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Mémoire de Maîtrise
DOI
10.11606/D.11.2019.tde-27032019-164008
Document
Auteur
Nom complet
Thaís Hudari Abib
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
Piracicaba, 2018
Directeur
Jury
Rodriguez, Luiz Carlos Estraviz (Président)
Polizel, Jefferson Lordello
Görgens, Eric Bastos
Mendes, Flávio Bertin Gandara
Titre en anglais
Analysis of the vertical canopy structure in native forest fragments and Eucalyptus plantations to detect edge effects
Mots-clés en anglais
Eucalyptus plantations
Atlantic Forest
Boreal Forest
Edge effect
Lidar metrics
Resumé en anglais
There is a range of detailed research on edge effects using field data at local scales. However, the scientific literature lacks studies that aim to understand its characteristics in forest fragments using larger scales. Also, few works have considered the influences that each fragment of the landscape imposes on its neighbour. Since biological processes linked to fragmentation and degradation commonly start at edges and influence the dynamics of forest communities, studies on edge effects are crucial for the development of management and conservation plans. Lidar technologies have been used in several studies on forest structure, but few have investigated edge effects. This dissertation presents two distinct applications of lidar for studying anthropogenic-caused edges in different scenarios and ecosystems. In the first study, edge effects in commercial Eucalyptus plantations and fragments of the Atlantic Forest, located in the State of São Paulo, were evaluated by quantifying the differences in height and understory density in the edge vegetation vs core. We also sought to understand the influences that each type of adjacent fragment (Eucalyptus, native forest or pasture) imposes on the neighbouring vegetation. Edge effects, regarding height and understory density, on fragments of native vegetation adjacent to Eucalyptus plantations and vice-versa were more attenuated than nearby pastures. The results indicated that the protection of native forests in silviculture areas besides favouring the maintenance of local ecosystem services (provision and maintenance of water flow, diversity of flora and fauna species, natural pest control, etc.) could help maintain the homogeneity of the stands due to their ability to minimise edge effects. This protection could favour the occurrence of border Eucalyptus more similar to the ones in the core. In the second study, edge effects caused by seismic lines, i.e. corridors cut through the forest during the process of exploration of gas and oil, in areas of Boreal Forest in the central region of Alberta is addressed. Besides quantifying the effects of distance from seismic lines over height and fractional cover on the neighbouring vegetation, the interactions between these variables and primary vegetation growth factors related to the topographic position, incident radiation and surface geology were evaluated. The results showed that significant changes in vegetation structure adjacent to forest edge occur close to seismic lines, including reduced tree height and cover. Random Forest analyses revealed that the distance from the seismic line, incident radiation and surface water accumulation potential (inferred from the topographic position index) are the most critical variables for height and fractional cover prediction. Overall, lidar proved to be a robust tool for assessing the spatial and ecological dimensions of edge effects in different scenarios. With this in mind, management and conservation strategies for fragmented areas could benefit from this technology to reduce the impact from edge effects on ecosystems.
Titre en portugais
Análise da estrutura vertical do dossel em fragmentos de florestas nativas e plantações de Eucalyptus para detectar efeitos de borda
Mots-clés en portugais
Efeito de borda
Floresta Atlântica
Floresta Boreal
Métricas lidar
Plantações de eucalipto
Resumé en portugais
Há uma gama de pesquisas detalhadas sobre efeitos de borda usando dados de campo em escalas locais. No entanto, a literatura científica carece de trabalhos que visem compreender suas características em fragmentos florestais utilizando escalas maiores. Além disso, poucos estudos levaram em conta as influências que cada fragmento da paisagem impõe sobre seu vizinho. Uma vez que processos biológicos ligados à fragmentação e degradação geralmente se iniciam pelas bordas e influenciam a dinâmica das comunidades florestais, estudos sobre efeitos de borda são cruciais para o desenvolvimento de planos de manejo e conservação. Tecnologias lidar têm sido usadas em diversos estudos sobre a estrutura de florestas, mas poucos trabalhos investigaram efeitos de borda. Esta dissertação apresenta duas aplicações distintas do lidar para o estudo de bordas criadas pelo homem em diferentes cenários e ecossistemas. No primeiro estudo, efeitos de borda em plantios comerciais de eucalipto e fragmentos de Mata Atlântica, no Estado de São Paulo, foram avaliados por meio da quantificação das diferenças na altura e densidade do sub-bosque na vegetação da borda vs. interior. Buscou-se também compreender as influências que cada tipo de fragmento adjacente (eucalipto, floresta nativa ou pasto) impõe sobre a vegetação vizinha. Os efeitos de borda, em termos de altura e densidade do sub-bosque, em fragmentos de vegetação nativa adjacentes aos plantios de eucalipto e vice-versa foram mais atenuados do que próximo às pastagens. Os resultados indicaram que a proteção de florestas nativas em áreas de silvicultura além de favorecer a manutenção de serviços ecossistêmicos locais (provisão e manutenção do fluxo de água, diversidade de espécies da flora e fauna, controle natural de pragas etc.) poderia ajudar a manter a homogeneidade dos talhões devido à sua capacidade de minimizar os efeitos de borda. Esta proteção poderia favorecer a ocorrência de eucaliptos de borda mais semelhantes aos de interior. No segundo estudo, foram abordados efeitos de borda causados pela abertura de linhas sísmicas durante o processo de exploração de gás e petróleo em áreas de Floresta Boreal, na região central de Alberta. Além da quantificação dos efeitos da distância das linhas sísmicas na altura e cobertura arbórea da vegetação vizinha, foram avaliadas as interações entre tais variáveis e fatores de crescimento primário da vegetação relacionados a posição topográfica, radiação e superfície geológica. Os resultados mostraram que variações significativas na estrutura da vegetação adjacente à borda da floresta ocorrem próximas às linhas sísmicas, incluindo altura e cobertura arbórea reduzidas. Análises por meio de florestas aleatórias (random forest) revelaram que a distância da linha sísmica, a radiação incidente e o potencial de acumulação de água superficial (inferida a partir do índice de posição topográfica) são as variáveis mais importantes para predição de altura e cobertura arbórea. No geral, o lidar se mostrou uma ferramenta robusta para avaliar as dimensões espaciais e ecológicas dos efeitos de borda em diferentes cenários. Com isso em mente, estratégias de manejo e conservação para áreas fragmentadas poderiam se beneficiar desta tecnologia para redução do impacto de efeitos de borda nos ecossistemas.
 
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Date de Publication
2019-04-09
 
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