Restauração de manguezais no Brasil: retrospectiva e perspectivas

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas. Programa de Pós-Graduação em EcologiaOs objetivos deste trabalho foram realizar uma revisão dos trabalhos de restauração de manguezais realizados no Brasil, avaliando o estado da arte desta ciência no país e, testar experimentalmente se bosques de mangue restaurados por meio do plantio isolado de espécies vegetais típicas de mangue funcionam como bosques referencia. Para tanto, dados brutos de estudos independentes, obtidos através de sites de busca e material impresso, foram combinados em uma única análise. Os resultados mostraram que apesar de abrigar a terceira maior área de manguezal do mundo, o Brasil está em quinto lugar considerando o número de publicações indexadas sobre aspectos relacionados ao ecossistema manguezal, porém sem registros de trabalhos envolvendo restauração. Em contrapartida, a produção de literatura cinza vem crescendo durante a duas últimas décadas: 42 publicações compostas primariamente por trabalhos de conclusão de curso de graduação e de pós-graduação. Em relação aos resultados destes trabalhos, 40% dos experimentos de plantio conduzidos apresentaram taxas de sobrevivência variando de 0 a 20%, com o restante estando distribuído igualmente entre as demais classes de sobrevivência. Em termos de extensão de área, entre 1994 e 2010 foram plantados cerca de 2.617 ha, equivalente apenas a 5% de toda a área de manguezal já perdida no país. Sobre os aspectos metodológicos, os estudos examinados careceram de delineamento experimental adequado, comprometendo quaisquer conclusões consistentes acerca da dinâmica populacional e/ou de comunidades, assim como dificultando o processo de aprendizagem baseado em tentativas pretéritas. O segundo capítulo consistiu em um teste de hipótese, cujo objetivo foi avaliar se bosques de mangue plantados apresentam funcionalidade similar a bosque referencia. Para verificar possíveis similaridades foram caracterizadas a estrutura florestal e variáveis ambientais (granulometria, matéria orgânica, carbono, nitrogênio, fósforo, salinidade, elevação do terreno, freqüência de inundação e compactação do solo) de bosques de mangue plantados a cerca de 10-12 anos e de bosques referência (bosques em regeneração natural com idade similar aos plantados e bosques maduros). As características estruturais dos bosques plantados diferiram significativamente quando comparado aos referências. A análise de correlação múltipla indicou variáveis ambientais relacionadas a elevação do terreno (pw=0.521) como responsáveis pelos padrões de distribuição observados para a estrutura florestal. Resultados mostraram que mesmo decorridos 10-12 anos do plantio, seguido pela regeneração natural da vegetação, bosques replantados exibem padrões limitados de sucessão secudária, evidenciando que o plantio isolado pode ser ineficiente se as características da área objeto de recuperação, bem como da paisagem, forem desconsideradas. Assim, o manejo inapropriado de áreas sujeitas a restauração podem surtir conseqüências negativas sobre serviços ecossistêmicos tanto a curto quanto a longo prazoIn this work the goals were to review available national literature on mangrove restoration, performing a evaluation of the state-of-the-art of this science and, to experimentally test if stands restored by isolated planting of mangrove species function as reference sites. Raw data from independent studies, found and retrieved both through specific and ordinary search engines websites and printed material, was combined into a single comprehensive analysis. We found that besides accounting for the third largest mangrove area in the world Brazil holds the 5th position in mangrove publishing with no records on restoration. On the other hand, national gray literature production has shown an increase in the past two decades: 42 publications composed primarily by undergraduate and graduate thesis. Regarding outcome studies, 40% of the restoration experiments conducted had lower survival rates ranging from 0 to 20% with the remaining distributed evenly among other classes. In terms of area plantings conducted from 994 to 2010 account for nearly 2,617 ha of restored area, equivalent only to ca. 5% of the area previously lost. Concerning methodological aspects, the tudies examined lacked experimental design, compromising any consistent conclusions in light of population/community dynamics, as well as making learning from past experiences somewhat unattainable. In a second approach it was hypothesized that secondary succession on restoration sites that have been managed by single planting of mangrove species may be compromised by residual stressors, thus leveling off ecosystem#s structural complexity and functioning at lower stages. To test this hypothesis forest structure and environmental characteristics of three replanted mangrove stands are compared with reference sites (natural regeneration stands of same age as replanted and natural old-growth forests). Structural attributes presented significant differences when comparing replanted and reference stands. Data sorted by height classes (cohorts) may be indicative of inferior regeneration potential in replanted stands. Multiple correlation analysis indicated variables related to elevation disruptions (pw=0.521) as the environmental drivers responsible for the patterns of distribution observed in forest structure. Results showed that after 10-12 years of planting followed by natural regeneration, restoration sites exhibited hindered patterns of secondary succession, evidencing that the isolated planting of single mangroves species can be ineffective if site and setting-specific characteristics are not considered. The inadequate management of restoration sites can, therefore, have implications on both immediate and long-term, large-scale ecosystem's services

Climate changes in mangrove forests and salt marshes

This synthesis is framed within the scope of the Brazilian Benthic Coastal Habitat Monitoring Network (ReBentos WG 4: Mangroves and Salt Marshes), focusing on papers that examine biodiversity-climate interactions as well as human-induced factors including those that decrease systemic resilience. The goal is to assess difficulties related to the detection of climate and early warning signals from monitoring data. We also explored ways to circumvent some of the obstacles identified. Exposure and sensitivity of mangrove and salt marsh species and ecosystems make them extremely vulnerable to environmental impacts and potential indicators of sea level and climate-driven environmental change. However, the interpretation of shifts in mangroves and salt marsh species and systemic attributes must be scrutinized considering local and setting-level energy signature changes; including disturbance regime and local stressors, since these vary widely on a regional scale. The potential for adaptation and survival in response to climate change depends, in addition to the inherent properties of species, on contextual processes at the local, landscape, and regional levels that support resilience. Regardless of stressor type, because of the convergence of social and ecological processes, coastal zones should be targeted for anticipatory action to reduce risks and to integrate these ecosystems into adaptation strategies. Management must be grounded on proactive mitigation and collaborative action based on long-term ecosystem-based studies and well-designed monitoring programs that can 1) provide real-time early warning and 2) close the gap between simple correlations that provide weak inferences and process-based approaches that can yield increasingly reliable attribution and improved levels of anticipation.Esta é uma síntese enquadrada na Rede de Monitoramento de Habitats Bentônicos Costeiros (ReBentos, GT4: Manguezais e Marismas), embasada em literatura científica que examina interações entre clima e biodiversidade, assim como fatores antrópicos, incluindo aqueles responsáveis pela diminuição da resiliência sistêmica. O objetivo deste trabalho é determinar as dificuldades quanto à detecção de sinais precoces e alertas de mudanças climáticas com dados de monitoramento. No presente trabalho, também foram exploradas formas de contornar os diversos obstáculos identificados. A exposição e a sensitividade de espécies de mangue e de marisma, bem como dos ecossistemas dos quais fazem parte, os tornam extremamente vulneráveis e potenciais indicadores ambientais de mudanças de nível do mar e outras respostas às variações do clima. Entretanto, a interpretação de mudanças em manguezais e marismas e em seus atributos sistêmicos deve ser meticulosa, considerando assinatura energética, regime de distúrbios e pressões ambientais em cada local de estudo. Os potenciais de adaptação e de sobrevivência, em resposta a tais mudanças, dependem da fisiologia de cada espécie e dos processos contextuais onde reside a resiliência e a capacidade de persistir (em níveis local, de paisagem e regionais). A zona costeira deve ser alvo de medidas antecipatórias para redução de riscos por quaisquer impactos, uma vez que nela há intensa convergência de processos sociais e ecológicos. Os ecossistemas dessa zona devem ser integrados em estratégias de adaptação. O manejo costeiro deve ser embasado em mitigação pró-ativa e colaborativa de longo-termo, sempre com base em estudos ecossistêmicos e em programas de monitoramento que possam 1) prover sistema de alerta precoce; 2) preencher lacunas entre correlações simplistas que proveem inferências fracas, e abordagens baseadas em processos que levem a atribuições mais confiáveis e a melhores níveis de antecipação

Assinatura energética e estoque de carbono na biomassa aérea e em solos de manguezais na região neotropical

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, Florianópolis, 2016.O presente trabalho teve por objetivo investigar os padrões latitudinais dos estoques de carbono (C) na biomassa aérea, bem como a concentração e razão estequiométrica dos elementos C, nitrogênio (N) e fósforo (P) em solos de manguezais da região Neotropical. Em relação ao estoque de C na biomassa aérea, foi hipotetizado que a variabilidade espacial da biomassa aérea em manguezais é controlada tanto por fatores climáticos, quanto geofísicos. Primeiramente, foi desenvolvido um modelo alométrico que estima valores de biomassa aérea (t ha-1) em nível de sítio a partir de dados de inventários florestais (i.e., área basal e altura médias). Este modelo foi validado (análise por modelo nulo) e se mostrou adequado, apresentando valores semelhantes aos observados (p=0,34). Um segundo modelo preditivo (regressão múltipla), baseado em dados de 1047 sítios, provenientes de 134 estudos independentes (publicados e inéditos), foi então elaborado com a finalidade de estimar a biomassa aérea de manguezais em escala hemisférica. Os resultados mostraram que cerca de 20% da variabilidade espacial da biomassa aérea de manguezais é explicada por maiores amplitudes de marés, elevadas temperaturas e pluviosidade e reduzida evapotranspiração, resultando em valores mínimos e máximos de 16,6 e 627,0 t ha-1, respectivamente (média de 88,7 t ha-1), para a área de estudo. Os resultados do presente estudo evidenciam que a biomassa aérea de manguezais na área de estudo tem sido superestimada entre 25 e 50%. Em relação ao compartimento edáfico, foi hipotetizado que variabilidade latitudinal da concentração de C, N e P, bem como da razão estequiométrica destes elementos em solos de manguezais, é explicada pela eco-geomorfologia costeira (i.e., fatores regionais) em contraposição a fatores de macro-escala (i.e., gradiente latitudinal). Para testar esta hipótese foram coletadas amostras de solo de manguezais em 27 locais distribuídos na região Neotropical, entre as latitudes ~29,5°N e 27,5°S, representando diferentes ambientes geomorfológicos costeiros. A variabilidade espacial na concentração de P (g cm-3) não foi explicada pela latitude (R2=-0,01, p=0,52, df=79). Em contrapartida, foram observados aumentos nas concentrações de C orgânico e N total com a latitude (R2=0,19 e 0,27, respectivamente; ??<0,05 para esta e analises seguintes). As razões N:P e C:P também aumentaram com a latitude (R2=0,19 e 0,10), enquanto que a razão C:N diminui (R2=0,05). Os componentes de variação (CV) da ANOVA bi-fatorial (fatores ambiente geomorfológico costeiro e sítio) revelaram que a variabilidade latitudinal na concentração e razão estequiométrica destes elementos está relacionada aos tipos de ambientes geomorfológicos costeiros (42% para P a 64% para N), enquanto que o fator sítio explicou apenas uma pequena proporção da variabilidade (16% para N e 40% para P). A existência de grupos representando ambientes costeiros distintos foi constatada por análises multivariadas (nMDS, PERMANOVA). Além dos agrupamentos, tais análises também revelaram a formação de um gradiente ordenado desde sítios com limitação de nutrientes (alta razão N:P), e que recebem pouco ou nenhum aporte de água doce (descarga de rios), até sítios que recebem contribuições significativas de águas continentais e apresentam baixas razões N:P no solo. É proposto um arcabouço objetivando fomentar a concepção de modelos preditivos mais robustos, alinhados assim com agendas internacionais como aquelas estabelecidas pelo IPCC, UNFCCC e programas REDD+.<br>Abstract : This study s goal was to assess the latitudinal patterns o carbon (C) storage in mangrove aboveground biomass (AGB) as well as the concentration and stoichiometry of C, nitrogen (N) and phosphorus (P) in mangrove soils across the Neotropics. With regards to C storage in mangrove AGB it was hypothesized that the combination of climatic and geophysical environmental forcings drive the latitudinal variation in mangrove AGB. First, an allometric model that predicts AGB values (t ha-1) at the site level using existing forest structure inventories (e.g., mean basal área and height) was developed. This model was validated (null models analysis) and proved efficient in predicting mangrove AGB estimates similar to observed values (p=0,34). Second, a predictive model (multiple regression) using data from 1047 sites, compiled form 134 independent studies (published and unpublished), was developed to predict mangrove AGB at hemispheric scales. Our findings showed that about 20% of the spatial variability in mangrove AGB was explained by higher tidal amplitudes, river discharge, temperature, direct rainfall and decreased potential evapotranspiration. The model s outputs for the study area ranged from 16.6 to 627.0 t ha-1 (mean, 88.7 t ha-1). Our findings show that mangrove AGB has been overestimated by 25 50% in the Neotropics. Regarding the edaphic compartment, it was hypothesized that the latitudinal variation in mangrove soil C, N, and P concentration and stoichiometry is explained by the coastal ecogeomorphology (e.g., regional factors) rather than the latitudinal gradient. To test our assumptions we sampled soil cores from 27 sites across the Neotropics, spanning from ~29.5°N e 27.5°S, and representing a variety of coastal environmental settings. P concentration (g cm-3) was not correlated with latitude (OLS; R2=-0.01, p=0.52, df=79). Contrary, C and N increased with latitude (R2=0.19 and 0.27, respectively; ??<0.05 for this and following analyses). The molar ratios N:P and C:P also increased with latitude (R2=0.19 and 0.10), while the C:N ratio decreased with it (R2=0.05). The components of variation (CV) of the two-way ANOVA (factors: coastal environmental setting and site) indicated the coastal environmental settings explained most of the variation in mangrove soil properties (ranging from 42% for P to 64% for N), with sites accounting for a smaller portion of the variability (16% for N, and 40% for P). The cohesion of groups representing distinct coastal environmental settings was tested using multivariate analyses (nMDS, PERMANOVA). These analyses evidenced the formation of groups and a gradient spanning from nutrient-limited sites (higher soil N:P ratios), with little or no freshwater input (river discharge), to sites that receive significant river input and have low soil N:P ratios. A framework to improve the development of more robust predictive models is proposed, meeting highest accuracy standards established by international agends such as the IPCC, UNFCCC e REDD+ programmes

Climate changes in mangrove forests and salt marshes

Abstract This synthesis is framed within the scope of the Brazilian Benthic Coastal Habitat Monitoring Network (ReBentos WG 4: Mangroves and Salt Marshes), focusing on papers that examine biodiversity-climate interactions as well as human-induced factors including those that decrease systemic resilience. The goal is to assess difficulties related to the detection of climate and early warning signals from monitoring data. We also explored ways to circumvent some of the obstacles identified. Exposure and sensitivity of mangrove and salt marsh species and ecosystems make them extremely vulnerable to environmental impacts and potential indicators of sea level and climate-driven environmental change. However, the interpretation of shifts in mangroves and salt marsh species and systemic attributes must be scrutinized considering local and setting-level energy signature changes; including disturbance regime and local stressors, since these vary widely on a regional scale. The potential for adaptation and survival in response to climate change depends, in addition to the inherent properties of species, on contextual processes at the local, landscape, and regional levels that support resilience. Regardless of stressor type, because of the convergence of social and ecological processes, coastal zones should be targeted for anticipatory action to reduce risks and to integrate these ecosystems into adaptation strategies. Management must be grounded on proactive mitigation and collaborative action based on long-term ecosystem-based studies and well-designed monitoring programs that can 1) provide real-time early warning and 2) close the gap between simple correlations that provide weak inferences and process-based approaches that can yield increasingly reliable attribution and improved levels of anticipation