A relação entre fogo e uma gramínea invasora no Cerrado: o fogo pode ser utilizado como uma estratégia de controle?

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Pós-graduação em Ciências Biológicas (Biologia Vegetal) - IBRC

Espécies invasoras e queimadas não-controladas são consideradas atualmente grandes ameaças à diversidade do Cerrado. Gramíneas invasoras podem alterar propriedades do material combustível, afetando o comportamento e regime do fogo em áreas invadidas. Para algumas invasoras, no entanto, o uso do fogo, dependendo de sua época e intensidade, pode auxiliar no manejo e controle dessas espécies. Desta forma, o objetivo desta tese foi avaliar a relação de retroalimentação entre uma gramínea invasora, Urochloa brizantha e o fogo no Cerrado. Para isso, foram realizados experimentos de queima controlada (2012-2015) em uma área de campo sujo na Reserva Natural Serra do Tombador (Goiás), a fim de verificar como U. brizantha afeta o comportamento do fogo, comparando queimadas em áreas invadidas e não invadidas e, em diferentes estações do ano. Além disso, foi avaliado como o fogo em diferentes frequências (anual, bienal e não queima) e épocas (meio e final da seca) afetam a invasora e as espécies nativas. Ainda, por meio de experimentos em laboratório, foram testados os efeitos indiretos (flutuação de temperatura) e diretos (choques térmicos) do fogo em sementes de U. brizantha e de outras invasoras (U. decumbens e Melinis minutiflora), assim como em sementes de gramíneas nativas, a fim de verificar como a germinação destas espécies é afetada pelo fogo. A presença de U. brizanha modifica o comportamento do fogo no meio da estação seca, aumentando o tamanho das chamas. No entanto, no final da estação seca, o fogo em áreas invadidas é mais intenso. Verificamos também que, independentemente da frequência ou época, o fogo reduz a biomassa morta de U. brizantha. Queimadas bienais no final da estação seca reduziram a cobertura de U. brizantha, mas não sua biomassa, enquanto que queimadas bienais no meio da seca tendem a facilitar a invasão em novas áreas. Com exceção dos gramínoides, que tiveram sua cobertura reduzida, as espécies nativas não foram afetadas pelo fogo. Sementes de U. brizantha e U. decumbens têm sua dormência quebrada com as flutuações de temperatura, independente do fogo, aumentando desta forma, sua porcentagem de germinação. Quando submetidas a choques térmicos (altas temperaturas), as sementes de Melinias minutiflora se mostraram resistentes, enquanto que as sementes de U. brizantha resistem e germinam com temperaturas menores de 200°C. Por outro lado, a germinação de U. decumbens não é afetada, mas a viabilidade das sementes diminui a partir de 100ºC. U. brizantha afeta o comportamento do fogo e se regenera rapidamente pós-fogo, o que indica que o fogo sozinho não poderia controlar esta espécie, mas poderia ser utilizado como controle de material combustível. Os resultados deste estudo poderão auxiliar na compreensão dos processos de invasão de U. brizantha e, sua relação com o fogo e assim, subsidiar ações de manejo em unidades de conservação.

Biological invasions and wildfires are considered major threats to the Cerrado biodiversity. Invasive grasses can change fuel properties, affecting the behavior and the fire regime in invaded areas. However, for some invasive species, prescribed fires could be used to manage and control them. Thus, the aim of this thesis was to evaluate the feedback relationship between an invasive grass, Urochloa brizantha, and fire in the Cerrado. Experimental burns were perfomed (2012-2015) in a “campo sujo” area at the Tombador Natural Preserve (Goiás), to evaluate how U. brizantha affects fire behavior, comparing invaded and non-invaded areas and different seasons. We also sought to verify how fire in different frequencies (annual, biennial and control) and seasons (mid-dry and late-dry) affect the invasive and native species. Moreover, we tested, in the laboratory, indirect (temperature fluctuation) and direct (heat shocks) effects of fire on seeds of invasive (U. brizantha, U. decumbens and Melinis minutiflora) and native grass species to verify how germination of these species was affected by fire. The presence of U. brizantha changed fire behavior in the mid-dry season by increasing flame height and in the late-dry season by increasing fire intensity in invaded areas. We also observed that, regardless of the fire frequency or season, fire reduced the dead biomass of U. brizantha. Biennial fires in the late-dry season reduced the cover of U. brizantha, but not its biomass, while biennial fires in the middle of the late-dry season tended to facilitate invasion into new areas. Except for graminoids, which had its cover reduced, native species were not affected by fire events. Regarding the germination experiments, temperature fluctuation, independent of fire, broke dormancy of U. brizantha and U. decumbens seeds, increasing their germination. When submitted to heat shocks M. minutiflora seeds were resistant, while U. brizantha seeds were able to germinate and resist temperatures lower than 200°C. On the other hand, germination of U. decumbens was not affected by the heat shocks, but the viability of its seeds decreased with 100°C. Finally, the results found in this study have shown that U. Brizantha affects fire behavior and regenerates rapidly after fire, indicating that fire by itself could not be used to control this species. However, fire, in this case, could be used as fuel control to avoid wildfires. These results are valuable in understanding the invasion process of U. brizantha and its relationship with fire and thus aid in future management decisions and actions in protected areas.