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Este documento é a apresentação montada em R (https://www.r-project.org/) de um artigo por ocasião de minha qualificação de doutorado em ecologia (PPGEcologia - UFSC). O artigo se chama Are coexisting vegetation types in a heterogeneous tropical landscape alternative stable states?.
O título da minha tese é Estados alternativos funcionais, mecanismos de feedback e resiliência da vegetação tropical. O objetivo geral da tese é entender a resiliência da vegetação tropical à mudanças nos regimes de chuva com base na funcionalidade da vegetação. Para isso, a tese está organizada em três capítulos. O Capítuo I é uma revisão que busca entender a relação dos atributos funcionais da vegetação neotropical com os mecanismos de feedback que governam a dinâmica de florestas e savanas. O Capítulo II testa se florestas e savannas são estados alternativos funcionais sob o mesmo regime de precipitação, na escala de paisagem. O Capítulo III testa se florestas e savanas são estados alternativos funcionais ao longo de um gradiente de sazonalidade, ou seja, de leste para oeste na região neotropical. O artigo que eu vou apresentar se refere ao Capítulo II.
Nos basemos no conceito de resiliência ecológica Holling 1973 - Annual Review of Ecology and Systematics que se refere a capacidade que os sistemas possuem antes de colapsar para um estado alternativo de funcionamento. Em outras palavras é a capacidade de autoorganização dos sistemas baseado no balanço entre feedbacks negativos e positivos. A resiliência ecológica parte do pressuposto da existência de estados alternativos de funcionamento dos sistemas. Os estados alternativos são caracterizados por possuírem diferentes elementos, diferentes interações e diferentes propriedades que emergem destas interações, além de ocorrerem sob as mesmas condições ambientais. Na Figura 1, nós temos estados alternativos representados por dois vales, ou bases de atração, neste modelo heurístico. A bolinha representa o sistema e a profundidade do vale representa a resiliência. Quanto mais profundo, menor a chance de uma perturbação fazer o sistema passar para um estado alternativo. Uma pequena perturbação poderia fazer o sistema oscilar, mas não passar para o "outro lado". Entretanto, uma perturbação mais significativa, como um evento meteorológico extremo, ou um evento de fogo catastrófico, poderia extrapolar a capacidade de autoorganização deste sistema, fazendo-o passar a funcionar de outra maneira, com novos elementos, com uma nova identidade. Então a identidade, também chamada de variável de estado, vai caracterizar os estados alternativos. Na minha tese, eu uso uma variável de estado funcional e não estrutural, como em Hirota et al (2011).
Na região tropical, florestas e savannas são estados alternativos estruturais determinados parcialmente pela precipitação média anual (Hirota et al, 2011). Na Figura 2, na letra A, a variável de estado é estrutural representada pela cobertura do dossel. Aqui dá pra ver três bases de atração, caracterizando sem árvores com cobertura do dossel entre 0 e 5%, savanas com cobertura do dossel entre 5 e 60% e florestas, com cobertura do dossel acima de 60%. Na letra B, vemos que ecossistemas sem árvores têm maior probabilidade de ocorrer em locais com precipitação menor, savannas ocorrem sob precipitação média anual intermediária e florestas têm maior probabilidade de ocorrer em locais submetidos a precipitações mais elevadas. Entretanto estes diferentes tipos de vegetação também ocorrem sob a mesma precipitação.
Quando na mesma paisagem, a ocorrência de florestas e savanas é determinada pelo regime de fogo, pela disponibilidade de água e pelas características do solo. Na figura 3 vemos que em savanas, que possuem baixa cobertura do dossel, há a presença de gramíneas que dão flamabilidade às savanas e permitem a entrada do fogo, que mantém a baixa cobertura do dossel. Por outro lado, nas florestas, a alta cobertura do dossel não permite que a luz chegue ao solo. Dessa forma dificulta o estabelecimento de gramíneas e mantém a umidade, o que evita a entrada do fogo.
Alguns estudos sugerem que o funcionamento da vegetação seja correspondente à estrutura (Dantas et al 2015; Xu et al 2016). No painel de cima da figura 4 (colorida) o eixo y mostra a cobertura do dossel em relação ao eixo x que representa a precipitação média anual e abaixo mostra que a distribuição de altura das árvore como variável de estado é parcialmente determinada pela precipitação média anual de forma correspondente à cobertura do dossel. Na figura ao lado, na parte de cima, é um gráfico de densidade de áreas basais, mostrando uma bimodalidade nas distribuições. Na parte de baixo do painel da esquerda, o eixo y mostra a área basal como variável de estado e o eixo x a precipitação média anual, mostrando que há sobreposição das distribuições de área basal em relação à precipitação média anual, o que caracteriza estados alternativos. Note que eles usam atributos funcionais como variável de estado funcional e não um proxy para a funcionalidade.
Os cerrados stricto sensu é uma fisionomia vegetal caracterizada por cobertura do dossel entre 5 e 60% e, como podemos ver nas imagens ilustrativas abaixo, com a presença de gramíneas.
As matas de galeria são formações florestas que se estendem ao longo de rios e com acesso à água durante todo o ano, inclusive na estação seca.
Mas não é só isso.
To be continued...