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Título: Regeneração natural em uma floresta atingida por tempestade convectiva na Amazônia Central: dinâmica sucessional e respostas funcionais
Autor: Souza, Daisy Celestina
Orientador: Jardine, Kolby
Coorientador: Gimenez, Bruno Oliva
Palavras-chave: Distúrbio natural
floresta tropical
regeneração natural
dinâmica florestal
traços funcionais
Data do documento: 28-Fev-2025
Programa: Ciências de Florestas Tropicais - CFT
Abstract: Windthrows are the main disturbance agents in tropical forests, directly impacting the dynamics (recruitment, growth, and mortality) and species composition. However, in the early stages of regeneration following natural disturbances, the patterns of recovery are complex and hard to predict. Changes in environmental factors, such as air temperature and vapor pressure deficit (VPD), are crucial for understanding the species’ demographic dynamics and their physiological responses to the environment variation. When those three components are combined, they provide a greater understanding of forest establishment and recovery after disturbances. However, studies focusing on the initial phase of natural regeneration are scarce, especially in tropical forests. This study aimed to monitor the microclimatic, demographic, and physiological dynamics of natural regeneration in an area affected by windthrow in 2019 in Central Amazonia. Six permanent plots (4m x 4m) were monitored for 36 months, distributed across a disturbance severity gradient (20% to 90% tree mortality), and three permanent plots (4m x 4m) in an undisturbed forest area close to the windthrow event. Additionally, microclimatic variables were monitored using a 25-meter-tall tower installed near the experiment, along with sensors inside and outside the gap 1,3 meter above the ground. In the third year after the event, functional traits were measured for pioneer and non-pioneer species located in the gap areas. The results indicated that windthrow caused an increase in average air temperature, VPD, and a reduction in relative humidity (RH) in the gaps when compared to the intact forest (p < 0.001). However, these differences tended to decrease over time due to vegetation growth and restoration, which contributed to local microclimatic regulation (PseudoR2 = 0.73). Regarding vegetation dynamics, the degree of disturbance severity had a positive effect on recruitment and growth rates (p < 0.001), whereas the effect on mortality was less pronounced (p = 0.017). Precipitation and VPD reduced recruitment and growth rates but had a positive effect on mortality. The disturbance also promoted strong species turnover, favoring communities with lower wood density and higher growth rates, particularly in high- severity areas (r = -0.36, p = 0.012). Additionally, the analysis of functional traits between pioneer and non-pioneer species indicated that the traditional trade-off between growth and survival was not evident in the study area. Traits such as Asat (r = 0.72, p < 0.05) and Vcmax (r = 0.57, p < 0.05) explained growth, while Rdark (r = -0.72, p < 0.05) was the best predictor of survival. The results highlight that windthrows play a crucial role in secondary succession in tropical forests. The interaction between microclimatic, vital rates, and functional traits reinforces the complexity of the responses following the disturbance. Microclimatic variations act as environmental filters that, combined with allocation strategies, favor the dominance of species with acquisitive traits in the early stages of natural regeneration. However, conservative traits are essential for the continuity of succession. This information is crucial for vegetation dynamics models in order to understand the vulnerability and recovery capacity of forests in the face of the increased occurrence of windthrows associated with climate change.
Resumo: Distúrbios causados por tempestades convectivas (conhecidas em inglês como windthrows) são um dos principais agentes de distúrbios naturais em florestas tropicais, impactando diretamente as taxas vitais (recrutamento, crescimento e mortalidade) e a composição das espécies. Entretanto, nos estádios iniciais de sucessão, os processos associados à recuperação das florestas são complexos e difíceis de serem preditos. Mudanças nos fatores ambientais, como temperatura do ar e déficit de pressão de vapor (DPV) são importantes para a compreensão da dinâmica demográfica das espécies e também para suas respostas fisiológicas ao distúrbio. Os fatores ambientais, dinâmica demográfica e respostas fisiológicas quando associados, promovem uma maior compreensão sobre o estabelecimento e recuperação de florestas que sofreram distúrbios. Entretanto, o estudo desses fatores logo após a ocorrência do distúrbio, nas fases iniciais de regeneração natural, é escasso, especialmente em florestas tropicais. Dessa forma, este estudo teve como objetivo monitorar a dinâmica microclimática, demográfica e fisiológica da regeneração natural de uma área de campinarana atingida por um windthrow no ano de 2019 na Amazônia Central. Foram monitorados por 36 meses seis parcelas permanentes (4 m x 4 m) distribuídas em um gradiente de severidade do distúrbio (20% a 90% de mortalidade de árvores) e três parcelas permanentes (4 m x 4 m) em uma área de floresta sem distúrbio, próxima ao evento de windthrow. As variáveis microclimáticas foram monitoradas por meio de sensores instalados dentro e fora da clareira principal a 1,3 m de distância do solo. No terceiro ano após a ocorrência do evento, foram medidos os traços funcionais dos indivíduos remanescentes e recrutados nas clareiras divididos em dois grupos: pioneiras e não-pioneiras. Os resultados obtidos indicam que o windthrow causou um aumento nas médias de temperatura do ar, DPV e uma redução na umidade relativa do ar (UR) nas áreas de clareiras quando comparadas à floresta intacta (p<0,001). Contudo, observou-se que essas diferenças no microclima entre as clareiras e a floresta intacta tenderam a diminuir ao longo do tempo devido ao crescimento e restabelecimento da vegetação (PseudoR2 = 0.73). Com relação à dinâmica da vegetação, verificou-se que o grau de severidade do distúrbio teve efeito positivo nas taxas de recrutamento e crescimento (p < 0,001), entretanto para a mortalidade o efeito foi menos pronunciado (p = 0.017). A precipitação e o DPV causaram redução nas taxas de recrutamento e incremento, mas apresentaram um efeito positivo para a mortalidade. O distúrbio também promoveu um forte turnover de espécies, favorecendo comunidades com menor densidade de madeira e maiores taxas de crescimento, principalmente nas áreas de alta severidade (r = -0,36, p = 0,012). Adicionalmente, as análises dos traços funcionais entre as espécies pioneiras e não pioneiras indicaram que o tradicional trade-off entre crescimento e sobrevivência não é evidente na área de estudo. Traços como fotossíntese líquida em luz saturante (Asat) (r = 0,72, p < 0,05) e velocidade máxima de carboxilação da Rubisco (Vcmax) (r = 0,57, p < 0,05) explicaram o crescimento, enquanto a respiração no escuro (Rdark) (r = -0,72, p < 0,05) se destacou como o melhor preditor de sobrevivência. Os resultados destacam que os windthrows desempenham um papel crucial para a sucessão secundária em florestas tropicais. Os resultados destacam que os windthrows desempenham um papel crucial para a sucessão secundária em florestas tropicais. A interação entre fatores microclimáticos, demográficos e funcionais reforça a complexidade das respostas após a ocorrência do distúrbio. Variações microclimáticas atuam como filtros ambientais que, combinados com as estratégias de alocação, favorecem a dominância de espécies com características aquisitivas na fase inicial da regeneração natural. Entretanto, características conservativas são fundamentais para a continuidade da sucessão. Essas informações são essenciais para os modelos de dinâmica da vegetação, a fim de compreender a vulnerabilidade e a capacidade de recuperação das florestas diante do aumento da ocorrência de windthrows associado à mudança climática.
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