Influence of flood dynamics on forest carbon stocks, litterfall seasonality and net primary productivity in amazonian várzea forests
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Data
2018-10-29
Autores
Ferreira-Ferreira, Jefferson [UNESP]
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
Dois macro-ambientes podem ser distinguidos entre os tipos de vegetacionais da Amazônia: áreas de terra firme, predominantemente florestadas e não suscetíveis a inundações, e as áreas úmidas. A extensão total das áres úmidas na Amazônia é de cerca de 30% da bacia amazônica, das quais mais de 25% são constituídas por planícies fluviais. Na Amazônia, a amplitude das variações sazonais do nível da água pode atingir até 16 m na Amazônia Ocidental, 10 m na Amazônia Central e 6 m na Amazônia Oriental, com extensão e duração da inundação local dependendo da interação entre precipitação, descarga fluvial e geomorfologia. Os processos ecológicos e ambientais nessas planícies são amplamente controlados pelo pulso de inundação - um conceito teórico que postula que a amplitude, duração, frequência e periodicidade (previsibilidade) dos pulsos de inundação são os principais fatores que mantêm o equilíbrio ambiental dinâmico. As planícies fluviais amazônicas desempenham um papel importante nos ciclos biogeoquímicos regionais e na manutenção da biodiversidade, além de fornecer importantes serviços ecossistêmicos para as sociedades humanas. No entanto, esses ambientes permanecem largamente negligenciados em relação às estimativas dos ciclos biogeoquímicos na escala da bacia hidrográfica. Assim, o presente estudo tem como objetivo avançar nossa compreensão de como a heterogeneidade espacial em termos de diferentes fitofisionomias florestais e padrões de inundação nas florestas de várzea controla três aspectos ecológicos principais: estoques de carbono, produção e dinâmica de serapilheira e produtividade primária líquida. Usando imagens multitemporais de sensoriamento remoto de radar de abertura sintética (SAR) combinadas com dados de campo, derivamos mapas de fitofisionomias e de duração da inundação na área de estudo. Também desenvolvemos um método empírico de modelagem de inundação baseado em modelagem logística para nos permitir estender as capacidades atuais de prever padrões espaciais de inundação. Em seguida, exploramos como a heterogeneidade espacial gera padrões de estoques de carbono acima do solo usando métodos de inventário florestal. Monitorando um ano de queda de serapilheira, analisamos como a produção e a dinâmica da serapilheira variam entre comunidades florestais distintas sob diferentes regimes de inundação e também estimamos a produtividade primária líquida e discutimos como ela varia no espaço.
Two macro-environments can be distinguished among Amazonian vegetation types: upland areas, predominantly forested and not susceptible to flooding, and wetland areas. The full extent of wetlands in the Amazon is about c.a. 30% of the Amazon basin, where floodplains comprise more than 25% of wetland areas. In the Amazon, the amplitude of seasonal water level variations can reach up to 16 m in Western Amazon, 10 m in Central Amazon, and 6 m in Eastern Amazon, with local flood extent and duration depending on the interaction among precipitation, river discharge and geomorphology. Ecological and environmental processes in floodplains are largely controlled by the flood pulse - a theoretical concept which postulates that amplitude, duration, frequency and periodicity (predictability) of flood pulses are the major factor maintaining the dynamic environmental equilibrium in floodplains. Amazonian floodplains play an important role in the regional biogeochemical cycles and biodiversity maintenance, and provide important ecosystem services to human societies. However, these environments remain greatly overlooked regarding basin-scale estimates of biogeochemical cycles. Therefore, the present study aims to advance our understanding of how spatial heterogeneity in terms of different forest subtypes and flood patterns of várzea forests controls three key ecological aspects: carbon stocks, litterfall production and dynamics, and net primary productivity. Using multitemporal synthetic aperture radar (SAR) remote sensing imagery combined with field data, we derived vegetation structure and flood duration classes in the study area. We also developed an empirical flood modeling method based on logistic modeling to allow us to extend the current capabilities in predict spatial patterns of flooding. Then we explored how spatial heterogeneity drives patterns of aboveground carbon stocks using standard forest inventory methods. Monitoring one full year of litterfall, we asked how litter production and dynamics vary among distinct forest communities under different flood regimes and we also estimated net primary productivity and discussed how it varies in space.
Two macro-environments can be distinguished among Amazonian vegetation types: upland areas, predominantly forested and not susceptible to flooding, and wetland areas. The full extent of wetlands in the Amazon is about c.a. 30% of the Amazon basin, where floodplains comprise more than 25% of wetland areas. In the Amazon, the amplitude of seasonal water level variations can reach up to 16 m in Western Amazon, 10 m in Central Amazon, and 6 m in Eastern Amazon, with local flood extent and duration depending on the interaction among precipitation, river discharge and geomorphology. Ecological and environmental processes in floodplains are largely controlled by the flood pulse - a theoretical concept which postulates that amplitude, duration, frequency and periodicity (predictability) of flood pulses are the major factor maintaining the dynamic environmental equilibrium in floodplains. Amazonian floodplains play an important role in the regional biogeochemical cycles and biodiversity maintenance, and provide important ecosystem services to human societies. However, these environments remain greatly overlooked regarding basin-scale estimates of biogeochemical cycles. Therefore, the present study aims to advance our understanding of how spatial heterogeneity in terms of different forest subtypes and flood patterns of várzea forests controls three key ecological aspects: carbon stocks, litterfall production and dynamics, and net primary productivity. Using multitemporal synthetic aperture radar (SAR) remote sensing imagery combined with field data, we derived vegetation structure and flood duration classes in the study area. We also developed an empirical flood modeling method based on logistic modeling to allow us to extend the current capabilities in predict spatial patterns of flooding. Then we explored how spatial heterogeneity drives patterns of aboveground carbon stocks using standard forest inventory methods. Monitoring one full year of litterfall, we asked how litter production and dynamics vary among distinct forest communities under different flood regimes and we also estimated net primary productivity and discussed how it varies in space.
Descrição
Palavras-chave
Amazonian várzeas, Radar remote sensing, Carbon sotcks, Net primary productivity, Litterfall, Várzeas amazônicas, Sensoriamento remoto por radar, Estoques de carbono, Produtividade primária líquida, Serrapilheira