Modelagem da alocação, tempo de residência do carbono e diversidade funcional em florestas tropicais: uma abordagem "trait-based" e os efeitos do CO2 elevado

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Data

2017-07-28

Autores

Rius, Bianca Fazio

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Editor

Universidade Estadual Paulista (Unesp)

Resumo

O impacto do aumento da concentração atmosférica de CO 2 sobre as florestas tropicais é incerto. Uma das fontes de incerteza está na má representação da diversidade funcional encontradas nestes ecossistemas pelos modelos de vegetação atuais. Este trabalho teve como objetivo investigar como a inclusão da representação da variabilidade dos atributos funcionais pode afetar o desempenho dos modelos vegetação e os impactos que o aumento da concentração atmosférica de CO 2 pode ter sobre as florestas tropicais, com foco nos processos de alocação, tempo de residência do carbono e armazenamento de carbono, bem como na diversidade funcional das mesmas. Para tal foi desenvolvido o modelo CAETÊ (Carbon and Ecosystem Functional-Trait Evaluation model) com foco no módulo que representa a alocação e o tempo de residência do carbono. Foram utilizadas duas versões do modelo: (i) versão beta: vegetação representada através de tipos funcionais de plantas (PFTs), a exemplo dos modelos de vegetação atuais, em que os atributos funcionais são invariantes no espaço e no tempo; (ii) versão final: os indivíduos são resultado da combinação aleatória de valores de atributos funcionais de modo a gerar uma ampla gama de estratégias de vida de planta (PLSs) que substituem os PFTs comumente utilizados. A versão final foi aplicada a um cenário de aumento de concentração de CO 2. A inclusão da variabilidade dos atributos funcionais (versão final) melhorou a capacidade do modelo em representar os fluxos biogeoquímicos e os estoques, principalmente no que concerne aos padrões espaciais quando comparada a versão de baixa diversidade funcional (versão beta). O incremento do CO 2 gerou estímulo na NPP, na GPP e na biomassa, embora o estímulo desta última tenha sido em menor magnitude. A diversidade funcional diminuiu com o incremento atmosférico de CO 2. E houve modificação nos padrões dos atributos funcionais com tendência para maior porção da NPP alocada para raízes finas e diminuição no tempo de residência do carbono. Esta modificação afetou os resultados finais associados aos fluxos biogeoquímicos e estoques. Os resultados deste estudo reforçam a importância da representação da diversidade funcional nos ecossistemas tropicais pelos modelos de vegetação e estabelece bases para futuras aplicações que podem explorar explicitamente os efeitos das mudanças ambientais em ecossistemas com altos níveis de diversidade, permitindo uma representação temporal e espacial mais flexível da estrutura e funcionamento dos ecossistemas terrestres .
The effects of increasing atmospheric CO 2 concentrations on tropical forests remain largely uncertain. One of the sources of the uncertainties is the poor representation of functional diversity found in tropical ecosystems on vegetation models. Here we aimed to explore how the inclusion of functional diversity affects vegetation model performance and the impacts of increasing CO 2 on tropical forests, focusing on allocation, carbon residence time and carbon storage processes as well as on its functional diversity. For this purpose it was developed the CAETÊ model (Carbon and Ecosystem Functional-Trait Evaluation model) with focus on the module that represents carbon allocation and residence time. Two versions of the model were used: (i) beta version: vegetation represented through plant functional types (PFTs), just like current vegetation models, in which functional traits are invariant on space and time; (ii) final version: vegetation is represented through plant life strategies (PLSs) generated through random combinations of functional trait values which replace the commonly used PFTs. The final version was applied to an increased CO 2 scenario (+200 ppmv). The inclusion of functional diversity (final version) improved the model performance on representing biogeochemical fluxes and stocks, mainly on spatial patterns, compared to a low functional diversity version (beta version). The CO 2 increase has generated an increase on NPP, on GPP and on biomass, despite the biomass increase was in a smaller magnitude. Functional diversity decreased with CO 2 increase. There was a change on functional traits patterns: higher portion of NPP alocated to fine roots and decrease in carbon residence time. This change has affected final results associated with biogeochemical fluxes and stocks. This work’s results reinforce the importance of tropical ecosystems functional diversity representation by vegetation models and sets the foundation for future applications that can explicitly explore the effects of global changes on high diversity level ecosystems. It allows a more flexible spatial and temporal representation of terrestrial ecosystems structure and function.

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Palavras-chave

Mudanças climáticas, Climate change, Florestas tropicais, Tropical forests, Modelagem de vegetação, Trait-based model, Diversidade funcional, Functional diversity

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