Dinâmica da comunidade de uma floresta tropical sazonal em tempos de alterações climáticas

Abstract

Faced with the current climate crisis, in addition to reducing greenhouse gas (GHG) emissions, conserving and restoring the carbon stocks of tropical forests are seen as nature-based mitigation solutions, but global change is also affecting the dynamics of forest ecosystems. Semi-deciduous seasonal forests, one of the vegetation types of the Brazilian Atlantic Forest domain, provide various ecosystem services, being important for carbon storage and climate regulation. In this way, how climate change is impacting this ecosystem and the multifunctional potential of semi-deciduous forests to mitigate its effects needs to be better understood. Thus, the aim of this work was to analyze how climate variables, especially those related to drought, are affecting the dynamics of the forest community's demographic processes and to evaluate the forest's potential to store carbon in three different compartments. To address this, we asked a few questions: Chapter 01: (i) Are mortality and recruitment rates, growth and biomass, as well as species richness, functional diversity and functional characteristics, changing over time? ii) Considering that changes occur over time, what is the relationship of these changes in forest dynamics with climatic variables? For Chapter 02, we asked: (i) How important is the soil contribution to carbon storage in the Atlantic Forest area studied? (ii) What are the main drivers of carbon storage in above-ground biomass (AGB), soil organic carbon stock (SOCS) and litter carbon stock (LCS)? To do this, we sampled 27 permanent 20m x 20m plots (totaling 1,800 ha) in three different locations in an Atlantic Forest fragment, starting in 1984. Piecewise structural equation models (piecewiseSEM), correlation and multiple regression analyses were carried out to test our hypotheses. We found that the area studied stored around 388 Mg of carbon, 73% of which was stored in the above-ground biomass, 21% in the soil and six percent in the litter. Despite the area's potential for carbon storage, this service has been threatened mainly by the increase in tree mortality following drought events. Our study also showed that both drought and excessive rainfall can be detrimental to forest processes. While drought was responsible for tree mortality, excess rainfall reduced tree growth and recruitment within the community. This work contributes to emphasizing the importance of conserving mature forests and that management and reforestation projects should consider species that are resistant to both drought and excess rainfall. Keywords: climate change; tropical forest; semideciduous forest; carbon stock; soil carbon; forest dynamicsDiante da atual crise climática, além da redução das emissões de gases de efeito estufa (GEE), a conservação e a restauração dos estoques de carbono das florestas tropicais são vistas como soluções de mitigação baseadas na natureza, mas as mudanças globais também estão afetando a dinâmica dos ecossistemas florestais. As florestas estacionais semidecíduas, um dos tipos de vegetação do domínio da Mata Atlântica brasileira, fornecem vários serviços ecossistêmicos, sendo importantes para o armazenamento de carbono e a regulação do clima. Dessa forma, como as mudanças climáticas estão impactando esse ecossistema e o potencial multifuncional das florestas semidecíduas para mitigar seus efeitos precisa ser melhor compreendido. Assim, o objetivo deste trabalho foi analisar como as variáveis ??climáticas, especialmente aquelas relacionadas à seca, estão afetando a dinâmica dos processos demográficos da comunidade florestal e avaliar o potencial da floresta em armazenar carbono em três compartimentos diferentes. Para abordar isso, fizemos algumas perguntas: Capítulo 01: (i) As taxas de mortalidade e recrutamento, crescimento e biomassa, bem como a riqueza de espécies, diversidade funcional e características funcionais, estão mudando ao longo do tempo? ii) Considerando que mudanças ocorrem ao longo do tempo, qual é a relação dessas mudanças na dinâmica florestal com as variáveis ??climáticas? Para o Capítulo 02, perguntamos: (i) Qual a importância da contribuição do solo para o armazenamento de carbono na área de Mata Atlântica estudada? (ii) Quais são os principais fatores que influenciam o armazenamento de carbono na biomassa acima do solo (BPA), no estoque de carbono orgânico do solo (SOCS) e no estoque de carbono da serapilheira (LCS)? Para isso, amostramos 27 parcelas permanentes de 20 m x 20 m (totalizando 1.800 ha) em três locais diferentes em um fragmento de Mata Atlântica, começando em 1984. Modelos de equações estruturais por partes (piecewiseSEM), análises de correlação e regressão múltipla foram realizados para testar nossas hipóteses. Descobrimos que a área estudada armazenou cerca de 388 Mg de carbono, 73% dos quais foram armazenados na biomassa acima do solo, 21% no solo e 6% na serapilheira. Apesar do potencial da área para armazenamento de carbono, esse serviço tem sido ameaçado principalmente pelo aumento da mortalidade de árvores após eventos de seca. Nosso estudo também mostrou que tanto a seca quanto o excesso de chuvas podem ser prejudiciais aos processos florestais. Enquanto a seca foi responsável pela mortalidade das árvores, o excesso de chuvas reduziu o crescimento e o recrutamento de árvores na comunidade. Este trabalho contribui para enfatizar a importância da conservação de florestas maduras e que projetos de manejo e reflorestamento devem considerar espécies resistentes tanto à seca quanto ao excesso de chuvas. Palavras-chave: mudança climática; floresta tropical; floresta semidecídua; estoque de carbono; carbono do solo; dinâmica florestalFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq