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Adequabilidade bioclimática e desempenho de espécies arbóreas nativas em programas de restauração da Caatinga
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2019-11-28) Costa, João Paulo de Lima; Ganade, Gislene Maria da Silva; Lopes, Milena Cordeiro de Amorim; Staggemeier, Vanessa Graziele; Marinho, Felipe Pereira
As fortes pressões ambientais e antrópicas da Caatinga a tornam bastante suscetível à desertificação e degradação ambiental, que atinge cerca de 15% e 46% do seu território, respectivamente. A restauração florestal pode reverter esse processo, porém os projetos de restauração ainda contam com altas taxas de mortalidade dos transplantes de mudas. O conhecimento sobre quais espécies plantar pode aumentar significativamente as taxas de sobrevivência e estabilidade nas ações de restauração. Um instrumento para auxiliar na tomada de decisões em programas de restauração ecológica e otimizar a seleção das espécies é a modelagem de nicho ecológico. Pensando nisso, buscamos avaliar se as médias das adequabilidades bioclimáticas de 16 espécies arbóreas nativas da Caatinga predizem um melhor desempenho, quanto a sobrevivência e crescimento, em um experimento de restauração florestal. Para isso, coletamos os dados de sobrevivência e crescimento de 4.704 mudas de 16 espécies arbóreas da Caatinga, construímos modelos de adequabilidade bioclimáticos para essas espécies e testamos a relação entre a sobrevivência e crescimento das espécies e as médias de adequabilidades bioclimáticas através de regressões lineares simples. Observamos boa adequabilidade bioclimática para a Caatinga e ótima para a área do experimento para a maioria das espécies (mínima de 0,36, máxima de 0,78 e média de 0,65 para a Caatinga; mínima de 0,63, máxima de 0,99 e média de 0,87 para a área do experimento). A sobrevivência variou de 23 a 86% e o crescimento relativo em altura e biomassa foliar variaram de -0,09 a 1,30 e de 0,98 a 11,12 entre as 16 espécies. As regressões entre a adequabilidade e os dados de sobrevivência e crescimento demonstraram que a adequabilidade bioclimática não prediz, necessariamente, um melhor desempenho dos transplantes de mudas em campo. Isso indica que outros fatores, além das tolerâncias bioclimáticas, podem estar correlacionados com o estabelecimento das mudas, como as características morfológicas de raiz, estatura das mudas, características fisiológicas, composição genética e o próprio manejo durante o plantio. Concluímos que é necessário levar em consideração outros fatores relativos às espécies, que não apenas seus modelos de adequabilidade, para a tomada de decisão em projetos de restauração. Futuros trabalhos devem ampliar o número de dados de desempenho de espécies em diferentes programas de restauração ao combinar com dados de adequabilidade para melhor compreender a relação entre estes fatores.
Desempenho de espécies nativas e da composição de comunidades plantadas ao longo de 5 anos de restauração na caatinga
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-06-23) Fonseca, Luan Souza da; Ganade, Gislene Maria da Silva; http://lattes.cnpq.br/3024078007563102; http://lattes.cnpq.br/5708628364290327; Vieira Filho, Edson Aparecido; https://orcid.org/0000-0001-7991-1007; http://lattes.cnpq.br/8253488441150588; Lopes, Milena Cordeiro de Amorim
A restauração de ecossistemas é o foco desta década, buscando a reversão da degradação de ambientes, como a Caatinga, que integra os ambientes semiáridos que cobrem 47% da superfície terrestre e abarca uma alta diversidade distribuída em 912.000km² do território brasileiro. O objetivo deste trabalho foi identificar espécies e composições de comunidades que possam garantir um maior sucesso de restauração na Caatinga. Para isso, analisamos por cinco anos a primeira coorte do experimento BrazilDry localizado na Floresta Nacional de Açú (Rio Grande do Norte, Brasil), um experimento que manipula riqueza e composição de espécies. Testamos quais espécies e comunidades apresentam: (1) estabilidade na mortalidade da primeira coorte (apenas para espécies) em termos de porcentagem de sobrevivência, (2) média em altura, (3) crescimento anual médio, (4) produção de biomassa fotossintetizante, e (5) diâmetro acima do solo (DAS). Todas as variáveis investigadas se mostraram significaticamente diferentes entre espécies. Encontramos que apenas a Amburana cearensis não apresentou sobrevivência de espécimes da primeira após 5 anos e 12 espécies apresentam alguma estabilidade na curva de sobrevivência da coorte. A Mimosa tenuiflora foi a espécies que apresentou as maiores médias em todas as variáveis analisadas. Para as composições de espécies dentro de comunidades plantadas, apenas a sobrevivência e a biomassa fotossintetizante diferiram significativamente, onde a monocultura de M. tenuiflora apresentou as maiores médias. A curva de sobrevivência de algumas espécies apresenta alguma estabilidade entre 2 a 4 anos, no entanto não podemos considerar estabilidade em todas elas. A sobrevivência das composições apresenta bons resultados, não somente entre monoculturas de espécies de alta sobrevivência, mas plantadas em comunidades de níveis de diversidade diferentes. A biomassa fotossintetizante nas comunidades foi impulsionada pela presença da espécies M. tenuiflora, devido a sua alta produção foliar ao longo dos anos. Assim, a identidade genética das espécies e os seus estágios de sucessão podem explicar o acúmulo de biomassa fotossintetizante ao longo do tempo dentro de comunidades. Este trabalho traz uma seleção de espécies nativas e comunidades que desempenham bons resultados ao longo de 5 anos de restauração na Caatinga, apresentando seus potenciais na recuperação de áreas degradadas.
Efeitos das mudanças climáticas sobre a distribuição do macaco-prego-do-peito-amarelo (Sapajus xanthosternos (WiedNeuwied, 1826))
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-07-14) Oliveira, Jéssica Vargas de; Pinto, Miriam Plaza; Mendes, Raone Beltrão; https://orcid.org/0000-0002-4030-5015; http://lattes.cnpq.br/7876219494961528; Vieira Filho, Edson Aparecido; https://orcid.org/0000-0001-7991-1007; http://lattes.cnpq.br/8253488441150588; Lopes, Milena Cordeiro de Amorim
As mudanças aceleradas no clima podem alterar a distribuição das espécies. Para aumentar as perspectivas de sobrevivência das espécies é necessário garantir a conservação de habitats que se manterão climaticamente adequados ao longo do tempo. Neste trabalho avaliamos os efeitos das mudanças climáticas previstas ao longo da distribuição geográfica do macaco-prego-do-peito-amarelo (Sapajus xanthosternos), um primata classificado como criticamente ameaçado. Comparamos a caracterização do padrão climático do presente e futuro na distribuição da espécie; e avaliamos a diferença entre a adequabilidade climática do tempo presente, e para o futuro esperado frente as mudanças climáticas. Nossos resultados mostram que haverá um aumento de temperatura maiores de 4ºC em 75% da extensão de ocorrência de S. xanthosternos, e que a mudança no clima ocorrerá de forma heterogênea ao longo da sua distribuição. As regiões onde apresentam os maiores índices de pluviosidade no tempo presente, são as regiões onde ocorrerá a maior diminuição de pluviosidade de até 400mm para o tempo futuro. Também haverá um aumento na variação de temperatura e precipitação em toda a extensão de ocorrência da espécie. Haverá perda de adequabilidade climática na distribuição da espécie cosiderando as previsões para o cenário mais pessimista de mudanças climáticas, com contração espacial dos maiores valores no sentido leste. Nossos resultados enfatizam a importância de conservação e restauração dos habitats com nicho climático adequado a região ao leste da distribuição, na qual estão projetados os maiores valores de adequabilidade climática atual e futura.
Evolução das tolerâncias climáticas em leguminosas arbóreas neotropicais
(2016-03-11) Lopes, Milena Cordeiro de Amorim; Jardim, Jomar Gomes; Costa, Gabriel Correa; ; http://lattes.cnpq.br/2151112850152895; ; http://lattes.cnpq.br/9068052682710941; ; http://lattes.cnpq.br/1459643441710337; Santos, Bráulio Almeida; ; http://lattes.cnpq.br/7867042386088490; Versieux, Leonardo de Melo; ; http://lattes.cnpq.br/9905184321288831
A alta diversidade de plantas vasculares nos trópicos está correlacionada com diversos fatores, como, por exemplo, fatores climáticos. Alterações no ecossistema podem gerar oportunidade ecológica e impulsionar irradiações adaptativas. Todavia, alguns clados não irradiam frente a uma aparente oportunidade ecológica, algumas linhagens mantêm seus nichos conservados ao longo do tempo ou convergem para nichos similares. Este trabalho avalia a evolução das tolerâncias climáticas de uma linhagem antiga de plantas arbóreas da família Leguminosae, especificamente do clado Bowdichia integrante do grande clado Genistoide da subfamília Papilionoideae. A fim de caracterizar a evolução do nicho climático do clado, registros das distribuições geográficas das espécies foram coletados em banco de dados online nacionais e internacionais; foram efetivadas análises filogenéticas e de datação molecular; construídos modelos de nicho ecológico; calculados os índices de sobreposição; produzidos Perfis de Ocupação de Nicho (PON) no contexto filogenético; e calculada a disparidade climática através do tempo. Como resultado, foram evidenciados altos valores de sobreposição entre algumas espécies de subclados distintos, valores mais altos do que o esperado por Movimento Browniano entre outras altamente aparentadas, e baixos valores de sobreposição entre algumas espécies em um mesmo subclado. Uma heterogeneidade na ocupação de cada variável bioclimática entre as espécies foi evidenciada através dos PONs, e, levando em consideração o contexto filogenético, a irradiação das espécies, através do tempo, se deu sobre uma grande variedade de espaços e condições bioclimáticas, sendo observados eventos de convergência, divergência e conservantismo de nicho. Além disso, no que diz respeito à disparidade através do tempo, é sugerido que a evolução do clado tenha ocorrido sob eventos gradativos e tardios de diversificação ao invés de uma irradiação adaptativa rápida por oportunidade ecológica no momento anterior a irradiação do clado. O estudo reforça a teoria de que regiões com alta precipitação e alta temperatura média anual são altamente biodiversas e refuta a teoria dos refúgios pleistocênicos como explicação para a maior riqueza na Amazônia. Além disso, a maior heterogeneidade de hábitats e de ocupação de nicho não estão correlacionadas com o tempo de origem de uma linhagem. Também é sugerido que a evolução divergente tenha sido favorecida no Plio-Pleistoceno com surgimento de oportunidades ecológicas após eventos glaciais e interglaciais.
Influência de carboidratos não-estruturais sobre o rebrotamento de espécies arbóreas da Caatinga
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2018-11-14) Costa, Ana Beatriz Lopes; Ganade, Gislene Maria da Silva; Felipe Pereira Marinho; Carvalho, Fernanda Antunes; Lopes, Milena Cordeiro de Amorim
Na ausência de estresses ambientais ou antrópicos, as espécies vegetais apresentam diferentes estratégias na alocação de reservas energéticas em diferentes compartimentos da planta, principalmente nas raízes. No entanto, os conteúdos de Carboidratos não-estruturais (CNEs) podem sofrer alterações com a necessidade da planta recuperar biomassa foliar após distúrbios. Foi verificado como as reservas energéticas de amido e açucares não-redutores (ANRs) variam em nove espécies da caatinga após simulação de perda de folhas. O experimento foi realizado com indivíduos juvenis dos quais alguns sofreram desfoliação total e outros tiveram sua biomassa foliar mantida. Plantas juvenis da Caatinga apresentaram diversas estratégias na alocação de CNEs ao sofrerem desfoliação. Amburana cearenses e Cochlospermum vitifolium reduziram suas concentrações de amido radicular após desfoliação, indicando o uso para recuperação da biomassa foliar. As demais espécies apresentaram a manutenção do CNE radicular, demonstrando uma estratégia mais conservadora na utilização dos recursos. Foi encontrado uma relação positiva entre os conteúdos de CNEs e o armazenamento de água nas raízes, tal fato indica que a manutenção de altos conteúdos de CNEs em espécies da Caatinga podem estar relacionados não apenas com a recuperação da biomassa após estresses ambientais ou antrópicos, mas também é um importante mecanismo para manutenção do potencial osmótico da raiz e armazenamento de água.
Potencial de uso da Anadenanthera colubrina para restauração da Caatinga
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2018-11-06) Fonseca, Luan Souza da; Ganade, Gislene Maria da Silva; Lopes, Milena Cordeiro de Amorim; Venticinque, Eduardo Martins; Mazzochini, Guilherme Gerhardt
A Caatinga é uma floresta seca brasileira que ocupa uma grande parte do Nordeste e uma pequena parte do estado de Minas Gerais. Suas características climáticas associadas ao processo de desmatamento têm aumentado a susceptibilidade dessas florestas ao processo de desertificação. Esse quadro crítico representa um grande desafio para projetos de restauração nesse ecossistema. Na busca por espécies nativas com potencial de uso para restaurar esse ambiente, selecionamos a Anadenanthera colubrina (Vell.) Brenan como uma espécie com alto potencial para aumentar o sucesso de projetos de restauração, por ser uma espécie pioneira e de ampla distribuição na Caatinga. Diante desses aspectos, este trabalho objetivou avaliar se o plantio de A. colubrina é uma estratégia viável a ser usada em programas de restauração desse ecossistema. Para validar esta espécie como como uma boa alternativa para uso, várias características relacionadas à sua produção, desempenho no campo e adequabilidade ao ambiente degradado precisam ser estudadas. O desempenho de A. colubrina foi monitorado em resposta a diferentes tratamentos de germinação, crescimento em casa de vegetação, e sobrevivência em campo em relação à estação seca e à herbivoria. Também modelamos a distribuição potencial dessa espécie em toda a área de ocorrência da Caatinga visando áreas prioritárias para seu uso em programas de restauração. Os resultados demonstram um desempenho promissor de A. colubrina para todos os diferentes processos estudados. A espécie apresentou quase 100% de germinação das suas sementes sem a necessidade do uso de tratamentos de quebra de dormência. A taxa relativa de crescimento da parte aérea e da raiz não diferiram nos experimentos de alta e baixa disponibilidade de água o que demonstra que ela pode ser produzida em casa de vegetação sem grandes gastos de água. A sua sobrevivência em campo foi alta e não apresentou relação com a taxa de herbivoria da espécie. O modelo de distribuição de espécie apresentou um bom desempenho em sua adequabilidade, podendo apresentar sucesso de restauração em quase toda da Caatinga. Nossos resultados apontam que a A. colubrina é uma boa opção a ser utilizada em programas de restauração, devido a fácil produção e alta sobrevivência após o plantio no campo.
Potencial de uso da espécie Imburana (Commiphora leptophloeos) em projetos de restauração da Caatinga
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2019-11-29) Nascimento, Ana Cleide Cabral do; Ganade, Gislene Maria da Silva; Lopes, Milena Cordeiro de Amorim; Versieux, Alice de Moraes Calvente; Fagundes, Marina Vergara
A Caatinga, bioma exclusivamente brasileiro, tem sofrido com fortes pressões antrópicas que, aliadas aos estresses naturais do ecossistema, tem ocasionado grandes degradações, tornando a restauração florestal necessária em um ambiente desafiante. Conhecer as espécies que conseguem se estabelecer bem nesse ecossistema pode aumentar o sucesso dos projetos de restauração da Caatinga. Esse trabalho tem como objetivo entender o potencial de uso de uma espécie pioneira e de ampla distribuição, Commiphora leptophloeos (Imburana), em programas de restauração da Caatinga. Para isso acompanhamos um total de 294 transplantes entre os anos de 2017 e 2018 (primeiro e segundo ano após o plantio de restauração). Para tanto, calculamos suas taxas de sobrevivência total e por parcela (35), crescimento anual em altura e em biomassa foliar, a influência da herbivoria por insetos na sobrevivência e crescimento dos transplantes, e a adequabilidade bioclimática da Caatinga para a espécie no presente e no futuro. A espécie apresentou uma sobrevivência total de 86,61 %, um crescimento médio em altura de 18,10 cm e um crescimento médio em biomassa de 11,20 g anual, como também uma alta adequabilidade com relação para a região da Caatinga no presente (média de 0.62) e no futuro (média de 0.56). A herbivoria não influenciou o crescimento em altura da espécie (p=0,445, R2=0,003) e sua influência negativa sob o crescimento em biomassa e sobrevivência por parcela teve um baixo poder de explicação (p=0,029, R2=0,033; p= 0,028; R2 = 0,138). Acreditamos que as taxas de sobrevivência neste estudo tenham sido mais do que o dobro das encontradas em outros estudos devido as mudas terem sido transplantadas com 1 m de raiz. Os baixos valores de crescimento podem estar relacionados com o período inicial de estabelecimento das mudas em campo e a aparente resistência à herbivoria pode estar relacionada com o caráter pioneiro e decíduo da espécie. Concluímos que a Imburana pode ser altamente indicada para uso em projetos de restauração da Caatinga, devido a sua ampla adequabilidade para essa região no presente e no futuro e por apresentar características vantajosas ao seu estabelecimento neste ecossistema.
Repensando a restauração ecológica sob a lente das mudanças climáticas e dos sinais de alerta precoce para a desertificação
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-04-30) Lopes, Milena Cordeiro de Amorim; Ganade, Gislene Maria da Silva; Mazzochini, Guilherme Gerhardt; 00698868064; http://lattes.cnpq.br/9424864922976893; http://lattes.cnpq.br/3024078007563102; http://lattes.cnpq.br/1459643441710337; Branquinho, Cristina; Fonseca, Carlos Roberto Sorensen Dutra da; http://lattes.cnpq.br/2567786500828682; Melo, Felipe Pimentel Lopes de; http://lattes.cnpq.br/1637874338382368; Pinto, Miriam Plaza; http://lattes.cnpq.br/7876219494961528
A Caatinga contempla grande diversidade biológica e de serviços ecossistêmicos e funciona como um importante sumidouro de carbono. Entretanto, esse bioma está entre as regiões do globo mais sensíveis às variações climáticas e apresenta condições ambientais e ações antrópicas que diminuem sua resiliência. Esse trabalho pretende: 1) Identificar sinais de alerta precoce para mudanças entre estados vegetado e desertificado e indicar áreas prioritárias e ações emergenciais que visam o melhor retorno dos investimentos em restauração e o combate à desertificação; 2) Criar diretrizes que orientem uma restauração florestal sustentável com base nas mudanças de composição por perda, ganho e substituição de espécies frente às mudanças climáticas previstas; e 3) Disponibilizar listas de espécies que podem ser plantadas hoje e que resistirão às mudanças climáticas para 1.112 municípios por meio de um website interativo, aproximando os resultados da modelagem à tomadores de decisão e população em geral. Para o capítulo um utilizamos uma série temporal de 20 anos de dados de Índices de Vegetação Melhorada (EVI, 2000-2019), calculamos a autocorrelação residual (desaceleração crítica) e a tendência linear da série temporal para identificar se o sistema tende a se recuperar ou a colapsar em termos de cobertura vegetal. Detectamos que 8.77% da Caatinga tem se aproximado de um ponto crítico de transição e que desse montante, 66.121 km2 apresentou tendência para a recuperação e uma área de 7.938 km2 para o colapso da cobertura vegetal. Tanto os locais com tendência à recuperação quanto os locais com tendência ao colapso se concentram em áreas de vegetação natural, indicando que poucas áreas degradadas tendem a se recuperar sozinhas e que muitas áreas de vegetação natural na Caatinga estão propensas a perder serviços ecossistêmicos importantes. Acreditamos que todas essas áreas necessitam de restauração florestal seja por restauração passiva ou ativa dentro de cada nível de urgência. Para o capítulo dois e três construímos modelos de adequabilidade climática no presente e no futuro (2050) para 606 espécies lenhosas da Caatinga. No capítulo dois, identificamos áreas de ganho de espécies, de perda de espécies e áreas onde haverá substituição de espécies, para assim, sugerirmos diretrizes para a restauração frente às mudanças climáticas futuras. Previmos 28,5 % das espécies apresentarão expansão de área geográfica, 71,5 % redução e 0,5 % sofrerão extinção para todo o território da Caatinga. As extinções locais, por outro lado, ocorrem em 88,9 % das regiões, sendo que apenas 11,1% das áreas da Caatinga ganharam espécies. Foram registrados cenários de perda de espécies e alta mudança por substituição de espécies o que torna o planejamento da restauração muito mais desafiador. Além desses cenários, outros foram analisados somando seis combinações de mudanças de composição que necessitam de diferentes diretrizes para a prática sustentável da restauração ecológica. A diretriz de restauração para cada cenário são fundamentadas nas seguintes questões: 1) qual método de restauração priorizar (restauração espontânea ou plantio direto); 2) quando se deve investir na manutenção de unidades de conservação adjacentes devido à necessidade futura de áreas fonte; 3) quais espécies plantar e onde plantar espécies ameaçadas e restritas ao bioma frente às mudança climáticas previstas. No capítulo três detectamos a mudança na riqueza de espécies em 1.112 municípios, criamos 1.112 listas com as espécies que melhor responderão as mudanças climáticas previstas para cada município, publicamos as listas em um site interativo baseado em mapas e finalmente esquematizamos esse fluxo de trabalho para que esse método possa ser aplicado em outras áreas do mundo. Previmos que dos 1.112 municípios da Caatinga, 809 apresentaram uma redução na riqueza de espécies, 286 ganhos, e 17 manutenção. Mesmo nos municípios em que o saldo foi positivo, pode ter ocorrido perda de espécies ao mesmo tempo que um número maior de outras espécies foram ganhas por colonização. Portanto, todas as regiões a serem restauradas necessitam de investigações locais para a escolha apropriada de espécies sendo que essas informações devem estar acessíveis aos tomadores de decisão e população em geral. Nossa página interativa é um exemplo de como aproximar a produção científica de modeladores às necessidades práticas de empresas e pessoas que necessitam implementar projetos de restauração. Isso porque com apenas um celular ligado à internet o usuário pode obter uma lista de espécies que podem ser plantadas com sucesso em seu município e que sobreviverão às mudanças climáticas futuras. Essa difusão de informação pode criar um projeto de ampla escala de restauração sustentável a médio e longo prazo.

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