Persistence of Coffea arabica and its relationship with the structure, species diversity and composition of a secondary forest in Brazil.

Understanding the relationships between Coffea arabica L. and the native tree community of secondary forests regrowing after the abandonment of coffee plantations is important because, as a non-native species in the Neotropics, coffee can outcompete native species, reducing diversity and forests ecosystem services. We aimed to answer three questions: 1) Does coffee regeneration in secondary forests differ between shaded and unshaded abandoned plantations?; 2) How is coffee basal area related to structural attributes, species diversity and composition of the native community?; and 3) Do the relationships between coffee and native community differ between tree and sapling components? We sampled the tree and sapling components in a seasonal tropical dry forest that were previously used as shaded and unshaded coffee plantations. Coffee was the most important species in the sapling component of shaded systems, but was almost absent in unshaded ones. Coffee basal area was negatively related with the native density and absolute species richness of the sapling component; and was negatively related with tree density, and positively related with the percentage of pioneer individuals of the native tree component. Our results indicate that coffee persists in secondary forest communities even after more than 70 years of shaded-coffee plantations were abandoned, potentially reducing density and diversity of native species. Despite limitations, which hinder more general conclusions on coffee invasiveness in Brazilian secondary tropical forests, our results indicate that coffee is a strong competitor in the studied secondary forests and provide important insights for future research on this topic.

Diversity of reproductive ecological groups in semideciduous seasonal forests / Diversidade de grupos ecológicos reprodutivos em florestas estacionais semideciduais

Ecosystem degradation leads to loss of interactions between animals and plants, and changes in frequency of pollination systems, dispersal modes and sexual systems of plants. The objective of the present work was to compare the reproductive ecological groups of tree species among semideciduous seasonal forests remnants in the Triangulo Mineiro, Brazil, and to understand the organization of those plant communities. We analyzed the reproductive biology of 243 tree species found in 10 fragments, which showed different levels of disturbance. The occurrence and relative density of the species were used to estimate the importance of each reproductive feature. The study was based on a compilation of data present in specialized works and community surveys conducted in the region. We aggregated the species of these communities in ecological groups according to their reproductive characteristics. The frequency of species in each reproductive ecological group was, to a certain extent, similar between remnants. The pollination by small insects (small bees, wasps and flies) represented 42%, dispersal by birds 35%, and hermaphrodite sexual system 54% of the species. Clearer differences among fragments were found on the relative densities of each reproductive ecological group. Relatively specialized bat and moth pollination, as well as wind dispersal were common in the most disturbed fragment. But generalist reproductive characteristics predominated in the studied fragments.

A degradação dos ecossistemas gera a perda das interações entre animais e plantas e a mudança na frequência de sistemas de polinização, modos de dispersão e sistema sexual das plantas. O objetivo do estudo foi comparar os grupos ecológicos reprodutivos de árvores entre remanescentes de florestas estacionais semideciduais no Triângulo Mineiro, Brasil, e entender a organização destas comunidades. Foi analisada a biologia reprodutiva de 243 espécies arbóreas encontradas em 10 fragmentos que apresentavam diferentes níveis de perturbação ambiental. A ocorrência e densidade relativa das espécies foi utilizada para estimar a importância de cada característica reprodutiva. O estudo baseou-se na compilação de dados presentes em trabalhos especializados e estudos comunitários realizados na região. As espécies dessas comunidades foram agregadas em grupos ecológicos reprodutivos de acordo com suas características. A frequência das espécies foi, até certo ponto, semelhante entre os fragmentos. A polinização por pequenos insetos (abelhas, moscas e vespas pequenas) representou 42% no total das espécies, a dispersão pelas aves foi de 35% e o sistema sexual que se destacou foi o hermafroditismo com 54%. Diferenças mais evidentes foram encontradas entre as densidades relativas de cada grupo ecológico reprodutivo. Polinização por morcegos e mariposas, relativamente especializadas, bem como dispersão pelo vento foram comuns na área com maior perturbação. No entanto, características reprodutivas consideradas generalistas prevaleceram nos fragmentos.

Canopy stratification in tropical seasonal forests: how the functional traits of community change among the layers / Estratificação de dossel em florestas estacionais tropicais: como os traços funcionais da comunidade mudam ao longo dos estratos verticais

The discussion of the existence and measurement of layers in forests refers to one of the earliest and most controversial concepts of forest ecology, the stratification. Since there is no consensus on the most appropriate methodology to describe the vertical structure of forest communities, we chose for this paper to develop a methodology that was adequate to represent the stratification observed on site. The objective was to determine the species and functional traits characteristic of each vertical layer in the semideciduous seasonal forests (SSF). The study was conducted in ten fragments (10 ha) located in southeastern Brazil. Stratification was performed according to species using the median and the 3rd quartile (non-parametric statistical analysis) of tree heights were used for canopy stratification the (understory, midstory and canopy). This result shows the small range of the midstorey layer, highlighting the dichotomy between the canopy and understory. The variations found for the quartile and median values represent the history of successional stage of each fragment, allowing variations in the vertical occupation by species of certain layers. The analysis of SSF vertical structure allowed a visualization of the division of species and their respective functional traits performing different ecosystem functions in each layers.

A discussão sobre a existência e medição de camadas em florestas refere-se a um dos conceitos mais antigos e mais controversos em ecologia florestal: a estratificação. Como não há consenso sobre a metodologia mais adequada para descrever a estrutura vertical das comunidades florestais, optamos neste trabalho por desenvolver uma metodologia que se mostrou adequada para representar a estratificação observada no local. O objetivo foi determinar as espécies características e traços funcionais de cada camada vertical em florestas estacionais semideciduais (FES). O estudo foi realizado em 10 fragmentos (10 ha) localizadas no sudeste do Brasil. A estratificação foi realizada por espécie, utilizando a mediana e o terceiro quartil (análise estatística não-paramétrica) da altura das árvores, classificando-as em três categorias: dossel, sub-bosque e estrato intermediário. Os resultados mostram a pequena faixa do estrato intermediário, destacando a dicotomia entre o dossel e sub-bosque. As variações encontradas para os valores de quartis e mediana indicaram o estádio sucessional de cada fragmento, permitindo variações na ocupação vertical das espécies em determinadas camadas. A análise da estrutura vertical SSF permitiu uma visualização da divisão das espécies e das suas respectivas características funcionais, mostrando que cada estrato desempenha funções ecossistêmicas diferentes.

Landscape changes and habitat fragmentation associated with hidroelectric plants reservoirs: insights and perspectives from a central brazilian case history / Mudanças na paisagem e fragmentação de habitats associadas a reservatórios de usinas hidrelétric

Dams are important sources of hydroelectric power and many are being built in Brazil without a clear understanding of the environmental consequences. Here we review the biological impacts of these construction and discuss a particular case history in the Araguari river basin. Many studies showed structural changes in plant and animal populations, both in temporal and spatial scale, and works about the negative impacts of hydroelectric power plants have intensified over the years. However, the detailed consequences of the landscape fragmentation imposed by dams on plant and animal populations are still unclear. A reservoir creates a huge lakeshore, isolating areas previously connected, and transforming the environment in a mosaic of fragmented habitats. This new discontinuity can modify local biodiversity and affect important processes to fauna and flora maintenance, such as dispersal and migration ability. The new conditions imposed by a reservoir also increase soil moisture, temperature, light incidence and air speed, which alter plant communities located on the lakeshore of these dams. We carried out some such studies on forests affected by dams located on the Araguari River basin and some of them showed changes in the arboreal communities and on the regeneration of seedlings, saplings and young trees after damming, suggesting modifications on structure, composition and functions of these forests.

Represas são importantes fontes de energia hidroelétrica, porém muitas estão sendo construídas sem um conhecimento claro dos impactos ambientais. Muitos estudos mostraram que plantas e animais modificam sua estrutura, tanto em escala temporal quanto espacial, logo os estudos sobre as consequências negativas das represas têm se intensificado nos últimos anos. No entanto muitas consequências em populações de plantas e animais são pouco conhecidas, sobretudo a fragmentação da paisagem imposta pelo represamento. Um reservatório cria um grande lago que isola áreas, antes conectadas pela continuidade terrestre e transforma o ambiente em um mosaico de habitats fragmentados. Esta descontinuidade pode modificar a biodiversidade local e afetar importantes processos da manutenção de fauna e flora, assim como dispersão e capacidade de migração das espécies. As novas condições impostas pelo reservatório ainda aumentam a umidade do solo, a temperatura, a incidência de luz, e a velocidade do ar, que alteram a comunidade de plantas localizadas ás margens do lago afetado por essas represas. Portanto, novos estudos vêm sendo necessários para entender a complexidade das modificações na paisagem e ecossistemas após a construção de represas, e assim muitas investigações estão sendo realizadas na bacia do Rio Araguari. Estes estudos têm mostrado severas modificações nas comunidades arbóreas e na regeneração de plântulas e árvores jovens após o represamento, sugerindo modificações na estrutura, composição e funcionamento destas florestas.

Fast changes in seasonal forest communities due to soil moisture increase after damming.

Local changes caused by dams can have drastic consequences for ecosystems, not only because they change the water regime but also the modification on lakeshore areas. Thus, this work aimed to determine the changes in soil moisture after damming, to understand the consequences of this modification on the arboreal community of dry forests, some of the most endangered systems on the planet. We studied these changes in soil moisture and the arboreal community in three dry forests in the Araguari River Basin, after two dams construction in 2005 and 2006, and the potential effects on these forests. For this, plots of 20 m x 10 m were distributed close to the impoundment margin and perpendicular to the dam margin in two deciduous dry forests and one semi-deciduous dry forest located in Southeastern Brazil, totaling 3.6 ha sampled. Besides, soil analysis were undertaken before and after impoundment at three different depths (0-10, 20-30 and 40-50 cm). A tree (minimum DBH of 4.77 cm) community inventory was made before (TO) and at two (T2) and four (T4) years after damming. Annual dynamic rates of all communities were calculated, and statistical tests were used to determine changes in soil moisture and tree communities. The analyses confirmed soil moisture increases in all forests, especially during the dry season and at sites closer to the reservoir; besides, an increase in basal area due to the fast growth of many trees was observed. The highest turnover occurred in the first two years after impoundment, mainly due to the higher tree mortality especially of those closer to the dam margin. All forests showed reductions in dynamic rates for subsequent years (T2-T4), indicating that these forests tended to stabilize after a strong initial impact. The modifications were more extensive in the deciduous forests, probably because the dry period resulted more rigorous in these forests when compared to semideciduous forest. The new shorelines created by damming increased soil moisture in the dry season, making plant growth easier. We concluded that several changes occurred in the T0-T2 period and at 0-30 m to the impoundment, mainly for the deciduous forests, where this community turned into a "riparian-deciduous forest" with large basal area in these patches. However, unlike other transitory disturbances, damming is a permanent alteration and transforms the landscape to a different scenario, probably with major long-term consequences for the environment.

Comparação florística, estrutural e ecológica da vegetação arbórea das fitofisionomias de um remanescente urbano de cerrado / Floristic, structural and ecological comparison of the arboreal vegetation of physiognomies in an urban remnant

O presente trabalho objetivou determinar a similaridade florística, estrutural e ecológica entre as fitofisionomias de um remanescente de Cerrado, no município de Monte Carmelo, MG. A partir do levantamento fitossociológico avaliou-se os padrões ecológicos relacionados às espécies quanto às guildas de dispersão. A similaridade florística entre as fitofisionomias foi analizada utilizando dados quantitativos e qualitativos (presença/ausência) através do coeficiente de similaridade de Jaccard e o índice de Morisita-Horn. O remanescente urbano abrange quatro fisionomias vegetais, classificadas em floresta estacional semidecidual, cerradão, cerrado sentido restrito e floresta de galeria. Foram amostradas 153 espécies, distribuídas em 49 famílias. A floresta semidecidual abrange a maior porção do parque e apresentou a maior diversidade de espécies. A floresta de galeria apresentou a menor diversidade, tendo como principais representantes espécies adaptadas a condições de solo hidromórficas. O predomínio de espécies zoocóricas nas quatro fisionomias confirma a importância dos agentes biológicos no fluxo gênico destas formações. A maior porcentagem de espécies anemocóricas foi encontrada no cerrado sentido restrito e cerradão. A similaridade florística entre as fisionomias presentes no remanescente urbano é baixa, demonstrando que pequenas variações ambientais refletem grandes variações florísticas. Cada fisionomia apresenta suas peculiaridades, não apenas em relação às condições físicas, mas também em relação aos processos ecológicos fundamentais, como diversidade biológica e interação com a fauna dispersora, o que pode explicar a grande diversidade beta encontrada no bioma Cerrado.

The present study aimed to determine the floristic, structural and ecological between physiognomies in a Cerrado remnant, Monte Carmelo, MG. From the phytossociological survey, we assessed the ecological patterns related to the species dispersion guilds and deciduousness. The floristic similarity between the physiognomies was parsed using quantitative and qualitative data (presence/absence) through the Jaccard similarity coefficient and Morisita-Horn indice. The urban remnant presented four vegetable physiognomies, classified in semideciduous seasonal forest, stricto sense cerrado, cerradão and gallery forest. We sampled 153 species, distributed in 49 families. The semideciduous forest covers the largest portion of the Park and has the greatest diversity of species. The gallery forest presented the less diversity, having as main representatives species adapted to conditions of hydromorphic soil. The predominance of zoochoric species in four physiognomies confirms the importance of biological agents on gene flow of these formations. The highest percentage of species anemochoric was found in the stricto sense cerrado and cerradão. The floristic similarity between the physiognomies present in urban remnant is low, demonstrating that small environmental variations reflect major floristic changes. Each physiognomies has its peculiarities, not only in relation to physical conditions, but also in relation to fundamental ecological processes, such as biological diversity and interaction with the fauna disperser, which may explain the great beta diversity found in the Cerrado biome.

Caracterização ecológica e distribuição diamétrica da vegetação arbórea em um remanescente de floresta estacional semidecidual na fazenda experimental do Glória, Uberlândia, MG / Ecological characterization and diametric distribution of arboreal vegetation in remanescent of seasonal semideciduous forest Glória's experimental farm, Uberlândia, MG

A combinação de algumas características ecológicas das espécies para a formação dos chamados grupos ecológicos tem ajudado a identificar alguns padrões para as diferentes formações vegetais. A partir da análise fitossociológica e da estrutura diamétrica das espécies arbóreas de um fragmento de floresta estacional semidecidual, este estudo pretendeu classificar as espécies em grupos ecológicos e aferir o estado de conservação deste remanescente. Foram amostrados todos os indivíduos arbóreos com CAP > 15 cm, presentes em 25 parcelas (20x20 m) e as espécies foram classificadas por grupos sucessionais e síndrome de dispersão. Foram registrados 976 indivíduos distribuídos em 86 espécies, pertencentes a 38 famílias. As espécies secundárias iniciais apresentaram maiores valores na riqueza de espécies, densidade de indivíduos e valor de importância, seguido das espécies secundárias tardias e das pioneiras que tiveram pouca representatividade. Em relação à síndrome de dispersão pôde-se observar composição de 60 espécies zoocóricas, 21 anemocóricas e cinco autocóricas. A análise da distribuição de diâmetros para os grupos sucessionais sugeriu bom recrutamento para as secundárias iniciais e tardias e problemas na regeneração para o grupo das pioneiras. Estes resultados quando comprados com outros estudos similares realizados nas FES da região permitiram inferir que a floresta estudada se encontrou num estádio intermediário de desenvolvimento sucessional.

The combination of some species ecological characteristics for the creation of ecological groups has helped to identify the broader significance and validity of the patterns currently known for different vegetation types. From the analysis of phytosociological and diameter structure of tree species in a semideciduous forest fragment, this study aimed to classify the species in ecological groups and assess the conservation status of this remnant and possible disruptions in the structure of some populations. We sampled all trees with CBH > 15 cm, present in 25 plots (20x20 m). Species were classified by successional groups and dispersal syndrome. We recorded 976 individuals in 86 species belonging to 38 families. The sample had a composition of 42 early secondary species (48.8%), 27 late secondary (31.4%), 16 pioneer (18.6%) and one unclassified (1.2%). The group formed by early secondary showed higher density and relative frequency, while the group formed by the late secondary species stands out with higher values of relative dominance. Regarding the dispersal syndrome, 60 species presented zoochoric dispersal, 21 anemochoric and five autochorich. Diametric distribution analysis for the successional groups suggested problems in regeneration for the pioneer group. These results suggest that the studied forest is in an intermediate stage of successional development, moving toward a late stage, mainly due to the presence and dominance of some late successional species as to the low density of pioneer species

Estrutura da comunidade arbórea em um fragmento de floresta estacional semidecidual localizada na reserva legal da Fazenda Irara, Uberlândia, MG / Structure of the tree community in a fragment of seasonal semideciduous forest in the legal reserve of Irara farm, Uberlandia, MG

Foi realizado o levantamento fitossociológico de um fragmento de floresta estacional semideciduallocalizada na reserva legal da Fazenda Irara, Uberlândia - MG. O estudo analisou um hectare do fragmento utilizando 25 parcelas contíguas e sistemáticas de 20 x 20 m, onde todos os indivíduos vivos arbóreos com circunferência a altura do peito maior que 15 cm foram amostrados e identificados. As espécies foram classificadas quanto aos grupos sucessionais e síndromes de dispersão. Foram amostrados 945 indivíduos distribuídos em 73 espécies, 65 gêneros e 36 famílias. O valor de equabilidade e do índice de diversidade de Shannon foram 0,81 e 3,47, respectivamente. Neste fragmento 17% são espécies pioneiras, 49% secundárias iniciais e 34% secundárias tardias, demonstrando um estágio intermediário de sucessão. Ocorre alta porcentagem de espécies zoocóricas (77%), podendo indicar alta atividade da fauna dispersora.

The phytosociological survey was realized in a semideciduous forest fragment located in the legal reserve of Irara Farm, Uberlândia - MG. This study analyzed one hectare of the fragment using 25 adjacent andsystematic plots of 20 x 20 m, where all the alive tree individuals with perimeter at breast height higher than 15 cm wereincluded and identified. The species were classified as successional groups and dispersal syndromes. Were sampled 945 individuals in 73 species, 65 genres and 36 families. The value of equability and Shannon’s diversity were 0,81 and 3,47, respectively. In this fragment 17% were pioneer species, 49% early secondary species and 34% late secondary species, demonstrating an intermediary succession stage. Occur high percentage of zoochoric species (77%), that can indicate high activity of disperser fauna.

Análise da regeneração natural em uma comunidade vegetal de cerrado no parque Victório Siquierolli, Uberlândia-MG / Annalysis of an natural regeneration in a vegetal community of cerrado in parque Victório Siquierolli, Uberlândia-MG

Neste trabalho realizou-se o levantamento florístico e fitossociológico de uma comunidade em regeneração natural, localizada no Parque Municipal Victorio Siquierolli, Uberlândia (MG). Foram medidos altura e diâmetro na base do solo de todas as plantas com altura maior ou igual a 1,5m em 25 parcelas de 10 x 10m. Foram obtidos a freqüência, densidade e dominância relativas além do valor de importância (VI), índice de Shannon e Equitabilidade. A comunidade foi separada em estrato de regeneração e estrato arbóreo de grande porte (diâmetro na base do solo maior ou igual a 15cm). A estrutura das populações mais representativas na área foi analisada com base na altura e diâmetro dos indivíduos. Foram amostrados 935 indivíduos e 57 espécies distribuídas entre 32 famílias. As espécies com maior VI no estrato de regeneração foram Matayba guianensis, Xylopia aromatica, Siparuna guianensis, Heteropteris escaloniifolia e Piptocarpha rotundifolia enquanto que no estrato arbóreo Piptocarpha rotundifolia, Pterodon pubescens, Xylopia aromatica e Matayba guianensis foram as mais importantes. Os índices de Shannon e Equitabilidade para ambos os estratros são considerados baixos, assim como o número de espécies encontradas na área total. Esses valores são explicados pela forte interferência antrópica sofrida pela área no passado. As espécies mais representativas apresentaram distribuição agregada na área e estruturas populacionais de diâmetro e altura não apresentam um padrão entre as espécies analisadas. A área estudada foi classificada como um cerradão em sucessão secundária devido a sua alta similaridade com o cerradão próximo á esta área. Neste trabalho fica demonstrada a importância da proteção de comunidades vegetais fortemente antropizadas no passado para a recuperação natural da vegetação.

In this work was realized a floristic and a phytossociologic studies of a plant community in natural regeneration. It was done in the Parque Municipal Victório Siquierolli, in Uberlândia (MG). The height and the diameter in the ground-line of all plants with height higher or equal to l,5m in 25 parcels of 10 x 10m was measured and was obtained the frequency, density and relative dominance besides of the importance value (VI), index of Shannon and evenness. The community was separated in regeneration stratum and arboreus stratum (diameter in ground-line higher or equal to l5cm). The structure of the most representatives population was analyzed based on the height and the diameter. A total of 935 individual were founded (57 species distributed among 32 families). The species with major VI in the regeneration stratum were Matayba guianenses, Xylopia aromatica, Siparuna guianensis, Heteropteris escaloniifolia e Piptocarpha rotundifolia, while in the arboreous stratum they were Piptocarpha rotundifolia, Pterodon pubescens, Xylopia aromatica and Matayba guianensis. The Shannon index and evenness for both stratum are considered short as well as the number of species found in the total area. These values are explained by the strong anthropic interference suffered by the area in the past. The more representative species showed aggregated distribution in the area and the population structures for diameter and height did not present a pattern among the analyzed species. The studied area was classified as cerradão in a secondary succession due to his high physiognomic similarity with a cerradão near to this area. In this work it was demonstrated the importance of the protection for the natural recuperation plant vegetable community strongly anthropics in the past.