Estimativa de biomassa e carbono em Floresta Ombrófila Densa de terra firme na Amazônia Central, Manaus - AM, Brasil, por meio de dados de satélites de méida e alta resolução espacial

Orientador : Flávio Felipe KirchnerCoorientador : Nelson Yoshihiro NakajimaTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa: Curitiba, 2006Inclui bibliografia e anexosÁrea de concentração : Manejo FlorestalA Amazônia com seus 5.033.072 km² de área, comporta a maior floresta tropical e vem sendo alvo de interesse mundial, impulsionado, principalmente, pelas especulações sobre a redução na extensão de florestas tropicais e sua implicação no ciclo de carbono global. Nesta pesquisa, objetivou-se fazer o ajuste de modelos matemáticos de biomassa florestal viva e carbono acima do solo, utilizando dados dos satélites Landsat e IKONOS II, para a área central da Amazônia, em Manaus, na região fitoecológica da Floresta Ombrófila Densa das Terras Baixas. De modo específico, buscou-se Realizar as análises florísticas e estruturais da Floresta Ombrófila Densa de Terra Firme; Quantificar a biomassa acima do solo na Floresta Ombrófila Densa de Terra Firme; Efetuar a modelagem da biomassa e carbono acima do solo para as datas analisadas do LANDSAT em 400 m², 900 m² e por hectare; Avaliar o comportamento do modelo ajustado para o satélites LANDSAT (modelo escolhido na pesquisa) em anos anteriores e posteriores ao ano de 2003 (data base de referência) do modelo selecionado; Efetuar a modelagem da biomassa e carbono acima do solo para as imagens do satélite IKONOS II; Mapear a Espacialização da biomassa e carbono acima do solo dos modelos obtidos para os dois satélites. Metodologicamente a vegetação foi analisada floristicamente por vários índices de diversidade, entre eles a riqueza de espécies, e avaliada as similaridades entre os hectares por índices qualitativos e quantitativos (Jaccard, Sorensen, Morisita). As estimativas de biomassa foram realizadas em 23 hectares, fazendo-se uso de inventários, adotando para o cálculo somente a variável diâmetro à altura do peito, em modelos pré-estabelecidos. O conteúdo de carbono foi calculado mediante percentuais descritos na literatura. Estes resultados foram correlacionados com os dados de reflectância das bandas e transformações de bandas, entre elas o Modelo Linear de Mistura Espectral - MLME e Tasseled Cap - TCap, sujeitos à análise de regressão e seleção de variáveis pelo método stepwise. Foram gerados modelos de regressão linear múltipla para 400, 900 e 10.000 m² para o satélite LANDSAT. Os modelos ajustados para o satélite LANDSAT foram replicados em uma série multitemporal, 1989, 1992, 1997, 2000, 2003 (data de referência) e 2004. Para o satélite IKONOS II a análise foi efetuada em 400 m². Os modelos selecionados das áreas modeladas foram espacializados em ambiente do sistema de informações geográficas - SIG. Os resultados florísticos mostraram que os dados estão divididos em dois grandes grupos, traduzindo um efeito de identificação. A similaridade geral obtida entre os hectares ficou na média dos 70%, onde se concluiu que floristicamente as amostras eram iguais. A média encontrada de abundância de indivíduos foi da ordem de 1432 ind./ha e desvio padrão de 124,57; e representação da composição florística em 202,75 spp/ha e desvio da ordem de 46,07 spp. A área basal média foi de 31,92 m²/ha e desvio padrão de 2,50. O intervalo de confiança a 95% de probabilidade para a biomassa encontrada foi de 343,05 ± 14,90 Mg. ha-1 e para o carbono foi 164,67 ± 7,15 Mg. ha-1. Os resultados da modelagem com o satélite LANDSAT-5 mostraram que as variáveis independentes B2, B3, ARVI, ND54, MMVEG, MMsombra e MSAVI foram as que melhor se correlacionaram as variáveis biométricas biomassa e carbono. Para o satélite IKONOS II as variáveis que apresentaram melhor correlação foram R43, NDVI, TCap4 e TCap

Identificação de estratos de reflorestamento atraves de imagens orbitais do LANDSAT-S

A técnica de Processamento Digital empregada teve por objetivo facilitar a identificação e a extração de informações dos talhões, que posteriormente serviram como dados para a construção de uma regra de classificação por Análise de Discriminante Linear. Os grupos para discriminação e classificação foram formados a partir de um cadastro florestal da área de estudo, a qual é composta de povoamentos de espécies dos gêneros Pinus e Eucalyptus e está situada no Município de Telêmaco Borba, Paraná, Brasil. A Análise de Discriminante foi aplicada aos 18 grupos determinados, com todas as bandas de mesma resolução espacial, do sensor Mapeador Temático do Landsat-5. Uma Análise de Componentes Principais foi utilizada com o intuito de selecionar as melhores bandas, desde que a eliminação de alguma(s) dela(s) não afetassem demasiadamente a classificação obtida com todas as bandas. O efeito desta eliminação foi analisada numa nova classificação executada sem as bandap eliminadas, pelo mesmo processo anterior de discriminação linear Todos os processos acima foram empregados para os grupos de Pinus taeda e Pinus elliottii. Para as folhosas, Eucalyptus saligna e Eucalyptus grandis efetuou-se somente a primeira Análise de Discriminante, levando-se em conta que as espécies mencionadas continham 2 e 3 grupos respectivamente, não justificando uma Análise de Componentes Principais e Análise de Discriminantes posteriores, Os resultados mostraram que os valores digitais, quando usados para classificação por Análise de Discriminante Linear e envolvendo muitos grupos, não fornece um resultado satisfatório. Não ocorre diferenciação entre as espécies de Pinus com idades iguais. A Análise de Componentes Principais mostrou que os dados quando expandidos podem ficar mascarados por ação do contraste e ainda, que a melhor combinação para uma composição colorida seriam os canais 3, 5 e 7 haja vista que o primeiro componente é explicado por estas três bandas

Estimativa de biomassa e carbono em Floresta Ombrófila Densa de terra firme na Amazônia Central, Manaus - AM, Brasil, por meio de dados de satélites de méida e alta resolução espacial

Orientador : Flávio Felipe KirchnerCoorientador : Nelson Yoshihiro NakajimaTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa: Curitiba, 2006Inclui bibliografia e anexosÁrea de concentração : Manejo FlorestalA Amazônia com seus 5.033.072 km² de área, comporta a maior floresta tropical e vem sendo alvo de interesse mundial, impulsionado, principalmente, pelas especulações sobre a redução na extensão de florestas tropicais e sua implicação no ciclo de carbono global. Nesta pesquisa, objetivou-se fazer o ajuste de modelos matemáticos de biomassa florestal viva e carbono acima do solo, utilizando dados dos satélites Landsat e IKONOS II, para a área central da Amazônia, em Manaus, na região fitoecológica da Floresta Ombrófila Densa das Terras Baixas. De modo específico, buscou-se Realizar as análises florísticas e estruturais da Floresta Ombrófila Densa de Terra Firme; Quantificar a biomassa acima do solo na Floresta Ombrófila Densa de Terra Firme; Efetuar a modelagem da biomassa e carbono acima do solo para as datas analisadas do LANDSAT em 400 m², 900 m² e por hectare; Avaliar o comportamento do modelo ajustado para o satélites LANDSAT (modelo escolhido na pesquisa) em anos anteriores e posteriores ao ano de 2003 (data base de referência) do modelo selecionado; Efetuar a modelagem da biomassa e carbono acima do solo para as imagens do satélite IKONOS II; Mapear a Espacialização da biomassa e carbono acima do solo dos modelos obtidos para os dois satélites. Metodologicamente a vegetação foi analisada floristicamente por vários índices de diversidade, entre eles a riqueza de espécies, e avaliada as similaridades entre os hectares por índices qualitativos e quantitativos (Jaccard, Sorensen, Morisita). As estimativas de biomassa foram realizadas em 23 hectares, fazendo-se uso de inventários, adotando para o cálculo somente a variável diâmetro à altura do peito, em modelos pré-estabelecidos. O conteúdo de carbono foi calculado mediante percentuais descritos na literatura. Estes resultados foram correlacionados com os dados de reflectância das bandas e transformações de bandas, entre elas o Modelo Linear de Mistura Espectral - MLME e Tasseled Cap - TCap, sujeitos à análise de regressão e seleção de variáveis pelo método stepwise. Foram gerados modelos de regressão linear múltipla para 400, 900 e 10.000 m² para o satélite LANDSAT. Os modelos ajustados para o satélite LANDSAT foram replicados em uma série multitemporal, 1989, 1992, 1997, 2000, 2003 (data de referência) e 2004. Para o satélite IKONOS II a análise foi efetuada em 400 m². Os modelos selecionados das áreas modeladas foram espacializados em ambiente do sistema de informações geográficas - SIG. Os resultados florísticos mostraram que os dados estão divididos em dois grandes grupos, traduzindo um efeito de identificação. A similaridade geral obtida entre os hectares ficou na média dos 70%, onde se concluiu que floristicamente as amostras eram iguais. A média encontrada de abundância de indivíduos foi da ordem de 1432 ind./ha e desvio padrão de 124,57; e representação da composição florística em 202,75 spp/ha e desvio da ordem de 46,07 spp. A área basal média foi de 31,92 m²/ha e desvio padrão de 2,50. O intervalo de confiança a 95% de probabilidade para a biomassa encontrada foi de 343,05 ± 14,90 Mg. ha-1 e para o carbono foi 164,67 ± 7,15 Mg. ha-1. Os resultados da modelagem com o satélite LANDSAT-5 mostraram que as variáveis independentes B2, B3, ARVI, ND54, MMVEG, MMsombra e MSAVI foram as que melhor se correlacionaram as variáveis biométricas biomassa e carbono. Para o satélite IKONOS II as variáveis que apresentaram melhor correlação foram R43, NDVI, TCap4 e TCap

Floristic composition and similarity of 15 hectares in Central Amazon, Brazil

The Amazon region is one of the most diverse areas in the world. Research on high tropical forest diversity brings up relevant contributions to understand the mechanisms that result and support such diversity. In the present study we describe the species composition and diversity of 15 one-ha plots in the Amazonian terra firme dense forest in Brazil, and compare the floristic similarity of these plots with other nine one-ha plots. The 15 plots studied were randomly selected from permanent plots at the Embrapa Experimental site, Amazonas State in 2005. The diversity was analysed by using species richness and Shannon’s index, and by applying the Sorensen’s index for similarity and unweighted pair-group average (UPGMA) as clustering method. Mantel test was performed to study whether the differences in species composition between sites could be explained by the geographic distance between them. Overall, we identified 8 771 individuals, 264 species and 51 plant families. Most of the species were concentrated in few families and few had large number of individuals. Families presenting the highest species richness were Fabaceae (Faboideae: 22spp., Mimosoideae: 22spp.), Sapotaceae: 22spp., Lecythidaceae: 15 and Lauraceae: 13. Burseraceae had the largest number of individuals with 11.8% of the total. The ten most abundant species were: Protium hebetatum (1 037 individuals), Eschweilera coriacea (471), Licania oblongifolia (310), Pouteria minima (293), Ocotea cernua (258), Scleronema micranthum (197), Eschweilera collina (176), Licania apelata (172), Naucleopsis caloneura (170) and Psidium araca (152), which represented 36.5% of all individuals. Approximately 49% of species had up to ten individuals and 13% appeared only once in all sampled plots, showing a large occurrence of rare species. Our study area is on a forest presenting a high tree species diversity with Shannon’s diversity index of 4.49. The dendrogram showed two groups of plots with low similarity between them (less than 0.25), and the closer the plots were one to another, more similar in species composition (Mantel R=0.3627, p<0.01). The 15 plots in our study area share more than 50% of their species composition and represent the group of plots that have the shortest distance between each other. Overall, our results highlight the high local and regional heterogeneity of environments in terra firme forests, and the high occurrence of rare species, which should be considered in management and conservation programs in the Amazon rainforest, in order to maintain its structure on the long run. Rev. Biol. Trop. 59 (4): 1927-1938. Epub 2011 December 01

<title language="eng">Floristic composition and similarity of 15 hectares in Central Amazon, Brazil

La región amazónica es una de las más diversas áreas del mundo. Los estudios sobre la gran diversidad de bosques tropicales generan contribuciones relevantes en la comprensión de los mecanismos que originan y apoyan tal diversidad. En el presente estudio se describe la composición de las especies y la diversidad de 15 parcelas de una hectárea en el bosque denso amazónico terra firme en Brasil, y compara la similitud florística de estas parcelas con otras nueve parcelas de una hectárea. Las 15 parcelas estudiadas fueron seleccionadas al azar, en el 2005, de parcelas permanentes en el sitio experimental de Embrapa, Estado de Amazonas. La diversidad fue analizada utilizando la riqueza de especies y el índice de Shannon, así como el índice de Similitud de Sorensen; y como método de agrupación se utilizó el promedio no ponderado por grupo (UPGMA). La prueba de Mantel se llevó a cabo para estudiar si las diferencias en la composición de especies entre los sitios podrían ser explicadas por la distancia geográfica entre ellos. En general, se identificaron 8 771 individuos, 264 especies y 51 familias de plantas. La mayoría de las especies se concentraron en pocas familias y pocas tenían un gran número de individuos. Las familias que presentaron la mayor riqueza de especies fueron: Fabaceae (Faboideae: 22spp, Mimosoideae: 22spp), Sapotaceae: 22spp, Lecythidaceae: 15 y Lauraceae: 13. Burseraceae tuvo el mayor número de individuos con un 11.8% del total. Las diez especies más abundantes fueron: Protium hebetatum (1 037 individuos), Eschweilera coriacea (471), Licania oblongifolia (310), Pouteria minima (293), Ocotea cernua (258), Scleronema micranthum (197), Eschweilera collina (176), Licania apelata (172), Naucleopsis caloneura (170) y Psidium araca (152), que representó un 36.5% de todos los individuos. Aproximadamente en el 49% de las especies se encontraron hasta diez individuos, mientras que el 13% de las especies apareció sólo una vez en todas las parcelas de muestreo, lo que demuestra una alta presencia de especies raras. La zona de estudio se encuentra en un bosque con alta diversidad de especies de árboles, con un índice de diversidad de Shannon de 4.49. El dendrograma mostró dos grupos de parcelas con baja similitud entre ellas (menos de 0.25), y entre más cercanas las parcelas, más similares en composición de especies fueron (Mantel R=0.3627, pThe Amazon region is one of the most diverse areas in the world. Research on high tropical forest diversity brings up relevant contributions to understand the mechanisms that result and support such diversity. In the present study we describe the species composition and diversity of 15 one-ha plots in the Amazonian terra firme dense forest in Brazil, and compare the floristic similarity of these plots with other nine one-ha plots. The 15 plots studied were randomly selected from permanent plots at the Embrapa Experimental site, Amazonas State in 2005. The diversity was analysed by using species richness and Shannon’s index, and by applying the Sorensen’s index for similarity and unweighted pair-group average (UPGMA) as clustering method. Mantel test was performed to study whether the differences in species composition between sites could be explained by the geographic distance between them. Overall, we identified 8 771 individuals, 264 species and 51 plant families. Most of the species were concentrated in few families and few had large number of individuals. Families presenting the highest species richness were Fabaceae (Faboideae: 22spp., Mimosoideae: 22spp.), Sapotaceae: 22spp., Lecythidaceae: 15 and Lauraceae: 13. Burseraceae had the largest number of individuals with 11.8% of the total. The ten most abundant species were: Protium hebetatum (1 037 individuals), Eschweilera coriacea (471), Licania oblongifolia (310), Pouteria minima (293), Ocotea cernua (258), Scleronema micranthum (197), Eschweilera collina (176), Licania apelata (172), Naucleopsis caloneura (170) and Psidium araca (152), which represented 36.5% of all individuals. Approximately 49% of species had up to ten individuals and 13% appeared only once in all sampled plots, showing a large occurrence of rare species. Our study area is on a forest presenting a high tree species diversity with Shannon’s diversity index of 4.49. The dendrogram showed two groups of plots with low similarity between them (less than 0.25), and the closer the plots were one to another, more similar in species composition (Mantel R=0.3627, p<0.01). The 15 plots in our study area share more than 50% of their species composition and represent the group of plots that have the shortest distance between each other. Overall, our results highlight the high local and regional heterogeneity of environments in terra firme forests, and the high occurrence of rare species, which should be considered in management and conservation programs in the Amazon rainforest, in order to maintain its structure on the long run. Rev. Biol. Trop. 59 (4): 1927-1938. Epub 2011 December 01

Biased-corrected richness estimates for the Amazonian tree flora

Amazonian forests are extraordinarily diverse, but the estimated species richness is very much debated. Here, we apply an ensemble of parametric estimators and a novel technique that includes conspecific spatial aggregation to an extended database of forest plots with up-to-date taxonomy. We show that the species abundance distribution of Amazonia is best approximated by a logseries with aggregated individuals, where aggregation increases with rarity. By averaging several methods to estimate total richness, we confirm that over 15,000 tree species are expected to occur in Amazonia. We also show that using ten times the number of plots would result in an increase to just ~50% of those 15,000 estimated species. To get a more complete sample of all tree species, rigorous field campaigns may be needed but the number of trees in Amazonia will remain an estimate for years to come