fundamentos ecolÓgicos importantes para o...
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FUNDAMENTOS ECOLÓGICOS IMPORTANTES PARA O IMPORTANTES PARA O PLANEJAMENTO RAD
Departamento de Engenharia Florestal/DEF
Lab. de Conservação de Ecossistemas eLab. de Conservação de Ecossistemas eRecuperação de Áreas Degradadas
Prof. Israel Marinho Pereira –[email protected]
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 ealterações na abundância depopulações
Estabilidade nacomposição dascomunidades
LÍQUENS MUSGOS FLORESTA
populações comunidades
QU S MUSGOS
GRAMÍNEASALGASX( )
ERVAS
XFUNGOS( )
ARBUSTOS
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COMO PODE OCORRER?
Resumindo...Processo de recuperação da forma e da função queconsiste em alterações graduais, ação contínua dos fatoresambientais sobre os organismos e da reação destes últimossobre o ambientesobre o ambiente.
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PROCESSO DE SUCESSÃO
Processo complexo:p
Grande número de espécie;
Modificações ambientais diferenciadas;
Comportamento diferenciado frente as
modificações ambientais.
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SUCESSÃO PRIMÁRIAEstabelecimento de seres vivos em um meio nunca
antes povoado.
Ex: Lava vulcânica recém-solidificada
l i ã d hColonização de rochas nuas;
Lagos formados por retração de geleira.
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SUCESSÃO SECUNDÁRIA
Inicia-se em área já habitada, após a ocorrência deperturbações e é influênciada pelo tipo deperturbações, e é influênciada pelo tipo decomunidade pré-existente. Ocorre em áreasd d ddesnudadas.
Ex: Enchentes, desmatamento enchentes, queda de
árvores incêndios áreas agrícolas ou pastagensárvores, incêndios, áreas agrícolas ou pastagens
degradadas abandonadas.
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RESULTADO DA SUCESSÃO FLORESTAL
- Estabilização do meio físico e da comunidade;- Estabilização do meio físico e da comunidade;
- Aumento da complexidade estrutural e funcional do
ecossistema;
CLÍMAXCLÍMAX
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Exemplo de Sucessão primáriaROCHA NUAROCHA NUA
Liquens
Samambaias e musgos
Mudanças completas na composição da comunidade e nas
características do solo
Arbustos
Floresta em clímax: estável, maduramadura.
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Sucessão secundária: surge em um meioSucessão secundária: surge em um meioanteriormente povoado, que sofreu alteraçõesde caráter natural ou antropogênico cujasde caráter natural ou antropogênico, cujascomunidades vão sendo substituídas em funçãod iá lda variável tempo.
O processo inicia-se quando a vegetação deuma área foi parcial ou totalmente removidauma área foi parcial ou totalmente removidaapós um distúrbio natural ou antrópico;
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CAUSAS DA SUCESSÃO SECUNDÁRIA
Perturbação: Qualquer evento que rompe a estrutura doecossistema, da comunidade ou da população proporcionandoecossistema, da comunidade ou da população proporcionandoalterações na disponibilidade de recursos, disponibilidade desubstrato ou ambiente físico:
Fl d lFluxo de lavaCiclonesIncêndiosInundaçõesQueda de árvores e ramos
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Mas existe um solo bem desenvolvido, oub d á l ( tmesmo um banco de propágulos (sementes e
partes vegetativas vivas) da comunidadeanterior para recomeçar o processo.
O lOutros exemplos:
•Processo de sucessão em plantações eProcesso de sucessão em plantações epastagens;
Fl t ó t i ê di•Florestas após corte raso ou incêndios eclareiras surgidas nas florestas devido à morte
d d d áe queda de grandes árvores;
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A maior parte da vegetação das zonast i i d d é tit ídtropicais do mundo é constituída porvegetação secundária, devido ao intenso ritmode devastação das áreas primárias;
A floresta tropical apresenta um padrãosucessional em forma de mosaico, onde,coexistem áreas ricas em espécies nativas dediferentes grupos ecológicos, com áreasdiferentes grupos ecológicos, com áreasdesprovidas de vegetação arbórea.
FATORES DETERMINANTES DA S. SECUNDÁRIA
A Sucessão secundária pode ser rápida ou lenta, sendo esta velocidadeinfluenciada por uma conjunto de fatores:influenciada por uma conjunto de fatores:- Tamanho da clareira:
Qto > mais lenta sucessão
- Composição florística remanescente: presença de banco desementes, indivíduos remanescentes ou capacidade de rebrota favorecem
á id ãuma rápida sucessão.Qdo isso não existe a sucessão passa a depender exclusivamente depropágulos vindos de outros lugares.
- Proximidade da fonte de propágulos:Qto mais próximo mais rápido a sucessão.Q p p
Áreas de mineraçãoÁreas destinadas a RADA matriz vegetacional em que a AD está inseridaA matriz vegetacional em que a AD está inseridaRecuperação em matriz de monocultura
- Mecanismos de dispersão de sementes: tipo deí d id d d h é ADsíndrome e capacidade de chegar até a AD.
- Tipo e intensidade do distúrbio: dependendo do tipo- Tipo e intensidade do distúrbio: dependendo do tipoou intensidade pode influenciar na sucessão permitindo-aocorrer de modo natural ou necessitando de intervençãoçantrópica.
Ex: Sucessão do Cerrado pós fogo e cultivos agrícolas.
A maior dificuldade em recuperar AD ocorre quando o solofoi degradado através da eliminação de suas camadasfoi degradado, através da eliminação de suas camadassuperficiais, 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 processode sucessão (crescimento mais lento)
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MODELOS DE SUCESSÃO ECOLÓGICA APLICADO A RAD
Connel e Slatyer (1977) propuseram três
APLICADO A RAD
Connel e Slatyer (1977) propuseram trêsmodelos descrevendo diferentes mecanismos
d li d idque podem explicar as mudanças ocorridas aolongo de um processo sucessório.
Modelo Facilitador: As espécies de início dasucessão (pioneiras) podem alterar de talsucessão (pioneiras) podem alterar de talforma as condições, ou a disponibilidade derecursos de um habitat que a entrada derecursos de um habitat que a entrada denovas espécies torna-se possível.
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EspéciesEspécies Pioneiras
Alteram as Habitat mais Surgem novas Alteram as condições e os
recursos
Habitat mais favorável
Surgem novas espécies
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As espécies tardias poderiam chegar ep p gestabelecer-se logo no sistema, porém adispersão de seus propágulos e seudispersão de seus propágulos e seucrescimento seria muito mais lenta do que odas pioneiras;das pioneiras;
O d l d l â i d liO modelo da tolerância pode explicar asucessão secundária observada em camposabandonados.
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Modelo Inibidor: Contrariamente aod f ilit ã l é iprocesso de facilitação, algumas espécies
inibem mudanças futuras e impedem aentrada de outras espécies na seqüência.
As espécies tardias se acumulamgradativamente e repõem as pioneirasgradativamente, e repõem as pioneirassomente quando elas morrem.
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Comunidade proclímax: Quando o clímaxComunidade proclímax: Quando o clímaxdificilmente é atingido em certa área devido adistúrbios persistentes como:distúrbios persistentes como:
erosão;vento;pastoreio;cultivo da terra; ecorte seletivo de árvores.corte seletivo de árvores.
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Composição da comunidade clímax: dependedas propriedades físicas do habitat local e doclima da região;
Estudos de dinâmica sucessionalEstudos de dinâmica sucessionalNecessitam de levantamentos periódicos de
maneira a fornecer dados que permitamconhecer os padrões de comportamento dasp pespécies nas comunidades;
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Mecanismos de sucessão eMecanismos de sucessão eregeneração natural
Ocorrência de clareiras;
Banco de sementes;Banco de sementes;
Banco de plântulas;
Chuva de sementes.
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GRUPO ECOLÓGICO
Conceito criado de acordo com ocomportamento das espécies florestais nosprocessos de sucessão ecológica, que ocorre pormeios naturais quando surgem clareiras na florestatropical por queda ou morte de árvores.
Tal mecanismo é responsável pela auto-renovaçãodas florestas tropicais, com a cicatrização de locaisperturbados ou clareiras que surgem a cada instanteem diversos pontos da mata.
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GRUPOS ECOLÓGICOS OU CATEGORIAS SUCESSIONAIS:
As florestas tropicais são como mosaicos complexos,onde machas com diferentes com diferentes estruturas ecomposição ocorrem lado a lado e se relacionamcomposição ocorrem lado a lado e se relacionam.
- Quais são?Quais as suas características?- Quais as suas características?
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TOLERÂNCIA
É o termo que expressa a relativa capacidadede uma árvore para competir sob condições depouca iluminação e elevada competiçãoradicular.
Espécies tolerantes: se reproduzem e formamdosséis na sombra, debaixo das copas dasárvores menos tolerantes e inclusive debaixode sua própria sombra.
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Espécies intolerantes: se reproduzem com êxitoásomente quando se encontram em área aberta ou o
dossel de copas é muito ralo.
Para as florestas tropicais as espécies pertencentesàs diferentes fases do processo de sucessão sãoàs diferentes fases do processo de sucessão sãoclassificadas em três grupos: pioneiras, secundáriase clímae clímax.
Em outra denominação muito usada atualmente asEm outra denominação, muito usada atualmente assecundárias e clímax são classificadas como clímaxexigentes de luz e clímax tolerantes à sombraexigentes de luz e clímax tolerantes à sombra,respectivamente.
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TABELA 1 ‐ Característica das espécies de acordo com o grupo ecológico. Onde: anemo =anemocórica, zoo= zoocórica, auto = autocórica; orto= ortodoxas, reca = recalcitrantes
CaracterísticasGrupos Ecológicos
PioneirasSecundárias
IniciaisSecundárias
Tardias ClimáticasCrescimento muito rápido rápido médio lento ou muito lentoCrescimento 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 atéAltura das árvores (m) 4 a 10 20 20 a 30 (alguns até
50) 30 a 45 (alguns até
60)
Regeneração banco de sementes banco de plântulas banco de plântulas banco de plântulas
ampla (zoocoria: restrita (gravidade);
Dispersão de sementes
ampla (zoocoria: alta diversidade
de animais); pelo vento, a
grande distância
restrita (gravidade); ampla (zoocoria:
poucas espécies de animais); pelo vento, a grande distância
principalmente pelo vento
ampla (zoocoria: grandes animais); restrita (gravidade)
grande distância a grande distânciaTamanhos de frutos
e sementes pequeno médio pequeno à médio mas sempre leve grande e pesado
Dormência das t
induzida (foto ou t l d ) sem sem inata (imaturidade
d b iã )sementes termorregulada) se se do embrião)Idade da 1.°
reprodução (anos)prematura (1 a
5) prematura (5 a 10) relativamente tardia (10 a 20) tardia (mais de 20)
Tempo de vida ( )
muito curto ( d 10) curto (10 a 25) longo (25 a 100) Muito longo (mais
d 100)(anos) (menos de 10) curto (10 a 25) longo (25 a 100) de 100)
Ocorrência
capoeiras, bordas de
matas clareiras
florestas secundárias, bordas
florestas secundárias e primárias, bordas
de clareiras e
florestas secundárias em
estágio avançado de fOcorrência matas, clareiras
médias e grandes
de clareiras, clareiras pequenas
clareiras pequenas, dossel floresta e sub-
bosque
sucessão, florestas primárias, dossel e
sub-bosqueAdaptado de Ferreti et al (1995 e Barbosa (2000)
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Chuva de Sementes
Representa as sementes que chegam ao soloRepresenta 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)do solo (Martinez-Ramos & Soto-Castro 1993).
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Origem dos propágulosPróprio local (autóctones) Outras localidades (alóctones)Outras localidades (alóctones)
Importância da fauna na dispersãoImportância da fauna na dispersão Sindrome de dispersão em florestas tropicais60 a 90% das sementes são dispersas ia60 a 90% das sementes são dispersas via zoocóricaRelação entre as plantas e os animaisRelação entre as plantas e os animaisProcesso de conexão entre as áreasImportância das aves frugivoras
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Distância das áreas da fonte produtorap
Quanto maior a distância menor será oQuanto 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).
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õAs funções da chuva de sementes
Formação do banco de plântulasFormação do banco de sementes
Fonte de propágulos para a regeneração natural
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Banco de plântulasBanco de plântulas
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A CHUVA DE SEMENTES NA RAD
Chegada de sementes→ colonizaçãoFormar novo banco de sementes do soloGeralmente recebem sementes em poucaGeralmente recebem sementes em poucaquantidadeConsiderada o principal fator limitante daConsiderada o principal fator limitante daregeneração de áreas degradadasCondição agravada pela distância de fragmentosCondição agravada pela distância de fragmentosflorestais→ ↑ di tâ i ↓ di id d tid d d t→ ↑ distância ↓ diversidade e quantidade de sementes→ dispersores ausentes
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Estratégias para incrementar a chuva Estratégias para incrementar a chuva de sementes na área em recuperação
MANUTENÇÃO DOS DISPERSORES NA ÁREA:escolha de espéciesoferta de alimento e abrigopoleiros para forrageio e descanso
Técnicas de Restauração
Transposição da chuva de sementes:
Alimenta o banco de sementes local ei i i d l d i linicia uma entrada mensal de materialgenético que no futuro poderá garantir osg q p grecursos de forma distribuída no tempo
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ASPECTOS ECOLÓGICO DO BANCO DE
SEMENTES E SEU PAPEL NA
RESTAURAÇÃO DE ÁREAS DEGRADADAS
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Banco de Sementes do Solo
Agregado de sementes não germinadas
potencialmente capazes de substituir plantas
adultas (Grime (1989);( ( )
É d ó it d l d d id d dÉ um depósito de elevada densidade de
sementes de várias espécies em estado de
latência, contendo, principalmente, espécies
i i D lli t l (1998)pioneirasDalling et al. (1998).
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Importância do banco sementesImportância do banco sementes
•Importante fonte de propágulos
•Estabelecimento de populações
M t ã d di id d d é i•Manutenção da diversidade de espécies
•Recrutamento de novos indivíduos em fases•Recrutamento de novos indivíduos em fases iniciais da sucessão (Tekle & Bekele, 2000).
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Estratégias:
⇒ Germinação rápida
⇒ Formação de banco de sementes⇒ Formação de banco de sementes
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BANCO DE SEMENTES
Sementes viáveis no solo e na serapilheira
E t d d l tê iEstado de latência
Sistema dinâmico ⇒ chuva de sementes
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Dinâmica de sementes no banco
Dispersão de sementes
Filtro históricoBarreiras geográficasBarreiras geográficas
Filtro fisiológicoCapacidade de se manter viável no banco
Filtro bióticoPredação, doenças
Banco de sementes
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GRUPOS DE SEMENTESRecalcitrantes: grandes, altas taxas
de metabolismo e respiração, nãosobrevivem sob condições secas ou dealta umidade, viabilidade curta.Ortodoxas: pequenas, com baixasOrtodoxas: pequenas, com baixas
taxas de metabolismo e respiração,sobrevivem a baixa umidade esobrevivem a baixa umidade etemperatura, maior viabilidade ⇒ bancode sementesde sementes.
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Evolução das sementes⇒ permanecer ou não no banco.
Para permanecercaracterística de dormência (não germinar e⇒ característica de dormência (não germinar e
manter a viabilidade).
Vantagem ecológica⇒ reduzir a probabilidade das sementesgerminarem em períodos inadequados ao seugerminarem em períodos inadequados ao seudesenvolvimento.
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MECANISMOS RESPONSÁVEIS PELA DORMÊNCIADORMÊNCIA
Tegumento duro ou impermeávelTegumento duro ou impermeável
Embrião fisiologicamente imaturo
Substâncias inibidoras (ácido abscísico)
Embrião dormente - sementes de árvores e arbustos
e algumas herbáceas da zona temperada, espéciesg p , p
lenhosas
Combinação de causas
FATORES QUE QUEBRAM DORMÊNCIAFATORES QUE QUEBRAM DORMÊNCIA
Flutuações da temperatura (tegumentoFlutuações da temperatura (tegumentoimpermeável)
f ã ( b ã f lEstratificação (embrião fisiologicamenteimaturo)
Choque térmico (embrião dormente)Água (substâncias inibidoras)Água (substâncias inibidoras)Luminosidade (fotoblásticas positivas)Microorganismos (tegumento duro)Trato digestivo de animaisTrato digestivo de animais
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TIPOS DE BANCO DE SEMENTES
Transitórios:com sementes que germinam dentrode um ano após o início da dispersãode um ano após o início da dispersão.Persistentes:com sementes que permanecem nosolo por mais de um ano ⇒ reserva dosolo por mais de um ano ⇒ reserva dopotencial genético acumulado.
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LONGEVIDADE DAS SEMENTESSementes permanecem viáveis enterradas no solo por períodos consideráveissolo por períodos consideráveis.
Beal (1879) – 50 sementes de 20 espécies ⇒100 anos depois ‐ 21 sementes viáveis⇒100 anos depois 21 sementes viáveis
de Verbascum blattaria‐ 1 semente de V. thapsus‐ 1 semente deMalva rotundifolia‐ 1 semente de Malva rotundifolia
FUNÇÕES DO BANCO DE SEMENTES
Manutenção da diversidade genética nascomunidades e populações.
Recolonização natural da vegetação em
ambientes perturbadosambientes perturbados.
Promoção da sucessão ecológica.ç g
Plântulas emergentes reduzem a erosão e a
perda de nutrientes.
Alimento para animais (Bracatinga).
AÇÃO DO BANCO DE SEMENTES EMAÇÃO DO BANCO DE SEMENTES EMÁREAS DEGRADADAS POR FOGO
Áreas de depleção ⇒ flutuações sazonais do nível da água
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Esquema de Amostragem do Bancode sementes do solo