Demografia e alometria de árvores tropicais ao longo da sucessão ecológica

Abstract

Resumo: Mesmo sendo uma das teorias mais antigas da ecologia, a sucessão ecológica ainda não é um processo totalmente compreendido. Ao longo da sucessão, o gradual enriquecimento de espécies e aumento da abundância de indivíduos em diferentes fases de vida está diretamente relacionado a processos determinísticos e estocásticos. Assim, compreender melhor a importância desses processos sobre as dinâmicas da vegetação em sucessão é essencial para o melhor entendimento de como florestas se recuperam após um distúrbio. Nesse estudo, abordamos como esses fatores afetam árvores em sucessão em áreas de Floresta Atlântica, em Antonina, litoral do Paraná. No primeiro capítulo avaliamos como os indivíduos e as populações são influenciadas por processos determinísticos (fatores abióticos e bióticos) ou estocásticos (ausência desses fatores) ao longo da sucessão. Nós avaliamos 16 populações em uma cronossequência (florestas com 2-11, 15-25 e 30-50 anos), em dois períodos de tempo (2010 e 2016). Classificamos os indivíduos de acordo com classes de tamanho e calculamos as taxas vitais de cada população (recrutamento, sobrevivência e crescimento dos indivíduos), analisadas com regressões logísticas multinomiais. Nossos resultados indicam que em nível de indivíduo, processos determinísticos são predominantes (especialmente em fases avançadas da sucessão), enquanto em nível de população, processos estocásticos são predominantes. Concluímos que a estocasticidade demográfica e ambiental afetam as populações das árvores, enquanto os fatores abióticos (cobertura do dossel, proporção de argila no solo) e bióticos (relações de competição) afetam os indivíduos. No segundo capítulo avaliamos como as relações alométricas são alteradas no gradiente sucessional em nível de populações e comunidade. Avaliamos as relações da altura, diâmetro e volume da copa de árvores adultas e jovens em uma cronossequência (florestas com 7-17, 20-30, 35-55 e >80 anos) através de regressões lineares usando o eixo principal padronizado. Os resultados mostram que as relações alométricas das populações refletem as relações observadas em nível de comunidade: com o avanço da sucessão plantas jovens investem cada vez mais em altura, enquanto as adultas investem em diâmetro. Concluímos que estas variações alométricas devem estar relacionadas com características de tolerância à sombra e das variações do gradiente luminoso, os quais refletem no nicho ontogenético das árvores durante a sucessão. Os resultados de ambos os capítulos permitem concluir que processos determinísticos e estocásticos afetam os indivíduos, populações e comunidades vegetais, afetando assim, a dinâmica sucessional e a coexistência de espécies em florestas tropicais em regeneração. Palavras-chave: Cronosequência, Determinismo, Estocasticidade, Floresta Atlântica, Regeneração natural.

Abstract: Even though it is one of the oldest theories of ecology, ecological succession is still not a fully understood process. Throughout the succession, the gradual enrichment of species and increase of the abundance of individuals in different phases of life is directly related to deterministic and stochastic processes. Thus, to better understand the importance of these processes on the dynamics of vegetation in succession is essential for a better understanding of how forests recover after a disturbance. In this study, we discuss how these factors affect trees in succession in areas of Atlantic Forest, in Antonina, Paraná coast. In the first chapter we evaluated how individuals and populations are influenced by deterministic processes (abiotic and biotic factors) or stochastic (absence of these factors) throughout the succession. We evaluated 16 populations in a chronosequence (forests with 2-11, 15-25 and 30-50 years) in two time periods (2010 and 2016). We classify individuals according to size classes and calculate the vital rates of each population (recruitment, survival and growth of individuals), analyzed with multinomial logistic regressions. Our results indicate that at the individual level, deterministic processes are predominant (especially in advanced stages of succession), while at the population level, stochastic processes are predominant. We conclude that demographic and environmental stochasticity affect tree populations, while abiotic factors (canopy cover, clay ratio in the soil) and biotic factors (competition relationships) affect individuals. In the second chapter, we evaluated how the allometric relationships are altered in the successional gradient at the level of populations and community. We evaluated the relationships of height, diameter and crown volume of adult and young trees in a chronosequence (forests with 7-17, 20-30, 35-55 and> 80 years) through linear regressions using the standardized main axis. The results show that the allometric relationships of the populations reflect the relationships observed at the community level: with the progression of succession young plants invest more and more in height, while the adults invest in diameter. We conclude that these allometric variations should be related to characteristics of shadow tolerance and variations of the light gradient, which reflect in the ontogenetic niche of the trees during the succession. The results of both chapters allow us to conclude that deterministic and stochastic processes affect individuals, populations and plant communities, thus affecting successional dynamics and the coexistence of species in regenerating tropical forests. Keywords: Atlantic Forest, Chronosequence, Determinism, Natural regeneration, Stochasticity.