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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.41.2022.tde-09092022-141303
Documento
Autor
Nome completo
Camila Celestino Hohlenwerger
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2022
Orientador
Banca examinadora
Metzger, Jean Paul Walter (Presidente)
Guimaraes Junior, Paulo Roberto
Ribeiro, Milton Cezar
Sousa, Juliana Hipólito de
 
Título em português
Efeito da estrutura da paisagem sobre a provisão dos serviços de polinização e controle de pragas
Palavras-chave em português
Cadeia de provisão
Controle de pragas
Estrutura da paisagem
Mata Atlântica
Polinização
Redes socioecológicas
Serviços ecossistêmicos
Resumo em português
Compreender os processos que determinam os benefícios ou bens que as pessoas obtêm da natureza (i.e., os serviços ecossistêmicos) é essencial para que possamos desenhar paisagens multifuncionais. Como produto da relação entre a demanda (e.g., sociedade) e a oferta (e.g., natureza), a provisão dos serviços ecossistêmicos depende de relações socioecológicas que acontecem no espaço. Tais relações conectam, portanto, a oferta à demanda através do fluxo de pessoas, matéria ou organismos, e estão sujeitas aos efeitos da configuração e composição da paisagem. Assim, entender como características da paisagem modulam as interações entre estes componentes da cadeia de provisão (i.e., oferta, demanda e fluxo) é essencial para que possamos criar e adequar estratégias de manejo que garantam uma provisão intensa e duradoura de múltiplos serviços ecossistêmicos. Nesta tese, nós buscamos entender como a paisagem afeta a provisão dos serviços de polinização e controle de pragas em cafezais, considerando os efeitos sobre a oferta, demanda e fluxos de serviços. O Brasil é o maior produtor de café do mundo, produzindo em torno de 3 milhões de toneladas anualmente. O serviço de polinização é capaz de aumentar a produtividade de café em 30%, enquanto o serviço de controle de pragas pode reduzir as atuais perdas em até 40%, dependendo da configuração e composição da paisagem. Dada tamanha relevância econômica, essa tese buscou entender melhor como se dão esses benefícios no espaço. No primeiro capítulo, nós usamos experimentos de predação para investigar se matrizes com diferentes graus de similaridade estrutural às florestas nativas (i.e., matrizes de pastagem e de cafezal) modulam os efeitos de cobertura florestal e proximidade à floresta sobre as taxas de predação por diferentes inimigos naturais. Nossos resultados mostram que as duas matrizes estudadas favorecem a provisão do serviço de controle de pragas por diferentes inimigos naturais. Enquanto artrópodes contribuem para taxas de predação em ambas matrizes e independentemente da distância à borda da floresta, aves tendem a atuar quase que exclusivamente em matrizes de café e mais proximamente à interface matriz-floresta. Já no segundo capítulo, nós avaliamos como se dá o serviço de polinização do café através de uma abordagem de rede de interações socioecológicas. Nesta rede, a oferta de organismos polinizadores, providos essencialmente por fragmentos florestais, e a demanda pelos serviços nas áreas dos cafezais são conectadas através dos fluxos de polinizadores entre essas áreas. Nós mostramos que atributos dos nós de demanda associados à quantidade e intensidade das interações com os nós de oferta afetam a produção de café, e que, portanto, o serviço de polinização responde a características estruturais e funcionais da paisagem. No terceiro capítulo, nós utilizamos dados sobre os serviços de polinização e controle de pragas por formigas, aves e morcegos para investigar a existência de sinergias ou demandas conflitantes entre estes serviços. Nós mostramos que atributos espaciais associados a uma maior heterogeneidade da paisagem aumentam a provisão de ambos os serviços, mas que o planejamento da paisagem precisa considerar o efeito de múltiplas escalas espaciais, além de eventuais desserviços na produção de café. Nossos trabalhos mostram, portanto, que a avaliação da provisão de múltiplos serviços ecossistêmicos precisa i) considerar atributos da paisagem associados aos três componentes da cadeia de provisão, ii) ter uma detalhada caracterização dos fluxos que conectam a oferta à demanda, iii) considerar o efeitos de diferentes matrizes e da heterogeneidade da paisagem do entorno, e iv) utilizar abordagens multiescalares que considerem a provisão de serviços e desserviços. Por fim, nossos resultados mostram o potencial da análise de redes socioecológicas para avançar no entendimento de como a paisagem modula a provisão de serviços ecossistêmicos. Finalmente, nós utilizamos estes resultados para reforçar a importância do manejo da paisagem que combine estratégias locais e regionais e que permita, portanto, considerar os efeitos das diferentes escalas na provisão dos serviços de polinização e controle de pragas em cafezais. Nós sugerimos que o desenho de paisagens florestais agrícolas que vise as sinergias entre estes serviços deve considerar práticas de manejo que garantam níveis médios de cobertura florestal (~30-40%), promover uma maior permeabilidade e heterogeneidade da matriz, além de aumentar a proximidade e os contatos entre matriz e floresta.
 
Título em inglês
Landscape structural effects on the provision of pollination and natural pest control services
Palavras-chave em inglês
Atlantic Forest
Ecosystem services
Landscape structure
Pest control
Pollination
Provision chain
Social-ecological networks
Resumo em inglês
Understanding the processes that determine the benefits that people obtain from nature (i.e., ecosystem services) is crucial for us to be able to design multifunctional landscapes. As a product of the relationship between demand (e.g., society) and supply (e.g., nature), ecosystem service provision relies on social-ecological relationships that take place in space. Such relationships connect the supply to demand through the flow of people, matter or organisms, and are thus subject to landscape configuration and composition effects. Therefore, understanding how landscape features modulate the interactions between the components of the provision chain (i.e., supply, demand and flow) is essential to creating and adapting management strategies that guarantee an intense and lasting provision of multiple ecosystem services. In this thesis, we seek to understand how the landscape affects the provision of pollination and pest control services in coffee plantations, considering the effects on service supply, demand, and flows. Brazil is the largest coffee producer in the world, producing around 3 million tons annually. The pollination service can increase coffee productivity by 30%, while pest control service can reduce current losses by up to 40%, depending on landscape configuration and composition. Given such economic relevance, this thesis sought to better understand how these benefits occur in space. In the first chapter, we used predation experiments to investigate whether matrices with different degrees of structural similarity to native forests (i.e., pastures and coffee plantations) modulate the effects of forest cover and forest proximity on predation rates by natural enemies. Our results show that the two studied matrices favor the provision of pest control services by different natural enemies. While arthropods contribute to predation rates in both matrices and irrespective of the distance from the forest edge, birds tend to act almost exclusively on coffee matrices and closer to the matrix-forest interface. In the second chapter, we evaluate the provision of coffee pollination through a network approach of social-ecological interactions. In this network, the supply of pollinating organisms, provided essentially by forest fragments, and the demand for provision in coffee plantation areas are connected through the flow of pollinators between these areas. We show that attributes of demand nodes associated with the amount and intensity of interactions with supply nodes affect coffee production, and that, therefore, pollination responds to structural and functional features of the landscape. In the third chapter, we use data already collected on pollination and pest control services by ants, birds and bats to investigate the existence of synergies or conflicting demands between these services. We show that spatial attributes associated with greater landscape heterogeneity increase the provision of both services, but that landscape planning needs to consider the effect of multiple spatial scales, in addition to eventual disservices, on coffee production. Our work shows, therefore, that the assessment of the provision of multiple ecosystem services needs to i) consider landscape attributes associated with the three components of the provision chain, ii) have a detailed characterization of the flows that connect supply to demand, iii) consider the effects of different matrices and of the heterogeneity of the surrounding landscape, and iv) use multi-scale approaches that consider the provision of services and disservices. Finally, our results show the potential of approaches such as the analysis of social-ecological networks to advance the understanding of how the landscape modulates the provision of ecosystem services. Finally, we use these results to reinforce the importance of landscape management that combines local and regional strategies and that allows, therefore, to address the effects of different scales in the provision of pollination and pest control services in coffee plantations. We suggest that the design of agricultural forest landscapes that aims at synergies between these services should consider management practices that guarantee average levels of forest cover (~30-40%), promote landscape heterogeneity and matrix permeability, and increase proximity and contacts between matrix and forest.
 
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Data de Publicação
2022-09-14
 
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