Restauração ecológica de restingas contaminadas por pinus no Parque Florestal do Rio Vermelho, Florianópolis, SC

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas. Programa de Pós-Graduação em Biologia Vegetal

A nucleação na restauração ecológica de ecossistemas tropicais

As teorias ecológicas da facilitação e nucleação são propostas como base para a restauração ambiental de ecossistemas tropicais. Nesse "Ponto de Vista" apresentam-se técnicas de restauração fundamentadas no conceito de nucleação, onde pequenos núcleos de vegetação são implantados em uma área degradada. As técnicas de nucleação (abrigos artificiais para animais, plantio de espécies herbáceo-arbustivas, transposição de solo e banco de sementes, transposição de chuva de sementes, blocos de mudas procedentes de transposição de solo e chuva de sementes, poleiros artificiais, plantio de árvores nativas em grupos de Anderson, e trampolins ecológicos com grupos funcionais) promovem a conectividade da paisagem sob dois fluxos: interno: conectividade recebedora; e externo: conectividade doadora. O desenvolvimento dos núcleos representa uma alternativa de restauração que prioriza os processos de sucessão natural. A restauração através das técnicas de nucleação pode parecer muito lenta para atingir uma vegetação que corresponda ao clima tropical, porém representa uma base para a constituição de comunidades que, no futuro, poderão potencialmente atuar como novos núcleos funcionais dentro da atual paisagem fragmentada. Encoraja-se maior integração entre teorias ecológicas e projetos de restauração para desenvolvimento de recursos humanos e formação de restauradores ecológicos.Ecological theories of facilitation and nucleation are proposed as a basis for environmental restoration in tropical ecosystems. The main goal of this paper is to present restoration techniques based on the concept of nucleation, in which small nuclei of vegetation are established within a degraded land. The nucleation techniques (artificial shelters for animals, planting of herbaceous shrub life forms, soil and seed bank translocation, seed rain translocation, soil and seed rain translocation's seedling set, artificial perches, planting of native trees in groups, and ecological stepping-stones with functional groups) promote the landscape connectivity on two flows: inward: receiver connectivity and outward: donor connectivity. The nuclei development represents an alternative for restoration by prioritizing the natural processes of succession. This methodology appears to take long to generate vegetation corresponding to tropical climates, but is fundamental in the formation of communities capable of acting, in the future, as a new functional nuclei within the current fragmented landscape. This strategy also encourages greater integration between the theories and projects of ecological restoration for the development of human resources and to benefit the restoration practitioner

Biological invasion of Pinus elliottii var. elliottii in Rio Vermelho State Park, Florianópolis, SC

A invasão biológica é conceituada como o processo de introdução e adaptação de espécies exóticas nos ecossistemas naturais, as quais se tornam invasoras, causando alterações ecológicas. Espécies com alta capacidade invasora, como Pinus elliottii, tendem a inibir a sucessão ecológica. Em 1962, foi criada a Estação Florestal do Rio Vermelho, no município de Florianópolis, SC, onde foram testadas 25 espécies de Pinus spp. em 500 ha de restinga. Após 40 anos de plantio, aproximadamente 250 ha de dunas e restingas adjacentes aos plantios foram contaminadas por Pinus elliottii var. elliottii. Para a avaliação da capacidade invasora, foram amostrados o banco e chuva de sementes em três ambientes: i) interior de talhão de Pinus elliottii var. elliottii; ii) bordadura do mesmo talhão de Pinus elliottii var. elliottii; e iii) restinga arbórea conservada. No banco de sementes não foi observada emergência de plântulas de Pinus spp., sugerindo que suas sementes não permaneçam viáveis no solo. Já a chuva de sementes durante o ano foi contínua, dispersando cerca de dois milhões de sementes viáveis.ha-1.ano-1. Se por um lado a inexistência de sementes de Pinus spp. no banco pode parecer uma vantagem, a chuva de sementes contínua representa uma ameaça constante para a reinfestação dessa espécie na área.Palavras-chave: Banco de sementes; chuva de sementes; restauração ecológica. AbstractBiological invasion of Pinus elliottii var. elliottii in Rio Vermelho State Park, Florianópolis, SC. Biological invasion is defined as the process of introduction and adaptation of non-native species into natural ecosystems which become invasive and cause ecological changes. Species with high invasive capacity, such as Pinus elliottii, tend to inhibit ecological succession. In 1962 the Forestry Station of Rio Vermelho in Florianópolis-SC was created, and  25 species of pine tested in 500 ha of dunes. After 40 years, approximately 250 ha of dunes and restingas, adjacent to the plantations were invaded by Pinus elliottii var. elliottii. In order to evaluate its invasive capacity, the seed bank and seed rain were sampled in three habitat types: i) inner stand of Pinus elliottii var. elliottii ii) stand border; and iii) preserved mature restinga with tree covering. Seedling emergence of pines was not observed in the seed bank, suggesting that the seeds do not remain viable in the soil. The seed rain was continuous throughout the year, generating about two million viable seeds.ha-1.year-1. If the lack of a seed bank may seem an advantage, the continuous seed rain represents a constant threat to the re-infestation of the species in the park.Keywords: Seed bank; seed rain; ecological restoration, invasive pines.AbstractBiological invasion is defined as the process of introduction and adaptation of non-native species into natural ecosystems which become invasive and cause ecological changes. Species with high invasive capacity, such as Pinus elliottii, tend to inhibit ecological succession. In 1962 the Forestry Station of Rio Vermelho in Florianópolis-SC was created, and  25 species of pine tested in 500 ha of dunes. After 40 years, approximately 250 ha of dunes and restingas, adjacent to the plantations were invaded by Pinus elliottii var. elliottii. In order to evaluate its invasive capacity, the seed bank and seed rain were sampled in three habitat types: i) inner stand of Pinus elliottii var. elliottii ii) stand border; and iii) preserved mature restinga with tree covering. Seedling emergence of pines was not observed in the seed bank, suggesting that the seeds do not remain viable in the soil. The seed rain was continuous throughout the year, generating about two million viable seeds.ha-1.year-1. If the lack of a seed bank may seem an advantage, the continuous seed rain represents a constant threat to the re-infestation of the species in the park.Keywords: Seed bank; seed rain; ecological restoration, invasive pines

PHENODYNAMICS OF Solanum mauritianum SCOP. IN A PLANTATION FOR SUBTROPICAL FOREST RESTORATION

We evaluated the phenodynamics of Solanum mauritianum Scop. in a forest plantation to check the ecological behavior of this species in restoration condition. Twelve trees were observed over 24 months, according to regrowth, flowering, fruiting and defoliation. The phenophases were correlated with the photoperiod, climatic variables, maximum, average, minimum temperature and precipitation through Pearson´s correlation. The species exhibited over the year highly synchronic, flowering and fruiting. The flowering occurred from January to December, with floral buds being observed simultaneously with ripe fruits, reaching a maximum dispersion in February. Temperatures below 10°C and frosts inhibited the leaf re-sprouts, promoting a leaf deciduous peak in March and June. The permanent availability of resources as flowers and fruits and the resilience of vegetative phenophases in response to severe frosts make S. mauritianum an adapted species of highly ecological potential to be used in regional restoration projects.

Avaliação da sobrevivência e modelagem do desenvolvimento inicial de árvores para restauração da Mata Atlântica

Ecological restoration has become an important complementary practice to protect natural resources and preserve biodiversity. However, native species may be used in restoration programs in ways that do not optimize their performance. This research evaluated the survival and to model the initial growth of 15 native tree species planted in “filling” and “diversity” lines in the post-planting phase of a restoration experiment in the subtropics of the Brazilian Atlantic Forest. We measured survival rate (%) one year after planting and collar diameter (mm), total height (m), crown projection area (m²) and crown volume (m³) in the first 48 months after planting. Growth modeling for each variable and species was based on the non-linear mathematical Logistic, Gompertz, and Chapman-Richards models. Model selection for each variable/species was supported by the Akaike Information Criterion, standard error of the estimate, and coefficient of determination. The highest survival rates were reported for Cordia americana, Gochnatia polymorpha, Inga uruguensis, Peltophorum dubium, Prunus sellowii e Zanthoxylum rhoifolium (91.7%) and for Solanum mauritianum (90.3%). The species with faster growth were, by increasing order, Mimosa scabrella, Trema micrantha, Solanum mauritianum and Croton urucurana. With a better understanding of the initial developmental potential of tree species, it is possible to increase the species and functional diversity of the filling group. There was no single model capable of describing the variables analyzed and different models were needed to describe different characteristics and species.A restauração ecológica tornou-se uma importante atividade complementar para proteger os recursos naturais e conservar a biodiversidade. No entanto, as espécies nativas podem estar a ser utilizadas em programas de restauração de formas que não otimizam as suas características. O objetivo deste trabalho foi avaliar a sobrevivência e modelar o desenvolvimento inicial de 15 espécies arbóreas nativas plantadas em linhas de “preenchimento” e “diversidade” na fase de pós-plantio numa experiência de restauração nos subtrópicos da Mata Atlântica Brasileira. Avaliou-se a taxa de sobrevivência (%) um ano após o plantio e o diâmetro do colo (mm), a altura total (m), a área de projeção de copa (m²) e o volume de copa (m³) nos primeiros 48 meses após o plantio. A modelagem de crescimento para cada variável e espécie foi baseada nos modelos matemáticos não lineares: Logístico, Gompertz e Chapman-Richards. A seleção do modelo para cada variável/espécie teve como base o Critério de Informação de Akaike, erro padrão da estimativa e coeficiente de determinação. Os percentuais de sobrevivência mais altos foram para Cordia americana, Gochnatia polymorpha, Inga uruguensis, Peltophorum dubium, Prunus sellowii e Zanthoxylum rhoifolium (91,7%) e para Solanum mauritianum (90,3%). As espécies de crescimento mais rápido, por ordem crescente, foram: Mimosa scabrella, Trema micrantha, Solanum mauritianum e Croton urucurana. Com o conhecimento do potencial de desenvolvimento inicial das espécies, é possível aumentar a diversidade de espécies e funcional do grupo de preenchimento. Não houve um modelo único capaz de descrever todas as variáveis de desenvolvimento analisadas. Foram necessários diferentes modelos para descrever as diferentes características e as diferentes espécies.We thank the Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – CNPq – (National Council for Scientific and Technological Development) Brazil for financial support (Process 575081/2008-2).info:eu-repo/semantics/publishedVersio

O ICMS Ecológico como ferramenta de conservação: estudo de caso no município de Marmeleiro (PR)

Este estudo teve como objetivo avaliar os impactos socioambientais da implantação do Programa ICMS Ecológico em propriedades ribeirinhas de uma comunidade no município de Marmeleiro (PR), por meio da aplicação de um questionário quantitativo com perguntas abertas e fechadas. Identificaram-se impactos socioambientais, expressos na adequação do projeto à realidade das propriedades e na opinião dos proprietários em relação às cercas implantadas pelo ICMS Ecológico para proteção de matas ciliares. O programa propiciou o isolamento de matas ciliares (mediante a construção de cercas) e a readequação de estradas rurais. O diferencial na implantação das ações nessa comunidade foi o capital social desta, que possibilitou redes sociais fortalecidas. A maior preocupação ambiental da comunidade foi a relação de importância entre as matas ciliares e a qualidade e quantidade de água disponível. Detectou-se uma carência de publicação de artigos específicos sobre resultados de programas de ICMS Ecológico. Para a implantação destes, é importante identificar as motivações dos proprietários ribeirinhos e integrar ações de educação ambiental. Recomenda-se fortalecer as redes sociais atuantes e estabelecer um maior monitoramento ambiental por órgãos governamentais para o sucesso de tais programas

Comparative analysis of birdlife in different ecological restoration methods with emphasis in the role of artificial perches

Artificial perches provide complexity to the landscape, a factor that can increase animal biodiversity. We tested the hypothesis that artificial perches used in ecological restoration promoting increased of the specific birdlife diversity in a restored landscape in southern Brazil. The study was conducted in the southwest of Paraná State, in an area that served for years to agriculture and pasture. Estimates of species and diversity of avifauna in 12 experimental plots were obtained one year after the beginning of the restoration. Data from plots restored through nucleation (this method consists too insert artificial perches) were used to create a data set analyzed with and without the records of birds obtained exclusively on artificial perches. These data were compared with those from experimental plots re-vegetated by either passive or active restoration (high diversity planting). In addition, we investigated the ability of different restoration techniques to attract avifauna occurring in a nearby forest. Restored plots using nucleation had higher richness (42± 3.00SD species), abundance and diversity compared to passive restoration and high diversity planting. However, when the results obtained exclusively from artificial perches were disregarded, the pattern of the diversity components in the nucleation did not differ from that of the passive restoration. Thus, the artificial perches provided an additional niche and, in this study, represented 34% of the increase in the accumulated richness observed in nucleation. Thus, perches are an important natural engineering structure that causes local increase in bird richness

Macrofauna epiedáfica em áreas submetidas a tecnologias de restauração florestal no sul do Brasil

The objective was to characterize the composition of the epiedaphic macrofauna in areas undergoing initial forest restoration using different restoration technologies and to compare these parameters with a reference forest. The study was conducted in the experimental area of Ecological Restoration of the UTFPR, Dois Vizinhos/Paraná state, in randomized blocks, composed of three treatments (RP-passive restoration, PAD-high diversity planting, and NC-nucleation) with four repetitions. Adjacent to this, the fragment of secondary native forest (FL), is used as a reference. The collections were made in November 2010 and April 2011, and three pitfall traps were installed in each plot. Richness and abundance were submitted to normality tests, homogeneity of variance and analysis of variance, and the Shannon and Pielou indices were calculated. The abundance data of the taxonomic groups were submitted to principal component analysis (PCA). To verify the differences in the macrofauna composition between the forest and restoration technologies, similarity analysis (ANOSIM) and percentage of similarity (SIMPER) were performed. We sampled 12,681 individuals, 3,018 in November/2010 and 9,663 in April/2011, distributed in 23 orders. The abundance and richness of the forest differed significantly from the restorative technologies in both assessments. The high abundance observed in the restorative techniques reflected the dominance of Hymenoptera, Coleoptera and Polyxenida. FL showed higher diversity and equitability, regardless the sampling season. The PCA separated the forest technologies by differences in the composition of the edaphic fauna, and the same did not occur between the restoration techniques. In ANOSIM and SIMPER the main orders contributing to the forest differentiation of the technologies in November/10 were Diptera, Coleoptera, Orthoptera, Blattodea, and in April/11 Polyxenida, Hemiptera, Hymenoptera and Orthoptera. The edaphic macrofauna was influenced by the degree of anthropic interference, being a good indicator of environmental changes and ecological succession observed in areas undergoing initial forest restoration.Objetivou-se caracterizar a composição da macrofauna epiedáfica, em áreas em processo inicial de restauração florestal, por meio de diferentes tecnologias restauradoras e comparar esses parâmetros com uma floresta-referência. O estudo foi realizado na área experimental de Restauração ecológica da UTFPR, Dois Vizinhos, Paraná, em blocos casualizados, composto por três tratamentos (RP-restauração passiva, PAD-plantio em alta diversidade e NC-nucleação) com quatro repetições. Adjacente, encontra-se o fragmento de floresta nativa secundária (FL), usado como referência. As coletas foram realizadas em novembro/2010 e abril/2011, sendo instaladas em cada parcela três armadilhas pitfall. A riqueza e abundância foram submetidas a testes de normalidade, homogeneidade das variâncias e análise de variância e calcularam-se os índices de Shannon e Pielou. Os dados de abundância dos grupos taxonômicos foram submetidos à análise de componentes principais (ACP). Para verificar as diferenças na composição da macrofauna entre a floresta e as tecnologias de restauração, foi realizada a análise de similaridade (ANOSIM) e o percentual de similaridade (SIMPER). Amostraram-se 12.681 indivíduos, sendo 3.018 em novembro/2010 e 9.663 em abril/2011, distribuídos em 23 ordens. A abundância e riqueza da floresta diferiram significativamente das tecnologias restauradoras, em ambas as avaliações. A elevada abundância observada nas técnicas restauradoras refletiu a dominância de Hymenoptera, Coleoptera e Polyxenida. FL apresentou maior diversidade e equitabilidade, independentemente da época de amostragem. A ACP separou as tecnologias da floresta, pelas diferenças na composição da fauna edáfica, sendo que o mesmo não ocorreu entre as técnicas de restauração. Na ANOSIM e SIMPER, as principais ordens que contribuíram para a diferenciação da floresta das tecnologias em novembro/2010 foram Diptera, Coleoptera, Orthoptera, Blattodea, e em abril/2011 Polyxenida, Hemiptera, Hymenoptera e Orthoptera. A macrofauna edáfica foi influenciada pelo grau de interferência antrópica, sendo um bom indicador das alterações ambientais e da sucessão ecológica observada em áreas em processo inicial de restauração florestal

Evaluation of Imazapyr herbicide efficiency in reduction of longitudinal residual strain in Eucalyptus dunnii

Este trabalho avaliou a eficiência do herbicida Imazapyr (“Chopper”) na redução de tensões de crescimento em árvores de Eucalyptus dunnii Maiden. Foram testadas 20 árvores de 14 anos em Canoinhas, SC. Este trabalho foi subdivido em duas etapas: 1 (calibração) e 2 (execução). Em ambas, fixaram-se dois pinos no DAP das árvores, um pino distante 45 mm do outro (fixados na direção da grã), para indicar a intensidade da deformação residual longitudinal (DRL). Após a calibragem do aparelho, foi feito um furo de2 cm de diâmetro, com um arco de pua, entre os dois pinos, com o objetivo de liberar as tensões e registrar as deformações. As deformações foram medidas sob dois tratamentos – testemunha e com uso de Imazapyr – e comparadas através de análise de variância, em três momentos (1, 15 e 30 dias após a aplicação do herbicida). Apesar de os resultados preliminares (0,103 e 0,135 mm, com e sem herbicida, respectivamente) terem apontado que o herbicida foi, estatisticamente, eficiente na redução das tensões de crescimento em toretes, na etapa 2 as médias em árvores em pé com aplicação de herbicida das três medições (0,131, 0,127 e 0,127 mm) apresentaram apenas uma tendência de queda da DRL.Palavras-chave: Tensões de crescimento; metodologias não destrutivas; eucalipto. AbstractEvaluation of Imazapyr herbicide efficiency in reduction of longitudinal residual strain in Eucalyptus dunnii. This research evaluated the efficiency of the systemic herbicide Imazapyr ("Chopper") in reduction of growth stress of Eucalyptus dunnii Maiden trees. We tested twenty 14-year-old trees in Canoinhas-SC. This research was divided in two stages: 1 (calibration) and 2 (execution). In both, we fixed two pins in the trees DBH: one pin 45 mm apart from each other, aiming to release tensions and register deformations. We measured deformations in two treatments – control and with Imazapyr – and compared it by variance analysis in three moments (1, 15 and 30 days before the herbicide application). Even though the preliminary results (0.103 e 0.135 mm, with and without herbicide, respectively) pointed that the herbicide was, statistically, efficient in the reduction of growth tensions in short logs, in the second stage, the averages in standing trees with application of herbicide of the three measurements (0.131; 0.127; and 0.127 mm) presented only a tendency to decrease in DRL.Keywords: Growth strain; non-destructive methods; eucalyptus.AbstractThis research evaluated the efficiency of the systemic herbicide Imazapyr ("Chopper") in reduction of growth stress of Eucalyptus dunnii Maiden trees. We tested twenty 14-year-old trees in Canoinhas-SC. This research was divided in two stages: 1 (calibration) and 2 (execution). In both, we fixed two pins in the trees DBH: one pin 45 mm apart from each other, aiming to release tensions and register deformations. We measured deformations in two treatments – control and with Imazapyr – and compared it by variance analysis in three moments (1, 15 and 30 days before the herbicide application). Even though the preliminary results (0.103 e 0.135 mm, with and without herbicide, respectively) pointed that the herbicide was, statistically, efficient in the reduction of growth tensions in short logs, in the second stage, the averages in standing trees with application of herbicide of the three measurements (0.131; 0.127; and 0.127 mm) presented only a tendency to decrease in DRL.Keywords: Growth strain; non-destructive methods; eucalyptus

Canopy cover and invasive grasses effects in distinct ecological restoration technologies: 5-y monitoring in a Brazilian subtropical forest

The establishment of canopy and the following elimination of invasive exotic grasses are among the main barriers towards the restoration of subtropical forests. We compared canopy initial cover and biological invasion by exotic grasses in different restoration technologies, up to 5-y, in Paraná State, southern Brazil. We tested three treatments in four randomized blocks as follows: T1 – passive restoration; T2 – nucleation; and T3 – high diversity plantation. We sampled 117 points per plot (54 x 40 m). We registered the presence or absence of invasive grasses cover and canopy cover percentage (using a spherical crown densiometer). The high density of fast-growing trees plus dense crowns was probably responsible for the highest shadowing and faster elimination of grasses in the plantation, while nucleation and the passive restoration showed the lowest canopy cover followed by the highest invasion by grasses. We recommend managers to use plantations to make a fast covering, although with higher inputs, or use nucleation in a long-term shadowing basis project