Estrutura e dinâmica de florestas no continente americano

Abstract

Ecossistemas florestais representam a maior parte da estocagem e sumidouro de carbono do planeta. Infelizmente, estas florestas vêm sofrendo uma drástica redução em área, dada especialmente pelo avanço do desmatamento e outros distúrbios antrópicos. Assim, é necessário conhecer o potencial das florestas de outras regiões para além dos trópicos na estocagem de carbono, capacidade de sumidouro de carbono, e consequente contribuição para mitigar emissões globais de CO2. Esta tese abordará o papel das florestas subtropicais do sul do Brasil com este enfoque. Além disso, tendo em vista a importância dos elementos estruturais da comunidade sobre a dinâmica de espécies, também avaliaremos relações de trade-off entre crescimento e mortalidade e como atributos funcionais influenciam o desempenho de espécies temperadas nos Estados Unidos da América. Desta forma, esta tese pode ser compreendida como uma avalição geral de acerca da estrutura e dinâmica de florestas ao longo do continente americano. A tese está organizada em três capítulos, cujos objetivos principais são: (1) Determinar os estoques de biomassa e os drivers desses estoques em florestas subtropicais no sul da América; (2) Determinar o balanço líquido de carbono em florestas subtropicais na Mata Atlântica Brasileira, bem como as relações desse balanço com a biodiversidade arbórea; e (3) Determinar a probabilidade anual de morte de espécies temperadas em crescimento zero, além das relações de trade-off entre crescimento e mortalidade, e o efeito preditivo de atributos funcionais sobre a probabilidade anual de morte dessas espécies. Encontramos que (1) as florestas subtropicais têm uma alta capacidade de estocar biomassa (246,5 Mg/ha), e esses estoques são influenciados positivamente pela proporção de árvores grandes e negativamente pela variação anual de temperatura; (2) observamos que o balanço líquido de carbono é positivo (indicando que estas florestas atuam como sumidouro de carbono), porém esse sumidouro não é relacionado a métricas de biodiversidade; e (3) estimamos a probabilidade de morte para 71 espécies temperadas, as quais demonstraram uma fraca relação de trade-off entre crescimento e mortalidade, porém a probabilidade de morte foi positivamente relacionada ao nitrogênio foliar. Esta tese avaliou diferentes processos associados à dinâmica de florestas, abrangendo desde a espacialização e dinâmica de carbono em florestas subtropicais, bem como seus determinantes, até a estimativa da probabilidade de mortalidade de espécies temperadas em crescimento zero, refletindo suas tolerâncias à ausência de recursos. Estas avaliações só foram possíveis devido à avaliação temporal dos indivíduos que compõem essas comunidades. Deste modo, a manutenção de parcelas permanentes é crucial para que estudos de dinâmica de florestas sejam conduzidos, especialmente diante de mudanças no clima onde não sabemos como estas florestas irão reagir.

Forest ecosystems correspond to the greatest part of the overall carbon storage and sink. Unfortunately, these forests have been suffering a drastic reduction in area due to illegal harvesting and anthropogenic disturbances. Thus, to understand the potential of forests out of tropics for carbon storage and sink are fundamental comprehend their contribution to mitigate CO2 emissions. This thesis will address the subtropical forests in southern Brazil with this emphasis. Additionally, due to the remarkable importance of community structural parameters on species dynamics, we also evaluate the between species growth and mortality trade-offs, and how functional traits affect the species performance in temperate US forests. Thus, this thesis can be summarised as a general evaluation about the structure and dynamics of forests in the American continent. The thesis is organised in three chapters, and the aims are (1) to determine the biomass stocks and drivers of biomass storage across South American subtropical forests; (2) to determine the net carbon change in subtropical Brazilian Atlantic Forests, as well as the relationship between net carbon change and biodiversity metrics; and (3) to determine the annual mortality probability at zero growth, the growth-mortality trade-offs, and the predictive power of functional traits in driving the annual mortality probability of temperate species. We found that (1) subtropical forests store large amounts of biomass (246.5 Mg/ha), and these stocks are driven positively by the proportion of large trees, and negatively by the annual temperature range; (2) the net carbon change is positive, meaning that these forests are acting as carbon sinks, but this carbon sink is not related to biodiversity metrics; (3) we estimated the mortality probability for 71 species, and they have a weak growth- mortality trade-offs, and the mortality probability is positively related to leaf nitrogen. This thesis evaluated different process associated with the forest dynamics, from the spatial and temporal distribution of carbon across subtropical forests and its drivers to the mortality probability at zero growth for temperate species, reflecting their tolerances to absence of resources. These evaluations were only possible due to the long-term monitoring of the stems across forests. Thus, to maintain long-term plots is fundamental to allow forest dynamics’ studies, especially in a scenario of global changes.