Org. por Taciana Barbosa Cavalcanti e Bruno Machado Teles Walter

CARDINOT, G.

DAVIDSON, E.

DIAS FILHO, M.

MOUTINHO, P.

NEPSTAD, D. C.

VIANA, N.

Repository Open Access to Scientific Information from Embrapa

,TOPICOS ATUAISEM BOTÂNICAPalestras Convidadas do 510 Congresso Nacional de Botânica23 . 29 de julho de 2000, Brasília, DFOt qanizadorcs ResponsáveisTaciana Barbosa CavalcantiBruno Machado Teles WalterOrganizadores AssistentesGlocimar Pereira da SilvaAlba Evangelista RamosJosé Felipe RibeiroMicheline Carvalho SilvaRosa de Belem das Neves AlvesIcrczinha Aparecida Borqes DiasSociedade Botânica do BrasilSBBRecursos Genéticos e BiotecnologiaCenargenBrasília . julho 2000DE QUE MODO O EL NINO INFLUÊNCIA A AMAZÔNIA?UM EXPERIMENTO DE EXCLUSÃO DE CHUVAGina Cardinot', Oaniel C. Nepstad'". Paulo Moutinho',Moacyr Dias-Filho", Eric Davidson", Noemi Viana"IntroduçãoPeríodos de seca de diferentes durações ocorrem durante a estação decrescimento em muitas comunidades terrestres. Onde algumas espécies vãoexperimentar uma significante mortalidade induzida pela seca, outras são adaptadasà sobreviver e crescer durante estes períodos (Schulze et aI. 1987).Na Amazônia cerca de 2milhões de KmZ de floresta estão em áreas que sofremsecas sazonais (de 3 a 6 meses do ano). Estas florestas se mantém sempre verdes comevapotranspiração ativa, pela extração de água estocada nas camadas profundas dosolo, mesmo nos períodos de baixo índice de chuvas (Nepstad et aI. 1994)Os solos destas florestas, contudo, dependem de uma "recarga" de água durantea estação chuvosa para suportar as próximas estiagens. A redução de chuvas em grandeparte da região Amazônica está associada ao fenômeno EI Nino, que é responsávelpela anomalia no padrão global de chuvas. Durante o EI Nino de 1997/1998, a chuvaacumulativa ficou muito abaixo da média registrada em anos de chuvas normais emcidades como Belterra, Belém e Marabá, cidades do estado do Pará (Nepstad et aI.1999). Em Belterra, o volume de chuva ficou 1000 mm abaixo da média para o períodode nove meses, a partir de julho de 1997 (Nepstad 1999).Nos períodos secos do ano há um aumento no estresse hídrico da copa, atranspiração diminui e as espécies de árvores e cipós, sensíveis a seca, perdem suasfolhas aumentando a suscetibilidade da floresta ao fogo. Podendo ser visto, como umprocesso de estimação do regime hídrico sobre o qual a água absorvida no solo, parasuprir a evapotranspiração, exauri de tal quantidade que o estresse hídrico provocadopela seca severa induz a queda de folhas e o sub-bosque da floresta torna-se vulnerávelao fogo (Nepstad et aI. 2000). Déficits hídrico que não são muito severos podemreduzir a taxa de expansão foliar mais que as taxas fotossintéticas, quando estesassimilados ficam disponíveis para o crescimento de raízes.No evento EI Nino de 1992, Nepstad et ai. (1994,1995), realizaram um estudona Floresta de Paragominas e verificaram que o esgotamento da água disponível paraas plantas no solo da floresta provocou o desprendimento das folhas das árvores e aolongo da estação, a floresta foi rapidamente desenvolvendo um severo estresse hídrico,como indicado pela queda acentuada do potencial da água das folhas.As grandes conversões de áreas de floresta em áreas de pastagem tambémcontribuem para o aumento da seca na região. Salite et ai. (1979) concluiu que amaioriada chuva na Amazônia é reciclada segundo o ciclo: precipitação-solo-atmosfera-precipitação. Deste modo a evapotranspiração tem um importante papel neste ciclo,sendo responsável por cerca de 60% da precipitação na região.Moreira et ai. (1997) indicam que vapor do ambiente da floresta é na maioria,mas não completamente, gerado pela transpiração das plantas. Esta alta proporçãode vapor gerado pela evapotranspiração ocorre tanto em florestas úmida não sazonaiscomo em florestas com secas sazonais.1 IPAM-Instituto de Pesquisa Ambiental da Amazônia - 2 Woods Hole Research Center - 3 EMBRAPA-CPATUTópicosAtuais em Botânica 147Desde modo, além de eventos de EI Nino o desmatamento pode levar a umaredução significativa das chuvas na região.Florestas sempre-verdes sazonais que depende de uso da reserva das água dosolo pode ser substituídas por florestas semi-decíduas mais tolerantes a seca, depoisque a chuvas comessem a ser insuficientes para reabastecer as reservas de água nosolo regularmente. Todavia, esta capacidade de "evitar" a seca pela extração de águade solos profundos é limitada. E quando a seca é particularmente mais intensa, comoocorre em anos de EINino, estas florestas esgotam seu suprimento de água e iniciama perdas de folhas tornando-se susceptíveis ao fogo.Para avaliar quais as respostas das florestas da Amazônia frente a este cenárioclimático futurístico de seca e calor onde os efeitos da seca incluem: mudanças nafisiologia, biologia reprodutiva, mortalidade de árvores, biogeoquímica e nainflamabilidade da floresta, nós montamos um experimento de exclusão de chuva emum hectare de floresta amazônica. Especificamente, nós estamos prevendo que umaseca prolongada deve afetar a floresta, reduzindo (1) a sua capacidade fotossintética,(2) o seu potencial de água nas folhas (uma medida do estresse hídrico sofrido pelasplantas) e a (3) quantidade de nutrientes em tecidos vegetais. Ainda, nós esperamosque ocorra (4) um aumento na queda de folhas, (5) a diminuição do crescimentovegetal, (6) o aumento na mortalidade de árvores, (7) a redução na diversidade eabundância da fauna de solo e, consequentemente, (8) a redução das taxas dedecomposição de liteira e, finalmente, (9) o um aumento da inflamabilidade florestal.Em resumo, prevemos que a seca fará com que haja mais folhas secas no chão, ummaior número de árvores mortas, permitindo assim que o interior da floresta fiquemais seco e, desta forma, mais inflamável.Desenho experimental: exclusão da chuvaPara testar as hipóteses foi escolhida a área da floresta Nacional do Tapajós(Santarém/PA). Esta área foi escolhida por ser uma área que sofre secas anuais que sãoacentuadas em anos de EINino, apresenta lençol freático profundo para que as plantasnão sejam abastecidas por esta via e é uma área de importância para a manutençãodo clima de áreas com a cidade de Manaus.Para a escolha dos 2 hectares a serem estudados foi inicialmente feito umlevantamento florístico em 20 hectares nas proximidades do 67 KM (BR-Santarém-Cuiabá). Os hectares foram escolhidos pela sua semelhança em composição e estrutura.Em ambas as parcelas foram construídas trincheiras para evitar o movimentohorizontal de água de fora para dentro das parcelas e que árvores de dentro dasparcelas buscassem água em áreas ao redor. Ainda para avaliar os efeitos da secasobre a fração subterrânea foram cavados 3 poços de 12 metros em cada parcela epara avaliação da fração aérea foram construídas torres de 30 metros e passarelas a8m de altura, as quais facilitam a realização das medidas de copa.Para a exclusão de água da chuva foi escolhido um dos hectares (Plote Seco)onde desde janeiro de 2000 foi iniciado a exclusão de chuvas através da colocação decerca de 4700 painéis plácitos distribuídos sobre uma estrutura de calhas (escoamentoda água). Com as primeiras chuvas, avaliamos que estavam sendo excluídas 75% daágua da chuva.148 Tópicos Atuais em BotânicaOs parâmetros medidos e o teste das hipótesesPara responder nossas hipóteses nós estamos medindo vários fatoresrelacionados ao funcionamento das florestas e suas respostas à exclusão de chuvas.Estes fatores também foram medidas durante o período de calibração (Tabela 1). (1) asua capacidade fotossintética, (2) o seu potencial de água nas folhas e a (3) quantidadede nutrientes em tecidos vegetais. Ainda, nós esperamos que ocorra (4) um aumentona queda de folhas, (5) a diminuição do crescimento vegetal, (6) o aumento namortalidade de árvores, (7) a redução na diversidade e abundância da fauna de solo e,conseqüentemente, (8) a redução das taxas de decomposição de liteira e, finalmente,(9) um aumento da inflamabilidade florestal; em um total de 33 parâmetros a seremavaliados (Tabela 2). Em resumo, prevemos que a seca fará com que haja mais folhassecas no chão, um maior número de árvores mortas, permitindo assim que o interiorda floresta fique mais seco e, desta forma, mais inflamável.Tabela 1. Comparação de alguns parâmetros de medidas na calibração das parcelas (1 ha)tratamento e controle na Floresta Nacional do Tapajós, escolhidas para o experimentode exclusão de chuvas.Parâmetro PLOTE SECO PLOTE ÚMIDO1. Biomassa vegetal acima do solo (>10 cm DAP), Mg/ha 380 4102. Biomassa de raizes finas (>2 mm diam). Mg/ha 32.9±6.8 30.0±5.93. Biomassa de liteira, Mg/ha/y (99) 8.8± 0.6 6.7± 0.84. índice de área foliar, estação úmida (99) S.S±O.OS S.2±0.145. índice de área foliar, estação seca (99) 4.S6±0.04 4.7S±0.OS6. N° de espécies de árvores e cipós (> 10 cm DAP) 169 1887. N° de espécies em comum (> 1Ocm DAP) 44 448. Valores médios de potencial hidrico foliar para a estação seca 98 -O.S± 0.24 OSl±O,219. Valores médios de potencial hidrico foliar para a estação e seca 99 -0.26±0.O7 0.2S±0.OSo que esperamos?Com a exclusão da chuva em 1 hectare de floresta tropical úmida esperamosem uma primeiro momento tenhamos uma diminuição do potencial hídrico da plantalevando a queda de folhas e crescimento de raízes e a uma redução nas taxasfotossintéticas, que ocorras modificações fenológicas, como a das espécies que porexemplo tem sua frutificação induzida pela seca. Que a seca modificará a dinâmicasde nutrientes, com uma diminuição de área foliar para a interceptação da chuva, istolevará a uma diminuição na concentração de nutrientes na água que chega ao chão dafloresta. Que tenhamos um aumento na taxa de decomposição de organismos no soloe com isso um aumento nas concentrações s de CO2 medidos no solo. E que como umdos efeitos da seca mais severa esperamos um aumento na taxa de mortalidade e dainflamabilidade da floresta.Tópicos Atuais em Botânica 149Tabela 2. Resumo das medidas já iniciadas no experi~ento de exclusão de chuva, Flona do Tapajós (PA).PARÂMETRO MÉTODO AMOSTRAGEM INíCIO1. Fotossíntese, curva de liCor U-6400, Delta-T AP4 40-45 plantas/plote;3-5 folhas/ Fev-99resposta a luz, condutânciat. plant2. Potencial hídrico foliar pre- SoilMoísture 35 indívíduos adultos/hectare Set-98dawn & midday Plant Water Console 3 folhas/indiv.3. Fluxo de seiva do xilema Granier heat flux 25 árvores e lianas/plote Jun-994. LAI, Abertura do dossel LiCor-2000, Spher Densiom 144 pontos/plote* 8/99,1/995. Liteira fina (folhas, flores e 0.5 m2 traps 25/ plote Out-98frutos)6. Liteira grossal (> 1 cm diam) Belt transects 1 x 100 m (n=3) Out-987. Reprod. & fenologia foliar Qualit. observation ca 500 árvores & lianas/plote Jun-9950 spp, n= 1O, in 400 ha desde 858. Fenología Foliar Marked branches 230 plantas/plote;5 ramos/plant Fev-999. Crescimento de raízes finas Minirhizotrons Six 2-m tubos/depth/plote, 3 Dez-99profundidades10. Biomassa de raízes finas Deep Soil Augering, 24 poços/plote; 6 m Ago-9911. Biomassa de raízes grossas Hand Sorting 3 poços & 800 trench /plotes Ago-9912. Crescimento em diâmetro Stain. Steel Dendrom. 500-540 árvores & lianas/plote Mar-9913. Mortalidade de árvores Plote Census 5000-6000 árvores & lianas/plote Dez-9914. Volume de água no solo, TDR, Tektronix 1S02C; 6 sensores/profundidade (0-11 m) Jul-99Evapotranspiração Soil water balance 144 sensores de superfície/plote* Dez-9915. Respiração de solo LiCor 6252; dynamic chamo 18 poços/plote Set-9816. Fluxo de óxido nítrico ScintrexLMA-3; dyn. chamo 18 poços/plote Set-9817. Fluxo de óxido nitroso GC-ECD; static poços 18 poços/plote Set-9818. Fluxo de matano GC-FID; static poços 18 poços/pio te Set-9819. Perfil de gases no solo liCor and GCs 8 to 12m de profundidade de solo Dez-99(C02, N20, CH4) stainless steel tubes 3 pits/plote20. Nutrientes no solo Melhich 111extracts 9 amostras à 10 cm soloplote Set-9821. Fauna de solo Pitfall, Winkler, Burlese, 20 arnostra/plote/data Mar-99Paper baits (termites)22. Movimento horizontal da Deuterium pulse n =4 pulses; 2x2 m plotes Mar-99água no solochase experíment n=2 pulses; 10 x 10 m Jan 0123. Propriedades físicas do solo Water24. Umidade de material 1O-hr fuel sticks 144/plote* Jul-99combustívelForest FI Moisture 144/plote* Jul-OO.Estas medidas sao realizdas dentro de um qride de 110 x '10 m com 10 x 10m celulas em cada plote ."<Os coletores de "throughfall" são aleatoriamente trocados dentro do gride de coleta a cada cinco dos coletores são usadospara nutrientes.150 Tópicos Atuais em BotânicaReferências BibliográficasNEPSTAD, D. c., R. DE CARVALHO, c., DAVIDSON, E. A ., JIPp, P. H. LEFEBVRE,P.A .,NEGREIROS, G. H. D, DA SILVA, E., STONE, T. A ., TRUMBORE, S. E., & VIEIRA, S.1994. The role of deep roots in the hydrological and carbon cycles of AmazonianForests and Pastures. Nature. 372: p 66-669.NEPSTAD, D. c.. JIPp, P., MOUTINHO, P., NEGREIROS,G. & VIEIRA. S. 1995. Forestrecovery following pasture abandonment in Amazônia: Canopy seasonality,fire resistence and Ants'. In: Rapport, D. J.; Gaudet, C. L. & Calow, P. (eds.).Evaluating and monitoring the health of large-scale ecosystems, NATO ASISeries. Vol.l (28). Springer-Verlag. Berlin. p 333-349.NEPSTAD, D. c., MOREIRA, A. G. & ALENCAR, A. A. 1999. A Floresta em chamas:Origens, Impactos e prevenção de fogo na Amazônia. 1ed. Brasília. ProgramaPiloto para a Proteção das florestas tropicais do Brasil. p.202.MOREIRA, M. Z., STERNBERG,L. S. L., MARTINELLI, L. A., VICTORIA, R.L., BARBOSA, E.M., BONATES, L. C. M. s NEPSTAD, D. C. 1997. Contribution of transpiration toForest ambient vapou r based on isotopic measurements. Global Change Biology.3. p. 439 - 450.SCHULZE, E. D., ROBICHAUX, R. H., GRACE, J., RUNDEL, P. W. & EHLERINGER, J. R.1987. Plant Water Balance. BioScience. Vol. 37. N° 1.SALATI, E. & RIBEIRO, M.N.G. 1979. Floresta e clima. Acta Amazon. 9. p 15-22.151TópicosAtuais em Botânica

De que modo o el niño influência a Amazônia? um experimento de exclusão de chuva.

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