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<title>Are coexisting biomes in a heterogeneous tropical landscape alternative stable states?</title>
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<meta name="author" content="Marcio Baldissera Cure - Bernardo Monteiro Flores - Rafael Silva Oliveira - Marina Hirota" />
<meta name="date" content="2021-09-29" />
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# Are coexisting biomes in a heterogeneous tropical landscape alternative stable states?
## Qualificação de doutorado
### Marcio Baldissera Cure - Bernardo Monteiro Flores - Rafael Silva Oliveira - Marina Hirota
### PPG Ecologia, UFSC
### 2021-09-29
---
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<div>
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</div>
## Estados alternativos funcionais, mecanismos de feedback e resiliência da vegetação tropical
**OBJETIVO GERAL:** A tese tem por objetivo geral entender a <i> <u >resiliência </i> </u> da vegetação neotropical à mudanças nos regimes de chuva com base na funcionalidade da vegetação.
--
## Organização da tese
Cap I. Entender a relação dos atributos funcionais da vegetação neotropical com os mechanismos de feedbacks que governam a dinâmica de florestas e savannas.
Cap II. Testar se florestas e savannas são estados alternativos funcionais <u> sob o mesmo regime de precipitação. </u> (Escala da paisagem)
Cap III. Testar se florestas e savannas são estados alternativos funcionais <u> ao longo de um gradiente de sazonalidade. </u> (Escala continental)
---
## Estados alternativos funcionais, mecanismos de feedback e resiliência da vegetação tropical
**OBJETIVO GERAL**: A tese tem por objetivo geral entender a <u> <i> resiliência </u> </i> da vegetação neotropical à mudanças nos regimes de chuva com base na funcionalidade da vegetação.
## Organização da tese
Cap I. Entender a relação dos atributos funcionais da vegetação neotropical com os mechanismos de feedbacks que governam a dinâmica de florestas e savannas.
**Cap II. Testar se florestas e savannas são estados alternativos funcionais <u> sob o mesmo regime de precipitação. </u> (Escala da paisagem)**
Cap III. Testar se florestas e savannas são estados alternativos funcionais <u> ao longo de um gradiente de sazonalidade. </u> (Escala continental)
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# Resiliência ecológica
- Conceito (*Holling 1973 - Annual Review of Ecology and Systematics*)
- Supõe a existência de estados alternativos de funcionamento
- Variável de estado funcional, não estrutural.
.center[
<img width="63%" src="https://www.researchgate.net/publication/327634844/figure/fig2/AS:670575961833474@1536889176130/The-theoretical-ball-and-cup-diagram-used-to-depict-ecological-resilience-as-introduced.png"/>
*Keane et al 2018 - Ecosphere*
]
---
## Savanas e Florestas na região tropical
- São estados alternativos em termos de estrutura da vegetação (cobertura do dossel) determinados parcialmente pela PMA (*Hirota et al 2011 - Science*).
<div class="figure" style="text-align: center">
<img src="img/hirota.jpg" alt="Hirota et al (2011) Science" width="60%" />
<p class="caption">Hirota et al (2011) Science</p>
</div>
---
class: top, left
# Sob o mesmo regime de precipitação
- __Savannas__ e __florestas__ dividem a mesma paisagem e sua distribuição é determinada pelo regime de fogo, disponibilidade de água e características do solo.
.center[
<img width="74%" src="img/staalflores.png"/>
]
*Ferreira et al (2007); Dantas et al (2016); Veenendaal et al (2018); Pausas et al (2020); Bernardino et al (2021)*
---
class: top, center
# Estrutura *vs* funcionalidade
- Estudos sugerem que o funcionamento da vegetação seja correspondente à estrutura. (*Dantas et al 2015; Xu et al 2016; Bernardino et al 2021*)
- Florestas e savannas são estados alternativos funcionais controlados por fogo (Área basal, BT, SLA, WD, como proxy da funcionalidade) (*Dantas et al 2015; Bernardino et al 2021*).
.center[
<img width="35%" src="img/xu2016.png"/>
__
<img width = "20%" src="img/dantas20215_fig_1.png"/>
]
---
class: top, left
## Cerrado *stricto sensu*
- A cobertura do dossel varia de 5 a 60%
- Presença de gramíneas
<img width="32%" src="img/IMG_20190416_131351.jpg"/>
<img width="33%" src="img/IMG_20190418_113650.jpg"/>
<img width="33%" src="img/IMG_20190420_103919.jpg"/>
Fotos de MBC (2019)
---
class: top, left
## Mata de Galeria
<img width="32%" src="img/IMG_20190430_111056.jpg"/>
<img width="33%" src="img/IMG_20190428_152559.jpg"/>
<img width="33%" src="img/IMG_20190503_153610.jpg"/>
Fotos de MBC (2019)
---
## Mas não é só isso...
--
- Além das savannas e das florestas úmidas, também existem as matas secas.
<img width="45%" src="https://www.frontiersin.org/files/Articles/391790/fevo-06-00104-HTML-r1/image_m/fevo-06-00104-g001.jpg"/>
<img width="49%" src="img/tree cover.png"/>
- Fisionomias com cobertura do dossel acima de 60% são consideradas **florestas**.
---
class: top, left
## Mata seca
- Vegetação relacionada com solos calcáreos com maior fertilidade.
<img width="32%" src="img/WhatsApp Image 2021-04-22 at 11.20.44.jpeg"/>
<img width="33%" src="img/MS1.jpeg"/>
<img width="33%" src="img/ms2.jpeg"/>
Da esquerda para a direita, respectivamente, imagem de: Sr Gerson (proprietário da área); MBC; André Giles
---
class: top, left
## Diferentes tipos de vegetação respondem de forma diferente às perturbações.
- Os diferentes tipos de vegetação possuem composição de espécies particulares e, portanto, características funcionais diferentes;
- Por possuírem características funcionais diferentes, também interagem com o ambiente de forma diferente.
<img src="https://beduka.com/blog/wp-content/uploads/2019/03/Qual-a-import%C3%A2ncia-dos-biomas-brasileiros.jpg" width="60%" style="display: block; margin: auto;" />
*Tilman (2001); Charles-Dominique et al (2015); Yin et al (2014); Berdugo et al (2017); Staver et al (2020)*
---
class: top, left
# Produtividade primária como um proxy do funcionamento da vegetação
- Produção primária bruta é uma função básica para os ecossistemas e pode ser inferida por índices derivados de imagens de satélite *Biudes et al (2021)*.
<img src="img/biudes2021.png" width="60%" style="display: block; margin: auto;" />
---
## CAPÍTULO II:
### **Pergunta:** Mata seca, mata de galeria e savanas sob um mesmo regime de precipitação são estados alternativos funcionais?
--
***
### **Hipótese:** São estados alternativos funcionais se: **(a)** forem funcionalmente diferentes e **(b)** se estiverem sob mesmas condições de solo e de disponibilidade de água.
.center[
<img width="85%" src = "img/chave alternative stable states.png" />
]
---
# Métodos
## Local de estudo
<div id="htmlwidget-532c68dc67d1ea320a02" style="width:80%;height:432px;" class="leaflet html-widget"></div>
<script type="application/json" data-for="htmlwidget-532c68dc67d1ea320a02">{"x":{"options":{"crs":{"crsClass":"L.CRS.EPSG3857","code":null,"proj4def":null,"projectedBounds":null,"options":{}}},"calls":[{"method":"addTiles","args":["//{s}.tile.openstreetmap.org/{z}/{x}/{y}.png",null,null,{"minZoom":0,"maxZoom":18,"tileSize":256,"subdomains":"abc","errorTileUrl":"","tms":false,"noWrap":false,"zoomOffset":0,"zoomReverse":false,"opacity":1,"zIndex":1,"detectRetina":false,"attribution":"© <a href=\"http://openstreetmap.org\">OpenStreetMap<\/a> contributors, <a href=\"http://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0/\">CC-BY-SA<\/a>"}]}],"setView":[[-14.0285,-47.4],9,[]]},"evals":[],"jsHooks":[]}</script>
---
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# Métodos
## Local de estudo
- Diferentes tipos de vegetação coexistindo na mesma paisagem e sob o mesmo regime de chuvas.
.center[
<img width="83%" src="img/Figure_1_NOVA.png"/>
]
---
class: top, left
# Métodos
**Obtenção dos *Dados de campo***
- 10 parcelas em cada fitofisionomia (200 m² cada);
- Cobertura do dossel usando o densiômetro florestal côncavo;
- Coleta de solo.
<img width="32%" src="img/WhatsApp Image 2021-07-15 at 17.06.39.jpeg"/>
<img width="32%" src="img/WhatsApp Image 2021-07-15 at 17.11.41.jpeg"/>
<img width="32%" src="img/IMG_20190420_110336.jpg"/>
---
class: top, left
# Métodos
**Obtenção dos *Dados remotos***
- [Landsat 8 OLI (Abril 2013 - Junho 2018)](https://earthexplorer.usgs.gov/): EVI2
- [CHIRPS](https://data.chc.ucsb.edu/products/CHIRPS-2.0/): precipitação
<img src="https://prd-wret.s3.us-west-2.amazonaws.com/assets/palladium/production/s3fs-public/styles/side_image/public/thumbnails/image/Landsat_8_%28LDCM%29_Satellite_over_Earth%2C%20Wiki%20Commons.jpg" width="70%" style="display: block; margin: auto;" />
---
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# Métodos
**Análises**
- Acoplamento = Correlação de Kendall entre chuva média mensal e EVI2 médio mensal;
- Magnitude do acoplamento = valor absoluto do acoplamento (*sem o sinal*);
- Atraso (**lag**) na maior resposta (acoplamento máximo) da vegetação de zero a seis meses;
--
- PCA para reduzir variáveis do solo em duas dimensões;
--
- Regressão linear simples: acoplamento ~ atributos do solo/PC1;
--
- Teste de Kruskal-Wallis e teste a posteriori de Nemenyi para testar diferenças entre as fitofisionomias.
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- Teste de Mann-Kendall para medir a tendência do EVI2 na estação seca.
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# Resultados
**Precipitação**
.center[
<img width="113%" src="img/prec jan1981-jun2018.png" />
]
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# Resultados
Comportamento do EVI2: **Mata seca**
.center[
<img width="100%" src="img/evi2 dry forest.png" />
]
---
class: top, left
# Resultados
Comportamento do EVI2: **Mata de galeria**
.center[
<img width="100%" src="img/evi2 gallery forest.png" />
]
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# Resultados
Comportamento do EVI2: **Savanna**
.center[
<img width="100%" src="img/evi2 savanna.png" />
]
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class: top, left
# Resultados
**Oscilações do EVI2**
.center[
<img width="100%" src="img/smoothed evi2 with precipitation.png" />
]
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# Resultados
**Estatística descritiva do EVI2**
.center[
<img width="90%" src="img/Figure_2_4.png" />
]
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# Resultados
**Acoplamento e atraso na resposta**
<img width="100%" src="img/coup.png" />
---
class: top, left
# Resultados
**Tendência na estação seca**
<img src="img/Figure_4_NOVA.png" width="65%" style="display: block; margin: auto;" />
---
class: top, left
# Resultados
**Condições abióticas locais: solo**
<img src="img/SM6.png" width="85%" style="display: block; margin: auto;" />
---
class: top, left
# Resultados
**Solo explica respostas**
<img src="img/Figure_5.png" width="85%" style="display: block; margin: auto;" />
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class: top, left
# Resultados
**Disponibilidade de água**
<img width="43%" src="img/root_depth.png"/>
<img width="55%" src="img/water_table_depth.png"/>
---
class: top, left
# Discussão
## Mata de galeria aumenta o greenness na estação seca;
.center[
<img width="50%" src="img/amazon_green.png"/>
]
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.left[
## Discussão
]
### Algumas plantas são tolerantes ao alagamento
<img width="48%" src="img/flood_tolerance_1.png"/>
<img width="48%" src="img/flood_tolerance_2.png"/>
--
### ...mas há limitações na estação chuvosa
<img width="37%" src="img/schongart.png"/>
<img width="37%" src="img/leadwetness.png"/>
<img width="37%" src="img/clouds.png"/>
---
class: top, left
# Discussão
## Savanna não é sensível à diminuição da precipitação durante a estação seca;
- Diversidade de estratégias de tolerância à seca;
- Acesso à água;
- Facilitação;
- Controle da perda d'água
<img width="50%" src="img/strategy1.png"/>
<img width="49%" src="img/strategy2.png"/>
<img width="49%" src="img/guiga.png"/>
<img width="49%" src="img/bucci2008.png"/>
---
## Mata seca é mais responsiva que as outras vegetações.
- Estratégias diferentes permitem complementariedade de nicho;
- Deciduidade depende da fertilidade do solo;
- Ontogenia têm papel importante na estruturação da vegetação e nas respostas à seca.
<img width="45%" src="img/dry for.png"/>
<img width="45%" src="img/dry for 2.png"/>
.center[<img width="45%" src="img/dry for 3.png"/>]
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class: top, left
# Discussão
## Implicações pra transição dos biomas: estabilidade e resiliência
- Quem pode avançar sobre quem?
<img width="35%" src="img/final fig.jpeg"/>
<img width="55%" src="img/gallery1.png"/>
<img width="55%" src="img/gallery2.png"/>
---
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.center[
# Conclusão]
___
### 1. Tipos de vegetação são diferentes funcionalmente;
***
### 2. Mas não são estados alternativos funcionais na escala de paisagem, pois não estão nas mesmas condições de solo nem de disponibilidade de água.
<img src="img/chave alternative stable states.png" width="80%" style="display: block; margin: auto;" />
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## __Tá, mas qual a novidade?__
## Novidade metodológica
I. A funcionalidade não é medida por atributos funcionais e sim pela resposta à oscilações na chuva.
***
II. Proxy de funcionalidade capta resposta da vegetação ao longo do tempo;
***
III. Não há necessidade de se criar um gradiente de condições artificial ao se utilizar um gradiente espacial de alguma condição para representar sua variação no tempo.
***
## Contribuição ao arcabouço de conhecimento
IV Mostramos que matas secas, matas de galeria e savanas são funcionalmente diferetes e que não são estados alternativos funcionais sob o mesmo regime de precipitação.
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## Agradecimentos
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# E a todos os coleguinhas que ajudaram em campo e em discussões no laboratório ou pela internet mesmo. =)
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# Capítulo I
- Interação da vegetação com seu ambiente depende dos atributos funcionais;
- Estas interações vão determinar os mecanismos de feedback que dão autoorganização aos sistemas;
- Resiliência depende do balanço entre feedbacks positivos e feedbacks negativos.
***
### **Pergunta:** Qual a relação dos atributos funcionais da vegetação neotropical com os mechanismos de feedbacks que governam a dinâmica de florestas e savannas?
***
### **Hipótese:** Os atributos funcionais são fundamentais para entender a resiliência de florestas e savannas às mudanças graduais das condições ambientais e às perturbações pontuais.
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# Capítulo III
- Há indícios de que Florestas e savannas submetidos à condições mais variáveis sejam mais resilientes (*Ciemer et al 2019 - Nature Geoscience*).
***
<img width="100%" src="img/ciemer_fig2.png"/>
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### **Pergunta:** As respostas fenológicas (acoplamento, sd do evi, média do evi, amplitude do evi) dos tipos de vegetação na escala continental dependem do regime de precipitação (MAP, MSI, cv) como a estrutura do dossel depende?
***
### **Hipótese:** As respostas dos diferentes tipos de vegetação mudam com mudanças no regime de precipitação.
</textarea>
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"highlightLines": true,
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window.dispatchEvent(new Event('resize'));
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var s = d.createElement("style"), r = d.querySelector(".remark-slide-scaler");
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(function(d) {
var el = d.getElementsByClassName("remark-slides-area");
if (!el) return;
var slide, slides = slideshow.getSlides(), els = el[0].children;
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// delete the temporary CSS (for displaying all slides initially) when the user
// starts to view slides
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var sheets = document.styleSheets, node;
for (var i = 0; i < sheets.length; i++) {
node = sheets[i].ownerNode;
if (node.dataset["target"] !== "print-only") continue;
node.parentNode.removeChild(node);
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deleted = true;
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(function() {
"use strict"
// Replace <script> tags in slides area to make them executable
var scripts = document.querySelectorAll(
'.remark-slides-area .remark-slide-container script'
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if (!scripts.length) return;
for (var i = 0; i < scripts.length; i++) {
var s = document.createElement('script');
var code = document.createTextNode(scripts[i].textContent);
s.appendChild(code);
var scriptAttrs = scripts[i].attributes;
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(function() {
var links = document.getElementsByTagName('a');
for (var i = 0; i < links.length; i++) {
if (/^(https?:)?\/\//.test(links[i].getAttribute('href'))) {
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// adds .remark-code-has-line-highlighted class to <pre> parent elements
// of code chunks containing highlighted lines with class .remark-code-line-highlighted
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if (p > 1) return null; // traverse up no further than grandparent
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/^\$\$(.|\s)+\$\$$/.test(text) ||
/^\\begin\{([^}]+)\}(.|\s)+\\end\{[^}]+\}$/.test(text)) {
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i++;
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