modelagem dos impactos a longo prazo da extração og os c os o go

MODELAGEM
O
G
DOS
OS IMPACTOS
C OS A LONGO
O GO PRAZO
O DA EXTRAÇÃO
Ç O
SELETIVA DE MADEIRA NA DIVERSIDADE GENÉTICA
E NA ESTRUTURA DEMOGRÁFICA DE QUATRO ESPÉCIES
ARBÓREAS TROPICAIS NA FLORESTA AMAZÔNICA
Modelling the long-term impacts of selective logging on genetic diversity
and demographic structure of four tropical tree species in the Amazon forest
Sebbenn et al., 2008
Disciplina:
p
Fundamentos de Ecologia
g e Modelagem
g
Ambiental
Professores: Dalton M. Valerian, Silvana Amaral, Eduardo Arraut
Juliana Paiva Nunes Kury
INTRODUÇÃO
Últimas 3 décadas a floresta tropical tem sofrido altas taxas de
desmatamento
•
•
exploração seletiva de madeira e conversão de floresta em culturas
agrícolas ou pastagem
Exploração seletiva
•
•
atividade econômica - árvores de valor comercial cortadas com base em
planos
l
d manejo
de
j que possibilitem
ibilit
a recuperação,
ã a longo
l
prazo, da
d
biomassa florestal,
•
afeta a densidade p
populacional,
p
, distribuição
ç de diâmetro,, p
produtividade do
povoamento e a estabilidade do ecossistema,
•
altera a estrutura genética da população residual.
Diversidade genética fornece o potencial evolutivo para manter a floresta em condições de
mudanças ambientais Æ conservação da estrutura populacional e da diversidade genética
das espécies é fundamental para a proteção dos ecossistemas florestais
INTRODUÇÃO
Corte seletivo de madeira pode ter dois efeitos sobre a população:
•
•
•
Redução do n
nº total de indivíduos reprodutivos
Isolamento espacial dos indivíduos remanescente
- perda de alelos
- aumento na taxa de autofecundação
- cruzamentos
t auto
t correlacionados
l i
d
- redução no tamanho efetivo da população restante
- alteração na polinização em área de vizinhança
•
•
Efeitos tendem a ser cumulativos, potencialmente gerador de mudança
progressiva
p
g
com exploração
p
ç contínua
Inferir impactos a longo prazo, da exploração - modelos de simulação
INTRODUÇÃO
Artigo: estudou os potenciais efeitos da exploração florestal a longo
prazo, na diversidade genética e na recuperação demográfica de 4
espécies arbóreas tropicais, com múltiplos eventos de exploração
Bagassa guianensis Aubl. (Moraceae) - tatajuba;
2. Hymenaea
H
courbaril
b il L.
L (Leguminoseae)
(L
i
) - jatobá;
j t bá
3. Manilkara huberi (Ducke) A. Chev. (Sapotaceae) - maçaranduba;
4. Symphonia globulifera L.f. (Clusiaceae) - anani.
1.
Tatajuba
Jatobá
Maçaranduba
Anani
MATERIAL E MÉTODOS
Área de Estudo
Dados das espécies utilizadas para as simulações:
•
coletados pelo projeto Dendrogene (Embrapa / DFID),
•
em um parcela experimental de 500 ha na Floresta
Nacional do Tapajós / Pará.
•
Fl
Floresta
t Nacional
N i
l do
d Tapajós
T
jó
•
•
floresta tropical de terra firme,
•
clima tropical
p
úmido,,
•
precipitação anual de 1900-2110 mm
•
•
estação chuvosa de dezembro a maio,
temperaturas médias
édi mensais
i entre 24 e 26ºC ano todo
d
MATERIAL E MÉTODOS
Espécies
Comerciais na Amazônia brasileira - diferem em densidade (nº de árvores/ha)
•
(NV)
DENSIDADE
(na éra de estudo)
maçaranduba
anani
jatobá
tatajuba
3,35 árv./ha
0 83 árv./ha
0,83
árv /ha
0,54 árv./ha
0,20 árv./ha
ESPÉCIE (NC)
Manilkara huberi
(+)
Symphonia globulifera
Hymenaea courbaril
Bagassa guianensis *
(-)
DAP
> 10 cm
* dióica - reduz a sua densidade efetiva,, a p
partir da p
perspectiva
p
da p
polinização
ç
outras – potencial de autofecundação
Tamanho da população
p p
ç
Indivíduos DAP ≥ 20 cm - mapeados em parcelas experimentais de 500 ha
(medir o DAP, altura e genótipos)
•
•
Subparcela (100 ha) maçaranduba e anani - mapeados indivíduos (DAP≥10 cm)
•
Dados analisados para estimar:
•
frequência de alelos, índice de fixação, estrutura genética espacial
MATERIAL E MÉTODOS
Simulação do Modelo
Modelo
M
d l Ego-Gene
E G
(d
(desenvolvido
l id para estudar
d efeitos
f i
d exploração
da
l
ã a curto e
longo prazo, na diversidade genética e demografia de espécies arbóreas)
Combina elementos da g
genética p
populacional,
p
, dinâmica demográfica,
g
,
crescimento de árvores e manejo florestal
•
Dados empíricos de genótipos, árvores individuais, sua posição espacial e
seus diâmetros são usados como parâmetros de entrada do modelo
•
Cada ano simulado inclui etapas em que ocorre
•
•
crescimento das árvores,
•
locais com ou sem exploração,
•
floração e polinização de indivíduos adultos,
•
genótipos de sementes gerados,
gerados
•
dispersão de semente, e
•
mortalidade de indivíduos
MATERIAL E MÉTODOS
Conjunto de Dados
Usados para as simulações foram gerados por dois processos
•
- objetivo de criar uma população inicial para cada espécie,
refletindo com precisão as características genéticas e
demográficas da área de estudo
•
•
inventário inicial de campo previa densidade e distribuição de classe
de tamanho ((árvores DAP>10cm), especificando
p
os indivíduos
espacialmente
iinformação
f
ã genética
g éti (frequência
(f
ê i de
d alelo,
l l índice
í di de
d fixação
fi
ã e auto
t
correlação espacial) - população do Floresta Nacional do Tapajós
MATERIAL E MÉTODOS
Crescimento das árvores
•
Cada espécie foi atribuída a uma função de crescimento específico da espécie
(medidas de amostras experimentais em áreas não exploradas
na área de estudo ao longo de 16 anos)
Reprodução
•
Inclui parâmetros de controle da fenologia da floração e dispersão de pólen e
sementes
Mortalidade
•
Probabilidade: calculada a partir da proporção da densidade real (ao final de
cada evento de reprodução e dispersão) e da densidade “alvo”
CENÁRIOS
Cenários de exploração madeireira
Analisados dois componentes de práticas de exploração
•
•
•
Diâmetro de corte mínimo
Ciclo de corte
Representar combinações de práticas de exploração madeireira
•
•
•
mais intensiva - Amazônia brasileira (45 cm DAP / 30 anos), e
menos
e o intensiva
i te i a - Guiana
G ia a Francesa
F a ce a (60 cm
c DAP / 65 anos)
a o )
* Hymeneae - utilizou 55 cm DAP - dados de campo indicam que a espécie começa a
florescer somente quando alcança um DAP de 49 cm
•
Simulações tentam prever possíveis resultados de práticas intensivas
de corte na composição demográfica e genética das espécies, utilizando
características ecológicas da espécie
CENÁRIOS
Cenários de exploração madeireira
Para cada espécies foi simulado os efeitos em cenários de exploração
pré-definido, ao longo de 6 ciclos de corte sequencial
•
•
populações exploradas em intervalos específicos (30 ou 65 anos)
•
em cada ciclo de corte foi simulado o diâmetro de corte 45/55 cm e 60 cm
Após 6º episódio de exploração permitiu o crescimento e recuperação da
população, e os parâmetros genéticos e demográficos foram medidos
nessa população
l ã final
fi l
•
•
populações iniciais crescem e reproduzem por 2 anos antes da 1º exploração
•
parâmetros
â t
fi i foram
finais
f
medidos
did após
ó 182 anos (30 a.)) e 392 anos (65 a.))
CENÁRIOS
Cenários de exploração madeireira
•
•
Resultados desses cenários foram comparados com o cenário controle
(sem exploração) correspondente - executado com a mesma duração e
taxa de crescimento
Cada
C
d cenário
á i foi
f i executados
t d a fim
fi de
d estimar
ti
os valorem
l
médios
édi e o
desvio padrão dos parâmetros de saída
•
Nº total de indivíduos
•
Área basal total (m²)
•
Nº médio de alelos
Resultados: Parâmetros demográficos
Ciclos curtos
maiores efeitos
proporcionais
(fortes pressão
de exploração)
Maior redução
no tamanho da
pop. sob
b todos
t d
os regimes de
corte
de corte
Perda
redução
da
tamanho da
população
área
b
basal
l
Recuperou
p
tamanho da
população
(ciclo longo)
SG - única capaz
de recuperar AB
(ciclo 65 anos)
Bg – Bagassa / Hc – Hymeneae / Mh – Manilkara / Sg - Symphonia
RESULTADOS
Parâmetros demográficos
•
•
•
•
População controle (sem exploração) manteve o tamanho da população
estável em relação a população inicial durante todo o período simulado
Para cada diâmetro de corte (45/55cm ou 60cm) quanto menor o ciclo,
menor o tamanho da população, após 6 ciclos cumulativos de corte
Nos diferentes ciclos de corte (30 ou 65 anos) um maior diâmetro de corte
((60 cm)) p
permite uma recuperação
p ç da p
população
p ç
Em quase todos os casos a exploração teve um impacto mais forte na
área basal do que no tamanho da população
Resultados: Parâmetros demográficos
controle
Perde em área basal a cada
regime de corte adicional
DAP 60 cm
DAP 45 cm
Alcança a
sustentabilidade
nos cenários
ciclo
i l 65 anos
(quase o dobro AM)
30 anos
60 anos
30 anos
Resultados: Parâmetros genéticos
Pequenas
alterações
Distância genética - variável que
mais diferenciou entre os cenários
(controle e exploração)
Æ maioria apresentou aumento
considerável
Redução
proporcional
i
l
no nº de
genótipos
Bg – Bagassa / Hc – Hymeneae / Mh – Manilkara / Sg - Symphonia
RESULTADOS
Parâmetros genéticos
•
Perdas de alelos maiores em simulações de 392 anos do que em 182 anos
Æ implica que a deriva genética* foi eliminando alelos ao longo dos anos
•
Em geral parâmetros mais rigorosos de exploração (30 a. DAP 45/55 cm)
gera maiores perdas de alelo
*DG: mudança na frequência de alelos de uma geração para outra
DISCUSSÃO
Tamanho da população e área basal
Em geral, populações exploradas diminuíram em tamanho e área basal
após cada episódio de exploração.
•
Mesmo sob crescimento relativamente rápido, uma população explorada
não será capaz de recuperar maiores classes de diâmetro/crescimento
entre
t intervalos
i t
l de
d exploração,
l
ã mesmo sob
b ciclo
i l de
d corte
t longo.
l
•
Apesar de semelhanças, as espécies se comportam de forma diferente
nas simulações.
i l õ
•
•
variáveis ecológicos e demográficas afetam o modo de como as espécies vão
responder a pressões da exploração.
DISCUSSÃO
Variáveis genéticas
Exploração florestal pode afetar o sistema reprodutivo das espécies
pelo aumento da distância entre indivíduos da mesma espécie e
reduzir
d i a densidade
d
id d de
d indivíduos
i di íd
reprodutivos
d ti
na população
l ã
•
•
•
comportamento
t
t de
d polinizadores
li i d
e sua capacidade
id d de
d se mover em grandes
g
d
distâncias - fator determinante nos padrões de reprodução
redução do n
nº de árvores adultas disponíveis para a reprodução pode ser um
fator na redução do nº de combinações genéticas na floresta (pós-exploração)
DISCUSSÃO
Incremento da área basal das espécies após único episódio de exploração
(crescimento sp. de acordo com parâmetros da simulação)
Cresc. + lento,
121 anos para restituir AB
v
Menor área basal e taxas de cresc. rápido
Recupera
p
sua área basal em 40 anos
DISCUSSÃO
Implicações da extração de madeira em florestas tropicais
Resultados - exploração planejada em condições atuais (DAP
anos, 90% dos indivíduos retirados) é insustentável para as 4 espécies
•
Modificações
M
difi õ no ciclo,
i l diâmetro
diâ t e intensidade
i t
id d da
d colheita
lh it representam
t
interação de elementos da prática exploração que devem ser acertadas
p/ permitir recuperação populacional pós-exploração
•
Precisa repensar a forma de como os parâmetros de exploração são
aplicados na AM
•
•
•
45 cm, 30
Cada espécies respondeu de forma diferente, tanto demograficamente e
geneticamente, nos cenários de exploração
Novos modelos
N
d l
d
devem
i t
integrar
mais
i de
d uma espécie
é i (simulando
( i l d a
complexidade ecológica da floresta) e focar em grandes escalas
espaciais para estimar os potenciais efeitos de exploração
OBRIGADA !!