém a dispersão de seus propágulos e seu crescimento seria muito mais lenta do que o das pioneiras; O modelo da tolerância pode explicar a sucessão secundária observada em campos abandonados.

19 Modelo Inibidor: Contrariamente ao processo de facilitação, algumas espécies inibem mudanças futuras e impedem a entrada de outras espécies na seqüência. As espécies tardias se acumulam gradativamente, e repõem as pioneiras somente quando elas morrem.

20 Comunidade proclímax: Quando o clímax dificilmente é atingido em certa área devido a distúrbios persistentes como: erosão; vento; pastoreio; cultivo da terra; e corte seletivo de árvores.

21 Composição da comunidade clímax: depende das propriedades físicas do habitat local e do clima da região; Estudos de dinâmica sucessional Necessitam de levantamentos periódicos de maneira a fornecer dados que permitam conhecer os padrões de comportamento das espécies nas comunidades;

22 Mecanismos de sucessão e regeneração natural Ocorrência de clareiras; Banco de sementes; Banco de plântulas; Chuva de sementes.

23 GRUPO ECOLÓGICO Conceito criado de acordo com o comportamento das espécies florestais nos processos de sucessão ecológica, que ocorre por meios naturais quando surgem clareiras na floresta tropical por queda ou morte de árvores. Tal mecanismo é responsável pela auto-renovação das florestas tropicais, com a cicatrização de locais perturbados ou clareiras que surgem a cada instante em diversos pontos da mata.

24 GRUPOS ECOLÓGICOS OU CATEGORIAS SUCESSIONAIS: As florestas tropicais são como mosaicos complexos, onde machas com diferentes com diferentes estruturas e composição ocorrem lado a lado e se relacionam. - Quais são? - Quais as suas características?

25 TOLERÂNCIA É o termo que expressa a relativa capacidade de uma árvore para competir sob condições de pouca iluminação e elevada competição radicular. Espécies tolerantes: se reproduzem e formam dosséis na sombra, debaixo das copas das árvores menos tolerantes e inclusive debaixo de sua própria sombra.

26 Espécies intolerantes: se reproduzem com êxito somente quando se encontram em área aberta ou o dossel de copas é muito ralo. Para as florestas tropicais as espécies pertencentes às diferentes fases do processo de sucessão são classificadas em três grupos: pioneiras, secundárias e clímax. Em outra denominação, muito usada atualmente as secundárias e clímax são classificadas como clímax exigentes de luz e clímax tolerantes à sombra, respectivamente.

27 TABELA 1 Característica das espécies de acordo com o grupo ecológico. Onde: anemo = anemocórica, zoo= zoocórica, auto = autocórica; orto= ortodoxas, reca = recalcitrantes

28 Grupos Ecológicos Características Secundárias Secundárias Pioneiras Iniciais Tardias Climáticas Crescimento muito rápido rápido médio lento ou muito lento Madeira muito leve leve mediamente dura dura e pesada Tolerância à sombra muito intolerante intolerante intolerante no estágio juvenil tolerante Altura das árvores 20 a 30 (alguns até 30 a 45 (alguns até 4 a (m) 50) 60) Regeneração banco de sementes banco de plântulas banco de plântulas banco de plântulas ampla (zoocoria: restrita (gravidade); alta diversidade ampla (zoocoria: ampla (zoocoria: Dispersão de principalmente pelo de animais); poucas espécies de grandes animais); sementes vento pelo vento, a animais); pelo vento, restrita (gravidade) grande distância Tamanhos de frutos e sementes pequeno Dormência das induzida (foto ou sementes termorregulada) Idade da 1. prematura (1 a reprodução (anos) 5) Tempo de vida muito curto (anos) (menos de 10) Ocorrência capoeiras, bordas de matas, clareiras médias e grandes a grande distância médio sem prematura (5 a 10) pequeno à médio mas sempre leve sem relativamente tardia (10 a 20) curto (10 a 25) longo (25 a 100) florestas secundárias, bordas de clareiras, clareiras pequenas Adaptado de Ferreti et al (1995 e Barbosa (2000) florestas secundárias e primárias, bordas de clareiras e clareiras pequenas, dossel floresta e subbosque grande e pesado inata (imaturidade do embrião) tardia (mais de 20) Muito longo (mais de 100) florestas secundárias em estágio avançado de sucessão, florestas primárias, dossel e sub-bosque

29 Chuva de Sementes Representa as sementes que chegam ao solo através de mecanismos de dispersão e que ainda não foram incorporadas ao banco de sementes do solo (Martinez-Ramos & Soto-Castro 1993).

30 Origem dos propágulos Próprio local (autóctones) Outras localidades (alóctones) Importância da fauna na dispersão Sindrome de dispersão em florestas tropicais 60 a 90% das sementes são dispersas via zoocórica Relação entre as plantas e os animais Processo de conexão entre as áreas Importância das aves frugivoras

31 Distância das áreas da fonte produtora Quanto maior a distância menor será o número de sementes presentes na chuva de sementes Quanto maior a distância maior será a probabilidade de recrutamento (Wijdeven & Sander, 2000).

32 As funções da chuva de sementes Formação do banco de plântulas Formação do banco de sementes Fonte de propágulos para a regeneração natural

33 Banco de plântulas

34 A CHUVA DE SEMENTES NA RAD Chegada de sementes colonização Formar novo banco de sementes do solo Geralmente recebem sementes em pouca quantidade Considerada o principal fator limitante da regeneração de áreas degradadas Condição agravada pela distância de fragmentos florestais distância i diversidadeid d equantidade d desementes dispersores ausentes

35 Estratégias para incrementar a chuva de sementes na área em recuperação MANUTENÇÃO DOS DISPERSORES NA ÁREA: escolha de espécies oferta de alimento e abrigo poleiros para forrageio e descanso Técnicas de Restauração

36 Transposição da chuva de sementes: Alimenta o banco de sementes local e iniciai i uma entrada mensal de material il genético que no futuro poderá garantir os recursos de forma distribuída no tempo

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38 ASPECTOS ECOLÓGICO DO BANCO DE SEMENTES E SEU PAPEL NA RESTAURAÇÃO DE ÁREAS DEGRADADAS

39 Banco de Sementes do Solo Agregado de sementes não germinadas potencialmente capazes de substituir plantas adultas (Grime (1989); É um depósito de elevada densidade d de sementes de várias espécies em estado de latência, contendo, principalmente, espécies pioneirasdalling i et al. (1998).

40 Importância do banco sementes Importante fonte de propágulos Estabelecimento de populações Manutenção M t ã da diversidade id d de espécies Recrutamento de novos indivíduos em fases iniciais da sucessão (Tekle & Bekele, 2000).

41 Estratégias: Germinação rápida Formação de banco de sementes

42 BANCO DE SEMENTES Sementes viáveis no solo e na serapilheira Etd Estado de ltê latência Sistema dinâmico chuva de sementes

43 Dinâmica de sementes no banco

44 Dispersão de sementes Filtro histórico Barreiras geográficas Filtro fisiológico Capacidade de se manter viável no banco Filtro biótico Predação, doenças Banco de sementes

45 GRUPOS DE SEMENTES Recalcitrantes: grandes, altas taxas de metabolismo e respiração, não sobrevivem sob condições secas ou de alta umidade, viabilidade curta. Ortodoxas: pequenas, com baixas taxas de metabolismo e respiração, sobrevivem a baixa umidade e temperatura, maior viabilidade banco de sementes.

46 Evolução das sementes permanecer ou não no banco. Para permanecer característica de dormência (não germinar e manter a viabilidade). Vantagem ecológica reduzir a probabilidade das sementes germinarem em períodos inadequados ao seu desenvolvimento.

47 MECANISMOS RESPONSÁVEIS PELA DORMÊNCIA Tegumento duro ou impermeável Embrião fisiologicamente imaturo Substâncias inibidoras (ácido abscísico) Embrião dormente - sementes de árvores e arbustos e algumas herbáceas da zona temperada, espécies lenhosas Combinação de causas

48 FATORES QUE QUEBRAM DORMÊNCIA Flutuações da temperatura impermeável) (tegumento Estratificação f ã (embrião fisiologicamente imaturo) Choque térmico (embrião dormente) Água (substâncias inibidoras) Luminosidade (fotoblásticas positivas) Microorganismos (tegumento duro) Trato digestivo de animais

49 TIPOS DE BANCO DE SEMENTES Transitórios: com sementes que germinam dentro de um ano após o início da dispersão. Persistentes: com sementes que permanecem no solo por mais de um ano reserva do potencial genético acumulado.

50 LONGEVIDADE DAS SEMENTES Sementes permanecem viáveis enterradas no solo por períodos consideráveis. Beal (1879) 50 sementes de 20 espécies 100 anos depois 21 sementes viáveis de Verbascum blattaria 1 semente de V. thapsus 1 semente de Malva rotundifolia

51 FUNÇÕES DO BANCO DE SEMENTES Manutenção da diversidade genética nas comunidades e populações. Recolonização natural da vegetação em ambientes perturbados. Promoção da sucessão ecológica. Plântulas emergentes reduzem a erosão e a perda de nutrientes. Alimento para animais (Bracatinga).

52 AÇÃO DO BANCO DE SEMENTES EM AÇÃO DO BANCO DE SEMENTES EM ÁREAS DEGRADADAS POR FOGO

53 Áreas de depleção flutuações sazonais do nível da água

54 Esquema de Amostragem do Banco de sementes do solo