A dispersão das espécies de madeira. nas áreas alagáveis da floresta amazônica.

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1 A dispersão das espécies de madeira nas áreas alagáveis da Floresta Amazônica Jaqueline M. da Silva, Maurício Kritz, Laboratório Nacional de Computação Científica - LNCC , Petrópolis, RJ jmsilva@lncc.br, kritz@lncc.br 1 Introdução Várias das espécies de madeira que existem nas áreas alagáveis da floresta amazônica têm grande aceitação no mercado produtivo da região. Além disso, o processo de extração dessas espécies de madeira é feito de forma desenfreada e, na maioria das vezes, ilegal. Muitas vezes, a extração de algumas espécies ocorre exclusivamente para transportar outras espécies de madeira. Neste caso, os extratores usam as madeiras brancas como balsa para transportar as madeiras pesadas ao longo do rio até Manaus, onde as indústrias de madeira estão concentradas[11]. O alto critério de exigência imposto para corte, extração e registro das espécies selecionadas, pelo governo ocasionou na substituição dos tipos de madeiras visados pelo mercado produtivo. Esses critérios foram impostos numa tentativa de estabelecer planos rigorosos de manejo sustentável para a extração de madeiras. Por outro lado, uma característica peculiar das áreas alagáveis da floresta amazônica é o fato de que o pulso das águas é um fator que influencia o crescimento das variadas espécies madeireiras. Sendo assim, é importante conhecer bem a dinâmica das espécies arbóreas de cada região e os tipos de madeira encontrados nas mesmas estudando seu ciclo de vida e o processo de extração de forma mais detalhada para propor um plano de manejo sustentável para a região. O objetivo deste trabalho é estudar e analizar um modelo simples que representa a distribuição das várias espécies de madeira de crescem nas áreas alagáveis da floresta amazônica. 2 As áreas alagáveis da Floresta Amazônica As regiões alagáveis amazônicas, possuem uma variabilidade intrínseca, oscilando entre dois sistemas independentes: aquático e terrestre, nas águas baixas, e um sistema híbrido, aquático-terrestre, nas cheias. O pulso anual das águas não apenas provoca acréscimos e decréscimos na densidade das populações existentes, como também afeta seu ciclo vital, suas relações tróficas e aporta novas populações a estes sistemas [7, 1]. Por outro lado, a migração de populações humanas detentoras de outras culturas e tecnologias, altera hábitos e métodos de extração e produção, afetando seus sistemas produtivo e social, e em particular o processo de extração de madeiras. 2.1 O solo alagado O alagamento do solo tem um profundo efeito nos organismos que nele habitam, especialmente nas plantas, por serem sésseis [14]. A maioria das sementes de plantas terrestres que possuem alta taxa de germinação no solo, não germinam na água, visto que nessas condições, estas sementes perdem rapidamente a sua viabilidade. Dessa forma, a inundação da região influencia a germinação de sementes e o desenvolvimento de plântulas. A ativação dos processos fisiológicos necessários para a germinação requer condições que incluam um suprimento adequado de oxigênio. Entretanto, o alagamento do solo restringe a disponibilidade de oxigênio para o embrião, impedindo a germinação ou impondo dormência nas sementes de muitas espécies [4].

2 2.2 Os efeitos da inundação Na Amazônia Central, muitas espécies de árvores crescem em áreas de várzea, onde o período de inundação anual pode durar até 210 dias. Durante esse período, o solo é coberto por uma coluna d água que pode chegar até 10 m de altura, em média [6]. Sendo assim, a maioria das plântulas ficam completamente alagadas e adormecem ou morrem [10]. Com esse padrão de alagamento, sedimentação e textura do solo, as espécies se dispersam em zonas de vegetação ao longo do gradiente de inundação de forma diferenciada [9]. Além disso, devido a essas características distintas, existe uma grande diferença entre a flora de várzea e a de terra firme e apenas 18% das espécies de árvores são comuns aos dois ambientes [10]. Figura 1: Zona de Vegetação ao longo do Gradiente de Inundação - Imagem retirada de [10] 2.3 A população das árvores Diferentes adaptações e estratégias de sobrevivência relacionadas a características morfológicas, fenológicas e fisiológicas, ao longo do gradiente de inundação, não foram encontradas apenas entre as espécies arbóreas, mas também entre diferentes populações dentro da mesma espécie [9]. Comparações intraespecíficas entre o crescimento populacional nas áreas alagadas e nas florestas não alagadas de terra firme mostram diferenças claras entre as espécies já estudadas, embora ainda não tenha sido analisado se essas diferenças são fenotípicas ou genotípicas [9]. 2.4 Análise de anéis Devido à inundação regular, as áreas alagáveis induzem à formação diferenciada de anéis anuais nas árvores, possibilitando a análise do crescimento anual das espécies e da relação entre produtividade e fatores ambientais [9, 12]. A largura dos anéis está relacionada ao pulso de inundação e às variações climáticas [13, 8]. Existe uma fraca, porém significativa relação entre a largura dos anéis e a quantidade de precipitação durante o período de águas baixas; e uma relação mais forte entre o crescimento das árvores e o pulso de inundação [9, 13, 8]. A análise dos anéis das árvores também é usada para desenvolver modelos de previsão de crescimento, determinar o diâmetro mínimo, determinar ciclos de corte das espécies de madeira e como instrumento para a gestão das florestas baseado em critérios sustentàveis. A partir da estimação dos parâmetros de crescimento pode-se definir opções de gestão específicas para diferentes espécies de madeira [12, 3]. 3 Sustentabilidade Na bacia Amazônica, 60% a 90% da extração de madeira ocorre em áreas alagáveis e são favorecidas pelo baixo custo de registro e transporte [8]. Mais de 50 espécies de árvores são usadas pela população local, mas apenas poucas são comercialmente interessantes. O fácil acesso e o alto número de indivíduos de espécies por área são vantajosos [9, 2]. A compreensão das estratégias de adaptação das árvores é a base para modelar sua distribuição, seu crescimento, suas necessidades ecológicas para sobrevivência e regeneração. Sendo assim, com a estimação de parâmetros e o estudo de modelos de crescimento, temos uma base para modelar de gestão e conservação das espécies de árvores economicamente exploráveis nas áreas alagadas [9]. 4 Um modelo simples As florestas brasileiras exibem uma estrutura nas copas das árvores de tal forma marcante, que os ecólogos introduzem uma distinção entre as camadas, definindo níveis i de acordo com as alturas h medidas a partir da base e com os diâmetros D, medidos à altura do peito [5]: Níves Camadas h(m) D(cm) 1 serrapilheria 0 a a 1 2 árvores jovens 1.3 a 15 1 a 10 3 árv. de porte médio 15 a a 25 4 abóboda 25 a a 45 5 dossel 36 a 50 >45 Tabela 1: Classificação

3 Uma vez definida a escala (i = 1,...,5), podemos descrever as áreas alagáveis da floresta amazônica com as seguintes coordenadas: Quantidade de árvores λ n ; Espécie de árvore n; Escala de tamanho i; Par de coordenadas (p,l). Onde λ n é o número de troncos (por unidade de área) de uma determinada espécie de árvore n pertence a determinada escala de tamanho i e o par de coordenadas (p,l) definem a posição do tronco numa área considerada plana. A floresta será definida pelo cojunto de coordenadas (p, l, i), onde cada par de coordenadas espaciais {p,l} é classificado em um nível i e uma espécie λ n. 4.1 Equações diferenciais para a dinâmica Cada camada (i = 1,...,5) é descrita por duas equações diferenciais, uma associada à biomassa B i e a outra, ao número total de troncos N i referentes à camada particular i. 4.2 Evolução do número de troncos A variação no tempo do número de árvores do nível i por hectare se escreve: dn i dt = TN i 1 (P) TN i (P) M i (P) H i (P), (1) Aqui, TN i 1 (P) é a taxa de transição de árvores da camada i 1, enquanto TN i (P) é a taxa de transição de árvores que passam para o nível i + 1. Denotaremos por M i (P) a taxa de mortalidade das árvores nesse nível e H i a taxa de extração de madeiras. Nesta equação, as variáveis dependem do gradiente de inudação P. As transições devem ser ativadas quando atingirem a fronteira entre um nível e o adjacente superior. Definimos a ativação da transição pela diferença de diâmetros: DD i (P) MD i (P) D i (P) (2) onde MD i (P) é o diâmetro máximo do nível i e D i (P) é o diâmetro médio da árvore no instante em questão. Dessa forma, estabelecemos: Se DD i (P) > 0 TN i (P) = 0 Se DD i (P) 0 TN i (P) = XT i (P) = TS i (P).N i (P) Nessas condições, XT i (P) é o número de árvores por ano que passa do nível i para o nível i + 1. Isso se define, de forma mais adequada, através da taxa de transição por árvore TS i (P). O termo M i (P), em (1) é a taxa de mortalidade das árvores no nível i e pode ser escrito da forma: M i (P) = MS i (P).N i (P) (3) onde MS i (P) é a taxa de mortalidade específica. Essa taxa depende do sombreamento devido ao número de copas vizinhas. Estatísticamente assumimos que a conectividade com os vizinhos envolve apenas árvores da mesma classe. Existem dois tipos de mortalidade específica, uma por fatores biológicos: MN i (P) e outra, de maior intensidade, devida ao sombreamento: MC i (P). 4.3 Evolução da biomassa A variação da biomassa é descrita db i dt = PB i (P) + TB i 1 (P) TB i (P) (4) R i (P) MB i (P). Nessa equação, TB i 1 (P) e TB i (P) com i > 1, representam as taxas de variação análogas às da equação para o número de árvores. Além disso, PB i (P) representa a taxa de produção de biomassa associada à fotossíntese. Entretanto, existem perdas de biomassa causadas por respiração, com taxa R i (P), além de perdas por galhos mortos e raízes esparsas incluídas na taxa de mortalidade MB i (P). Vamos avaliar cada uma das contribuições indicadas acima. 1. A taxa de transferência de biomassa do nível i para o nível adjacente superior está intimamente relacionada com a taxa de transição TN i (P) entre estes dois níveis, de acordo com: TB i (P) = BT i (P).TN i (P), (5) onde BT i (P) é a biomassa por árvore, isto é, a biomassa específica. Observa-se que TB i (P) será nulo sempre que TN i (P) também for, ou seja, quando DD i (P) > 0

4 2. A contribuição MB i (P) que é a taxa de mortalidade da biomassa, está relacionada com a biomassa por árvore BT i (P) através de: MB i (P) = BT i (P).M i (P), (6) onde M i (P) é a taxa de mortalidade de árvores no nível i. 3. A taxa de produção de biomassa PB i (P), associada à fotossíntese, depende da taxa de fotoprodução total PT i (P), PB i (P) = PR i (P).PT i (P), (7) onde PR i (P) é o fator de eficiência introduzido. A taxa de fotoprodução total é obtida a partir da taxa de produção do nível i, PS i (P): PT i (P) = PS i (P). T i (P), (8) onde T i (P) é uma taxa de preenchimento das copas das árvores, dada em função da projeção C i (P), da copa de uma única árvore do nível considerado, T i (P) = C i(p).n i (P) (9) se esta fracção for menor que 1; caso contrário, T = 1. A normalização por corresponde ao número de metros quadrados em um hectare. 5 Produção de sementes Consideraremos que a produção de sementes ocorre em intervalos regulares. Introduziuse uma função tabelada sp determinando o número de sementes produzidas por árvore em função do tempo. É importante observar que as condições climáticas adversas e o gradiente de inundação durante o período de frutificação, podem abalar a produção de sementes. Este fato pode ser incluído na forma da função tabelada sp. A taxa de produção S i (P), em sementes por hectare e por ano, pode ser obtida se considerarmos apenas as árvores maduras. No caso de árvores emergentes e árvores de abóboda i = 4 e i = 5, é possível calcular: S = S 4 + S 5, onde S i (P) = N i (P).sp, (10) Falta introduzir o parâmetro ss, associado à fração de sobrevivência das sementes. A entrada de sementes por ano e por hectare é dada TN 0 (P) = ss.s(p), (11) O ganho de biomassa TB 0 (P) pelas árvores rasteiras, através do parâmetro BS(P) é dado TB 0 (P) = BS(P).TN 0 (P) (12) A tabela a seguir contém os parâmetros que dependem das camadas. Nome i = 1 i = 2 i = 3 i = 4 i = 5 MN i 0,1 0,005 0,01 0,008 0,005 MC i 0,5 0,5 0,2 0,15 0,1 MD i 0,01 0,1 0,25 0,45 - BT Tabela 2: Parâmetros dependentes das camadas 6 Conclusão O simples modelo apresentado neste trabalho serve como estudo inicial para a modelagem da dispersão de qualquer espécie de árvore das áreas alagáveis. A novidade aqui inserida, foi a consideração das variáveis de crescimento e biomassa nas equações como funções que dependem do gradiente de inundação, fator tão característico das áreas alagáveis amazônicas. Para trabalhos futuros, ainda na tentativa de descrever melhor as características principais das áreas alagáveis da floresta amazônica, analisaremos de forma mais profunda os efeitos do solo, a variável que representa a extração de madeiras e a influênica do gradiente de inundação. Referências [1] A. Conserva and M. T. F. Piedade. Inlfuence of flood-pulse and land-use on the composition of herbaceous species on a floodplain in central amazonia. Verhandlungen - Internationale Vereinigung für Theoretische und Angewandte Limnologie, 26(3): , [2] J. M. da Silva. Sustentabilidade e uma estrutura de sistemas integrados. Master s thesis, Laboratório Nacional de Computação Científica, [3] Mauríco Kritz e Jaqueline Maria da Silva. Sustainability in floodplain ecosystem - an

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