Floristic and structural comparisons among palm communities in primary and secondary forest fragments of the Raimundo Irineu Serra Environmental Protection Area - Rio Branco, Acre, Brazil

This study compares the composition and structure of palm communities in fragments of secondary and primary forest within the Raimundo Irineu Serra Environmental Protection Area (APARIS), located at the urban perimeter of Rio Branco, Acre. To evaluate the palm communities, we selected secondary forest areas belonging to three distinct successional stages: 7.5 years; 27.5 years, 37.5 years, and a primary forest fragment. In each forest type we installed five 20 x 20 m plots, where we analyzed floristic composition, vegetation structure, and population demography of all palm species (Arecaceae). In all, we identified 1034 palm individuals, including 12 genera, 19 species. Primary forest exhibited the greatest palm diversity. Structural analysis of each area revealed a scarcity of seedlings (≤ 50 cm tall) and reproductive adults. Fragmentation altered the composition and decreased the richness and diversity of palms within the APARIS, while at the same time, favoring the dominance of certain species, such as A. phalerata.O presente estudo compara a composição e estrutura das comunidades de palmeiras da Área de Proteção Ambiental Raimundo Irineu Serra - APARIS, localizada no perímetro urbano do Município de Rio Branco-Acre. Foram selecionadas três áreas de floresta secundária em estágios sucessionais distintos7,5 anos, 27,5 anos, 37,5 anos de idade, e um fragmento de floresta primária. Em cada área foram instaladas cinco parcelas de 20 X 20m, onde foram analisadas a composição florística, estrutura horizontal e estrutura populacional das palmeiras. Foram identificados 1.034 indivíduos, incluídos em 12 gêneros e 19 espécies de palmeiras. A área de floresta primária apresentou maior diversidade. Na análise da estrutura populacional de cada área, comprovamos a existência de uma escassez de plântulas (≤ 50 cm de altura) e adultos reprodutivos. A fragmentação alterou a composição e diminuiu a riqueza e a diversidade de palmeiras na área da APARIS, enquanto, está favorecendo a dominância de certas espécies como A. phalerata

Bamboo-Dominated Forests of the Southwest Amazon: Detection, Spatial Extent, Life Cycle Length and Flowering Waves

We map the extent, infer the life-cycle length and describe spatial and temporal patterns of flowering of sarmentose bamboos (Guadua spp) in upland forests of the southwest Amazon. We first examine the spectra and the spectral separation of forests with different bamboo life stages. False-color composites from orbital sensors going back to 1975 are capable of distinguishing life stages. These woody bamboos flower produce massive quantities of seeds and then die. Life stage is synchronized, forming a single cohort within each population. Bamboo dominates at least 161,500 km2 of forest, coincident with an area of recent or ongoing tectonic uplift, rapid mechanical erosion and poorly drained soils rich in exchangeable cations. Each bamboo population is confined to a single spatially continuous patch or to a core patch with small outliers. Using spatial congruence between pairs of mature-stage maps from different years, we estimate an average life cycle of 27-28 y. It is now possible to predict exactly where and approximately when new bamboo mortality events will occur. We also map 74 bamboo populations that flowered between 2001 and 2008 over the entire domain of bamboo-dominated forest. Population size averaged 330 km2. Flowering events of these populations are temporally and/or spatially separated, restricting or preventing gene exchange. Nonetheless, adjacent populations flower closer in time than expected by chance, forming flowering waves. This may be a consequence of allochronic divergence from fewer ancestral populations and suggests a long history of widespread bamboo in the southwest Amazon. © 2013 Carvalho et al

Comparações florísticas e estruturais entre comunidades de palmeiras em fragmentos de floresta primária e secundária da Área de Proteção Ambiental Raimundo Irineu Serra - Rio Branco, Acre, Brasil

O presente estudo compara a composição e estrutura das comunidades de palmeiras da Área de Proteção Ambiental Raimundo Irineu Serra - APARIS, localizada no perímetro urbano do Município de Rio Branco-Acre. Foram selecionadas três áreas de floresta secundária em estágios sucessionais distintos: 7,5 anos, 27,5 anos, 37,5 anos de idade, e um fragmento de floresta primária. Em cada área foram instaladas cinco parcelas de 20 X 20m, onde foram analisadas a composição florística, estrutura horizontal e estrutura populacional das palmeiras. Foram identificados 1.034 indivíduos, incluídos em 12 gêneros e 19 espécies de palmeiras. A área de floresta primária apresentou maior diversidade. Na análise da estrutura populacional de cada área, comprovamos a existência de uma escassez de plântulas (≤ 50 cm de altura) e adultos reprodutivos. A fragmentação alterou a composição e diminuiu a riqueza e a diversidade de palmeiras na área da APARIS, enquanto, está favorecendo a dominância de certas espécies como A. phalerata.This study compares the composition and structure of palm communities in fragments of secondary and primary forest within the Raimundo Irineu Serra Environmental Protection Area (APARIS), located at the urban perimeter of Rio Branco, Acre. To evaluate the palm communities, we selected secondary forest areas belonging to three distinct successional stages: 7.5 years; 27.5 years, 37.5 years, and a primary forest fragment. In each forest type we installed five 20 x 20 m plots, where we analyzed floristic composition, vegetation structure, and population demography of all palm species (Arecaceae). In all, we identified 1034 palm individuals, including 12 genera, 19 species. Primary forest exhibited the greatest palm diversity. Structural analysis of each area revealed a scarcity of seedlings (≤ 50 cm tall) and reproductive adults. Fragmentation altered the composition and decreased the richness and diversity of palms within the APARIS, while at the same time, favoring the dominance of certain species, such as A. phalerata

Ciclo de vida de populações de bambu (Guadua spp.), no tempo e no espaço, no sudoeste da Amazônia

Open forests dominated by semi-scandent woody bamboos of the genus Guadua Kunth. are found in the southwest Amazon as a mosaic of patches, each being 102 to 104 km2 in size. Each patch is a single population of semelparous plants with a synchronized life cycle. The individuals flower and fruit only once in their lifetime then die, opening canopy space for the new cohort of juveniles that will gradually regain dominance of the forest canopy. At the adult stage, areas dominated by Guadua can be detected on images captured by orbital sensors equipped with bands in the optical portion of the spectrum. Adult bamboo patches exhibit a spectral pattern similar to that of secondary forests, distinct from the darker areas covered by forest without bamboo or with juvenile bamboo still confined to the forest understory. The short post-reproductive stage is also spectrally distinct due to the leafless sunlit stems of dead bamboo. This study examined temporal and spatial patterns in the spectral behavior of Guadua populations over their life cycle in the southwest Amazon, using images acquired by optical orbital sensors between 1975 and 2008. The sensors were LANDSAT Multispectral Scanner (MSS), LANDSAT Thematic Mapper (TM), Enhanced Thematic Mapper (ETM+) and the Moderate Resolution Imaging Spectrometer (MODIS). To describe the spectral pattern of bamboo at different life stages, reflectance values for populations of different ages were obtained from the MODIS sensor. Product 43B4 was chosen as it provides atmosphere-free reflectance adjusted to emulate nadir view and solar angles, thus removing most confounding artifacts. Temporal mosaics of MODIS 43B4 for the prior 16 days are produced every 8 days. For each year, one mosaic was chosen, being that with the least cloud and haze over the SW Amazon. Three images were used, one from each year 2001, 2002 and 2003. Cloud contamination prevented collecting reflectances from mosaics for the years 2004 to 2008. Changes with the age of a bamboo population are reported for all seven optical MODIS bands and for the vegetation indices NDVI and EVI. Ages were determined by finding mortality patches in over 200 LANDSAT and MODIS images from 1975 to 2002. As expected, the two MODIS bands located on the near-infrared plateau of a typical green leaf spectrum, showed the greatest absolute differences in reflectance between the different life stages. EVI showed greater sensitivity than did NDVI for distinguishing different ages of bamboo. All life stages had a spectral pattern typical of healthy green leaves, indicating that even during a mortality event the bamboo-dominated forest is actually dominated by trees with green leaves. Despite filtering bad pixels, consistent biases (possible processing errors in the product) were found between the three best images of MODIS product 43B4. Length of the bamboo life cycle was estimated by two methods. First, repeated mortality events in the same geographic patch were observed directly, by examining over 200 LANDSAT images of the SW Amazon from 1975 to 2008 and annual MODIS 43B4 images from 2001 to 2008. Life cycles of 27 and 28 years were found. Second, the life cycle was inferred for all populations within a 34,000 km2 area that had almost no man-caused deforestation. Patches with bamboo dominant in the forest canopy were mapped within this area for 21 different dates spanning 1975–2008. The pair of maps with highest spatial congruence was taken to be one life cycle apart in time. This method gave a life cycle of 28 years. The final question examined was whether separate bamboo populations time their flowering events independently from their neighbors. Because these populations do not share genes, no relationship is expected to be found between proximity in time and proximity in space, for the flowering of different populations. Flowering itself is not visible, so all post-reproductive dieback events were mapped using the annual wall-to-wall MODIS coverage of the SW Amazon for 2001-2008. Reproductive events of each patch (each population) occurred in a highly contagious fashion, forming super-patches of temporally clustered events. A possible explanation for the shared genetic knowledge between several contiguous populations may be a succession of derivations from a single ancestral population, a process similar to allochronic speciation. One flowering wave was also observed, i.e., contiguous patches flowering like falling dominoes. But most temporally and spatially proximal flowering events did not occur in this fashion.No sudoeste da Amazônia, as florestas dominadas por bambus semiescandentes do gênero Guadua Kunth. estão distribuídas em um mosaico de grandes manchas de 102 a 104 km2. Cada mancha representa uma população semelpara sincronizada – os indivíduos florescem e frutificam apenas uma vez na vida e depois morrem, abrindo espaço para a nova coorte de plântulas que lentamente reconquista o dossel da floresta. Na fase adulta, as áreas dominadas por Guadua são detectadas em imagens de satélite por possuírem um padrão espectral semelhante ao das florestas secundárias, distinguindo-as das florestas sem bambu e das áreas com a coorte de juvenis ainda escondida no sub-bosque. As imagens permitem também a distinção da curta fase senescente pós-reprodutiva, devido aos ramos secos iluminados. O presente trabalho teve como objetivo examinar o comportamento temporal, espacial e espectral do ciclo de vida de populações de Guadua no sudoeste da Amazônia, através da interpretação de imagens de sensores orbitais ópticos captados entre 1975 e 2008. Foram empregados dados dos sensores LANDSAT MSS (ultispectral Scanner), TM (Thematic Mapper), ETM+ (Enhanced Thematic Mapper) e o Terra/Aqua MODIS (erate Resolution Imaging Spectrometer). Para descrever o padrão espectral do bambu nas diferentes fases de vida, foram obtidos os valores de reflectância das populações com diferentes idades, para cada banda óptica do sensor MODIS. Escolheram-se os mosaicos do produto 43B4 -- reflectância ao nadir, sem atmosfera, com correção dos efeitos de ângulo de visada e de iluminação. Foram utilizadas três imagens, uma de cada ano 2001, 2002 e 2003, sendo um mosaico temporal dos 16 dias consecutivos mais livres de nuvens e de névoa em cada ano. A contaminação por nuvens impediu a utilização dos mosaicos de 2004 a 2008. As mudanças com a idade das populações do bambu foram reportadas paras as sete bandas ópticas do MODIS e para os índices de vegetação NDVI e EVI. As idades das populações foram determinadas pela data de eventos de mortalidade da coorte anterior, detectados em mais de 200 imagens MSS e TM obtidas do INPE dos anos de 1975 a 2000. Como esperado as bandas do MODIS localizadas na região do infravermelho próximo (centrados em 858.5 e 1240 nm), apresentaram maior diferença entre a reflectância dos diferentes estágios de vida. O EVI mostrou maior sensibilidade na discriminação das diferentes fases da vida do bambu. Já o NDVI demonstrou uma pequena variação entres as fases analisadas. Todos os estágios de vida apresentaram um padrão típico de folhas verdes sadias, indicando que durante um evento de mortalidade a floresta dominada por bambu é atualmente dominada por árvores com folhas verdes. Apesar da filtragem dos pixels ruins, vícios consistentes (possíveis erros de processamento) foram encontrados nas três imagens do MODIS produto 43B4. Estimamos o tempo do ciclo de vida com dois métodos. O primeiro foi a procura direta de dois eventos distintos de mortalidade síncrona dentro de uma mesma mancha geográfica, pela análise visual das 200 imagens MSS e TM (anos 1975 a 2008) e as imagens MODIS 43B4 dos anos de 2001 a 2008. O segundo método foi indireto/inferencial, utilizando mapas temáticos dos contornos das populações no estágio adulto, dentro de uma área de 34.000 km2 na fronteira centro-sul do Acre. Foram confeccionados mapas para 21 datas entre 1975 e 2008 e avaliou-se a congruência entre os 210 pares. A duração do ciclo de vida é a distância temporal entre os pares mais congruentes. O ciclo foi 28 anos de acordo com este método e 27 a 28 anos em três casos de observação direta. Finalmente, foi examinada a relação entre a proximidade no espaço e a proximidade no tempo para os eventos de reprodução de populações distintas. Uma vez que essas populações não partilham genes, não é esperada nenhuma relação entre proximidade no tempo e no espaço para o florescimento de diferentes populações. O florescimento em si não é visível, apenas os eventos de mortalidade pós-reprodutiva foram mapeados usando os mosaicos anuais do MODIS que cobrem o sudoeste da Amazônia entre os anos de 2001 a 2008. Eventos reprodutivos de cada mancha (cada população) ocorreram em uma forma altamente contagiosa, formando super manchas de eventos temporalmente agrupados. Uma possível explicação para isto é a troca de informação genética entre diferentes populações contíguas ou talvez uma sucessão de derivações de uma única população ancestral, um processo similar à especiação alocrônica. Dentro de uma mancha de populações com eventos de mortalidade espacialmente contagiosas, nem sempre foram observadas ondas de florescimento, isto é, o florescimento não segue sempre no mesmo sentido

Regeneração de uma área manejada na Floresta Estadual do Antimary, estado do Acre.

Although sustainable forest management has become a consensus in recent years, many issues regarding its sustainability are still present. Forest management can generate short-term and long-term effects, ranging from changes in forest microclimate, soil compaction and erosion to changes in floristic composition. On the other hand, areas impacted by logging can be an important microsite for shade-intolerant, commercially valuable, species. To better understand how the forest responds to this activity, the present study aimed to evaluate logging effects on the natural regeneration of tree species considering different levels of disturbance along a chronosequence of areas logged in the Antimary State Forest, in the state of Acre - Brazil. Natural regeneration was evaluated through plots established in Annual Production Unit (APU), one, four and eight years since logging, considering the different levels of impacts generated by this activity, where natural regeneration comprised all tree individuals with a minimum height of 50 cm and 10 cm of diameter at breast height (DBH). Areas not directly affected by logging were used as controls. Canopy opening data and soil data were also collected obtained for the analysis of light availability and soil physical characteristics. The areas disturbed by logging and the frequency and distribution of gaps were quantified using LiDAR data. No significant differences were observed regarding total natural regeneration density at different disturbance levels for all analyzed ages (p ≥ 0.08). Pioneer species displayed a high relative density in environments with high disturbance levels, for all analyzed years (p 0.46). Four years after logging, the canopy openness did not exceed 10% and the areas did not present significant differences (p ≥ 0,69). Although differences in soil bulk density were observed in the early years, these differences disappeared since eight years of logging (p > 0.50). The area percentages directly affected by logging ranged from 7.0 to 8.6%, while felling gaps represented the highest percentage of disturbance (3.0 - 3.7%). No significant differences in the frequency and distribution of gaps before and after logging (p = 0.25) and among APU (p = 0.25) were observed. Results indicate that the disturbances produced by logging were temporary, and that, after eight years, a good part of the evaluated characteristics, such as seedling density, floristic composition, soil physical conditions and canopy opening, returned to their previous stage.Embora nos últimos anos o manejo florestal sustentável venha se tornando um consenso ainda existem muitos questionamentos sobre a sua sustentabilidade. O manejo florestal pode gerar efeitos de curto e longo prazo que vão desde mudanças no microclima da floresta, compactação do solo e erosão até mudanças na composição florística. Mas por outro lado as áreas perturbadas pela exploração florestal podem ser um importante microsítio para espécies de valor comercial intolerantes à sombra. Para entender melhor como a floresta responde a esta atividade este estudo teve como objetivo a avaliar os efeitos da exploração florestal na regeneração natural de espécies arbóreas considerando diferentes níveis de perturbação ao longo de uma cronossequência de áreas exploradas na Floresta Estadual Antimary, Estado do Acre - Brasil. A regeneração natural foi estudada por meio de parcelas estabelecidas em Unidades de Produção Anual (UPA) com um, quatro e oito anos de exploração florestal considerando os diferentes níveis de impactos gerados pela exploração florestal. Onde foi considerada regeneração natural todos os indivíduos arbóreos com altura mínima de 50 cm até 10 cm de diâmetro a altura do peito (DAP). Todos os indivíduos dentro destes critérios foram marcados, identificados e medidos. Áreas não afetadas diretamente pela exploração florestal foram utilizadas como controle. Foram também coletados dados de abertura do dossel e amostras de solos para análises de características física dos solos. Quantificamos a área perturbada pela exploração florestal e a frequência e distribuição de clareiras utilizando dados LiDAR. A densidade da regeneração natural não variou entre os diferentes níveis de perturbação (p ≥ 0,08). As espécies pioneiras apresentaram uma densidade relativa alta nos ambientes com alta perturbação para todos os anos analisados (p < 0,001). Apenas as áreas com ano apresentaram diferenças significativas na diversidade florística para todos os níveis de perturbação (p=0,022). Oito anos após a exploração a diversidade foi menor apenas nos ambientes com alta perturbação (p 0,46). Após quatro anos da exploração a abertura do dossel não ultrapassou 10% e as áreas não apresentam diferenças significativas (p ≥ 0,69). Embora tenham sido observadas diferenças na densidade aparente do solo nos anos iniciais essas diferenças não estavam presentes oito anos após exploração (p > 0,50). O percentual de área diretamente afetada pela exploração florestal variou de 7.0 a 8.6% onde as clareiras das árvores abatidas representam o maior percentual de perturbação (3,0 – 3,7 %). Não foram encontradas diferenças significativas na frequência e distribuição de clareiras antes e depois da exploração (p = 0,25) e entre UPA (p = 0,25). Os resultados demostraram que os distúrbios produzidos pela exploração florestal foram temporários, onde depois de oito anos boa parte das características avaliadas, como densidade de plântulas, composição florística, condições físicas do solo e abertura do dossel, retornaram ao estado anterior