A expansão florestal em um ecóton campo-floresta no sul do Brasil : padrões, processos, mudança de regime e ecologia do fogo

Abstract

Resumo: A colonização de campos nativos por árvores e arbustos representa, na atualidade, uma das principais ameaças à conservação da biodiversidade dos ecossistemas campestres ao redor do mundo. Essa transformação da paisagem ocorre quando processos ecológicos essenciais para a manutenção do ecossistema em um estado aberto são impedidos de acontecer, sobretudo o fogo. Assim, a dinâmica vegetacional do mosaico campo-floresta depende da frequência e intensidade de distúrbios, que possibilitam a coexistência de ambos os estados alternativos. Diante disso, este estudo teve por objetivos: i) compreender os aspectos e os mecanimos ecológicos que conduzem o processo de dinâmica vegetacional em um ecótono campo-floresta excluído do fogo, ii) investigar as consequências ecológicas associadas à expansão florestal em um ecótono campo-floresta excluído do fogo, iii) ajustar uma relação empírica para estimar a intensidade do fogo a partir das alturas de carbonização deixadas no tronco dos indivíduos lenhosos após a passagem do fogo, bem como desenvolver e avaliar modelos preditivos para estimar a altura de crestamento letal das folhas como subsídio ao uso prescrito do fogo para conservação dos campos na região dos Campos Gerais do Paraná. Para isso, estudou-se um remanescente campestre colonizado por espécies lenhosas nativas devido à exclusão do fogo por um período de 18 anos (de 1999 a 2017) e que foi atingido por um incêndio no ano de 2017 no Parque Estadual de Vila Velha, Paraná. Os resultados demonstraram que: i) o remanescente campestre estudado foi colonizado por espécies lenhosas provenientes de fragmentos florestais adjacentes. Neste processo, a comunidade lenhosa foi estruturada pelo recrutamento contínuo de indivíduos jovens de árvores e arbustos, em que a nucleação demonstrou ser um fator ecológico importante, ii) sob a perspectiva da teoria dos estados estáveis alternativos, a colonização lenhosa não representou apenas um simples processo de adensamento, mas sim uma mudança de regime no ecossistema campestre em direção a um estado florestal menos inflamável, iii) a inferência da intensidade do fogo a partir das marcas de carbonização indicou que a altura de carbonização medida em sua máxima extensão esteve melhor correlacionada com a altura de crestamento das folhas, iv) a utilização de equações ajustadas em outros estudos para estimar a intensidade do fogo não foi uma metodologia apropriada, v) a avaliação preditiva da altura de crestamento em um subgrupo de amostras independentes indicou que os modelos empíricos apresentaram melhor desempenho. Entretanto, uma resposta mais universal e fisicamente fundamentada em relação à predição da altura de crestamento residiu plausivelmente sob a teoria descritiva do gradiente térmico na coluna de convecção. Os resultados deste estudo fornecem uma contribuição para o conhecimento da expansão florestal e da dinâmica vegetacional do mosaico campo-floresta na região de estudo, bem como reconhece o papel ecológico do fogo na região dos Campos Gerais do Paraná.

Abstract: The encroachment of grasslands by woody vegetation, such as trees and shrubs, currently represents one of the main threats to the conservation of biodiversity in open ecosystems around the world. This landscape transformation occurs when essential ecological processes that keep the ecosystem in an open state are prevented from happening, especially fire. Thus, the vegetation dynamics of the grassland-forest mosaic depends on the frequency and intensity of disturbances, which allow the coexistence of both alternative states. Therefore, the objectives of this study were: i) understand the ecological aspects that drive the vegetation dynamics in a grassland-forest ecotone excluded from fire, ii) investigate the ecological consequences of woody encroachment in a grassland-forest ecotone excluded from fire, iii) adjust an empirical relationship to estimate fire intensity from the heights of bark char left on the bole of woody individuals after fire passage, as well as develop and evaluate predictive models to estimate the height of crown scorch as a subsidy to the prescribed use of fire for the conservation of grasslands in the region of Campos Gerais do Paraná. For this, we studied a grassland remnant encroached by native woody species due the fire exclusion for 18 years (from 1999 to 2017) and which was affected by fire in 2017 in the Vila Velha State Park, Paraná. The results showed that: i) the studied grassland remnant was colonizated by woody species from adjacent forest fragments. In this process, the woody community was structured by the continuous recruitment of young individuals from trees and shrubs, in which the nucleation proved to be an important ecological factor, ii) from the perspective of the alternative stable state theory, woody encroachment did not represent just a simple process of densification, but a regime shift in the grassland ecosystem towards a less flammable forest state, iii) the inference of fire intensity from the carbonization scars indicated that the bole char height measured at its maximum extension was better correlated with the height of crown scorch, iv) the use of equations fitted in other studies to estimate fire intensity did not seem to be an appropriate methodology, v) the predictive evaluation of the height of crown scorch in a subgroup of independent samples indicated that the empirical models presented better performance. However, a universal and physically based answer regarding the prediction of height of crown scorch plausibly resided under the descriptive theory of thermal gradient in the convection column. The results of this study provide a contribution to the knowledge of woody encroachment and vegetation dynamics in grassland-forest mosaics, as well as recognize the ecological role of fire in the region of Campos Gerais of Paraná.