Functional and Floristic Dynamics of Amazonian Forests

Intact Amazonian forests are often considered to be in a steady-state, where gains in growth and recruitment are offset by losses in mortality and where net carbon accumulation is close to zero. However, permanent plot data have shown that this ecosystem removes ca. 0.4 Pg of carbon per year from the atmosphere, approximately 5% of annual anthropogenic emissions. This thesis tests several competing hypothesized drivers of detected shifts in the structure and dynamics of intact forest, by assessing changes in functional and floristic composition over the last 30 years in over 100 long-term tree monitoring plots distributed across the Amazon. I first show that the majority of species are restricted to wetter conditions, indicating that stronger and more frequent droughts could threaten many species (Chapter 3). I generated an index of water-deficit affiliation for more than 500 genera and 1800 species (Chapter 3), and demonstrated that this index can predict drought-induced mortality in several drought experiments (Chapter 4). Finally, I document how floristic and functional composition of Amazonian forests has shifted over the last 30 years: forests are increasingly dominated by large-statured taxa, and further, large trees are becoming even larger in absolute size (Chapters 5 and 6). However, relative gains in basal area were similar across size classes and canopy status. In addition, recruits are increasingly comprised of dry-affiliated genera, while the mortality of wet-affiliated genera has increased in plots where the dry season has become more intense. Communities are becoming more dry- affiliated, although these changes still lag behind the drying trend. Overall, this thesis shows the potential vulnerability of Amazonian biodiversity to an increase in aridity and supports the hypotheses that a changing climate and increased atmospheric CO2 are driving changes in Amazonian floristic and functional dynamics

Distribuição, riqueza, diversidade e estabelecimento de áreas prioritárias para a conservação de Melastomataceae Juss. no estado do Paraná

Orientador: Renato GoldenbergCoorientador: Eric Camargo SmidtMonografia (Bacharelado) - Universidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Biológicas. Curso de Graduação em Ciências BiológicasResumo : A família Melastomataceae Juss. está distribuída nas regiões tropicais e subtropicais sendo encontrada em diversas unidades fitogeográficas. No estado do Paraná muitas coletas para a família foram realizadas ao longo dos anos e encontram-se reunidas em diversas coleções botânicas. Nos últimos anos estudos sobre a maioria dos gêneros da família presentes no estado foram realizados. A reunião dos dados gerados pelos diversos registros de coleções botânicas confirmados por estes estudos realizados possibilitaram o presente estudo que buscou encontrar e entender o padrão de distribuição, riqueza e diversidade (índice de Shannon) da família no Paraná e nas cinco Regiões Fitogeográficas propostas para o estado (Campos, Cerrado, Floresta Estacional Semidecidual, Floresta Ombrófila Densa e Floresta Ombrófila Mista) e através da análise de complementaridade revelar as regiões prioritárias para a conservação da família no estado. Utilizou-se quatro estimadores de riqueza (Chao 1, Chao 2, Jackknife 1 e Jackknife 2) para revelar a possibilidade de novas espécies. Foram confirmados 5028 registros de Melastomataceae no Paraná divididos em cinco tribos: Bertolonieae, Melastomeae, Merianieae, Miconieae e Microlicieae. A maioria das coletas foi registrada para a região leste do estado (Campos, Floresta Ombrófila Densa e Floresta Ombrófila Mista), os estimadores de riqueza apontaram essa região como a de maior possibilidade de novas espécies. As tribos Miconieae e Melastomeae foram as mais representativas com mais observações, maior riqueza e diversidade. 17 áreas prioritárias para a conservação foram apontadas pela análise de complementaridade. O maior número de unidades fitogeográficas na região leste; a localização de Curitiba, maior centro de pesquisa do estado; uma maior concentração da agricultura em larga escala nas regiões norte e oeste; as características das unidades fitogeográficas e a preferência de espécies da família por determinadas condições ambientais são os cinco fatores que podem haver influenciado o padrão de distribuição. As tribos Miconieae e Melastomeae são segundo a literatura as de maior representatividade, corroborando os resultados. Das áreas apontadas como prioritárias para a preservação apenas o município de Joaquim Távora não apresentou unidade de conservação já instaurada. Esse tipo de análise deve ser realizado para outros grupos fomentando a elaboração de políticas públicas

Produção do Jundiá (Rhamdia quelen) em áreas de entorno do Parque Estadual da Serra do Tabuleiro em Paulo Lopes-SC

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção.A ocupação e uso da terra no entorno de unidades de conservação podem ser conflitantes com a manutenção da diversidade biológica da área protegida. As populações residentes nestas áreas deveriam praticar atividades que garantam a integridade dos recursos que a unidade objetiva proteger e assegurem condições e meios necessários para a satisfação de suas necessidades materiais, sociais e culturais. O Rhamdia quelen, um peixe que ocorre desde o México até o centro da Argentina, conhecido no sul do Brasil como jundiá, é uma espécie que vem despertando grande interesse por parte de produtores de peixes desta região. Os resultados de reprodução, larvicultura, alevinagem e desenvolvimento desta espécie autóctone da região de Paulo Lopes são analisados neste trabalho para verificar seu potencial zootécnico. A exploração sustentável de uma espécie local (autóctone) contribui para a preservação do meio ambiente, porém só é possível se a espécie apresentar características de reprodução e desenvolvimento próprias para o cultivo. Os dados mostraram que o jundiá da região apresenta características zootécnicas para a sua incorporação em um sistema de produção das comunidades locais. A produção de uma espécie de peixe autóctone é proposta como base para um modelo de desenvolvimento compatível com a conservação dos recursos naturais e melhoria da qualidade de vida de agricultores familiares residentes na área de entorno do Parque Estadual da Serra do Tabuleiro em Paulo Lopes - SC

Estágio Supervisionado de Engenharia de Aquicultura: reprodução, larvicultura e alevinagem de peixes de água doce

TCC (graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro de Ciências Agrárias. Curso de Engenharia de Aquicultura.O relatório de estágio supervisionado é composto por duas partes, uma descrição detalhada dos processos operacionais de uma empresa de produção de juvenis de peixes de água doce e os resultados de um experimento sobre o efeito do efluente de piscicultura para o cultivo irrigado de arroz. As atividade foram desenvolvidas pelo acadêmico Juan Ramon Esquivel Muelbert durante o estágio realizado na empresa Piscicultura Panamá Ltda, no período de 12/03/2012 a 01/06/2012. O estágio foi Orientado pelo Prof. Dr. Luiz Alejandro Vinatea Arana e supervisionado pelo Prof. Dr. Juan Ramon Esquivel Garcia. A empresa, fundada em 1996 e situada no município de Paulo Lopes em Santa Catarina. A Piscicultura Panamá Ltda. tem como atividades principais a reprodução, larvicultura e alevinagem de diversas espécies de peixes de água doce, com ênfase na produção de espécies migradoras da bacia do rio Uruguai. O aluno teve a oportunidade de participar ativamente do projeto de pesquisa e extensão “Rizipiscicultura como alternativa de sustentabilidade da agricultura familiar no litoral sul de Santa Catarina”. Um experimento de campo foi realizado com o objetivo de testar a utilização do efluente de piscicultura como única fonte de água no cultivo irrigado de arroz. Foram utilizadas 9 quadras de arroz com 3.000 m2, como unidades experimentais. A produtividade de duas variedades de arroz (SC 108 e SC 110) foi avaliada durante um período de 3 meses. Os resultados do experimento demonstraram que a variedade SC 108 foi a mais produtiva, com média de 5.400 kg/ha, O modelo de cultivo proposto possibilita o cultivo de arroz sem fertilizantes aliado ao uso responsável dos recursos hídricos

Standardized drought indices in ecological research: why one size does not fit all

Defining and quantifying drought is essential when studying ecosystem responses to such events. Yet, many studies lack either a clear definition of drought, and/or erroneously assume drought under conditions within the range of “normal climatic variability” (c.f. Slette et al., 2019). To improve the general characterization of drought conditions in ecological studies, Slette et al. (2019) propose that drought studies should consistently relate to the local climatic context, assessing whether reported drought periods actually constitute extremes in water availability

Compositional response of Amazon forests to climate change

Most of the planet\u27s diversity is concentrated in the tropics, which includes many regions undergoing rapid climate change. Yet, while climate-induced biodiversity changes are widely documented elsewhere, few studies have addressed this issue for lowland tropical ecosystems. Here we investigate whether the floristic and functional composition of intact lowland Amazonian forests have been changing by evaluating records from 106 long-term inventory plots spanning 30 years. We analyse three traits that have been hypothesized to respond to different environmental drivers (increase in moisture stress and atmospheric CO 2 concentrations): maximum tree size, biogeographic water-deficit affiliation and wood density. Tree communities have become increasingly dominated by large-statured taxa, but to date there has been no detectable change in mean wood density or water deficit affiliation at the community level, despite most forest plots having experienced an intensification of the dry season. However, among newly recruited trees, dry-affiliated genera have become more abundant, while the mortality of wet-affiliated genera has increased in those plots where the dry season has intensified most. Thus, a slow shift to a more dry-affiliated Amazonia is underway, with changes in compositional dynamics (recruits and mortality) consistent with climate-change drivers, but yet to significantly impact whole-community composition. The Amazon observational record suggests that the increase in atmospheric CO 2 is driving a shift within tree communities to large-statured species and that climate changes to date will impact forest composition, but long generation times of tropical trees mean that biodiversity change is lagging behind climate change

Elevational shifts in tree community composition in the Brazilian Atlantic Forest related to climate change

Question: Climate change induces shifts in species distributions, ultimately changing community composition. Mountains are especially sensitive to climate change, and tree species are predicted to move towards higher elevations, but observed changes are not always unidirectional. The diversity and complexity of tropical and subtropical systems limits our understanding of climate‐induced responses of subtropical mountain forests. Here, we investigated migration trends in tree community composition along an elevational gradient, and between the transition from lowland to montane forests in subtropical forests. Location: Brazilian Atlantic Forest. Methods: We used thermal affiliations of 627 tree species to calculate community temperature scores (CTS) for different life‐history stages of trees in 96 permanent plots. We compared CTS of different life‐history stages across space and time. Results: Most tree communities (58%) did not show a significant difference of CTS between life‐history stages, indicating a non‐migration trend. On the other hand, 27% of tree communities showed upward migration and 15% downward migration. Upward migration was more common in montane forests, and downward migration in lowland forests. Our temporal analysis shows significant changes in CTS values for juvenile communities with 0.36°C decrease in lowland forests and 0.34°C increase in montane forests. Conclusions: Contrasting results between lowland and montane forest communities indicate that the transition zone influences migration patterns and may reflect differences in species’ thermal limitations, as well as by non‐thermal factors such as biotic interactions. Our findings provide the first evidence of climate change‐induced community shifts in the Brazilian Atlantic Forest. We demonstrated that upward migration trends were predominantly observed in montane–upper mountain forests, while downward migrations were noted in lowland–submontane forests. The thermophilization of montane forests may suggest an increased risk of reduction for cold‐demanding species under climate change scenarios

A Spatial and Temporal Risk Assessment of the Impacts of El Niño on the Tropical Forest Carbon Cycle: Theoretical Framework, Scenarios, and Implications

Strong El Niño events alter tropical climates and may lead to a negative carbon balance in tropical forests and consequently a disruption to the global carbon cycle. The complexity of tropical forests and the lack of data from these regions hamper the assessment of the spatial distribution of El Niño impacts on these ecosystems. Typically, maps of climate anomaly are used to detect areas of greater risk, ignoring baseline climate conditions and forest cover. Here, we integrated climate anomalies from the 1982–1983, 1997–1998, and 2015–2016 El Niño events with baseline climate and forest edge extent, using a risk assessment approach to hypothetically assess the spatial and temporal distributions of El Niño risk over tropical forests under several risk scenarios. The drivers of risk varied temporally and spatially. Overall, the relative risk of El Niño has been increasing driven mainly by intensified forest fragmentation that has led to a greater chance of fire ignition and increased mean annual air temperatures. We identified areas of repeated high risk, where conservation efforts and fire control measures should be focused to avoid future forest degradation and negative impacts on the carbon cycle