Modelo de estimación del contenido de carbono sobre el suelo en bosque húmedo tropical de la Amazonía Occidental usando tecnología LiDAR aerotransportada.

El modelo aplicado en el estudio, se basa en una metodología publicada en trabajos anteriores en bosques tropicales. El análisis se apoya en información obtenida con tecnología LiDAR aerotransportada y datos de censo de una mega-parcela forestal de 50 ha, en el Parque Nacional ?Yasuní? (PNY) en Ecuador. La metodología considera los hábitats topográficos, la distribución espacial de las parcelas de ajuste y validación en el diseño de muestreo y un modelo general para estimación de densidad de carbono. El modelo se ajusta usando técnicas de análisis de regresión lineal (R2=0,89, RMSE=8,67 MgC ha-1). Este enfoque metodológico hace posible calibraciones más precisas y permite cartografiar la distribución espacial de la biomasa sobre el suelo en alta resolución para una mejor estimación de las reservas de carbono en bosque tropical.

LiDAR remote sensing applied to forest resources assessment

Disponer de información precisa y actualizada de inventario forestal es una pieza clave para mejorar la gestión forestal sostenible y para proponer y evaluar políticas de conservación de bosques que permitan la reducción de emisiones de carbono debidas a la deforestación y degradación forestal (REDD). En este sentido, la tecnología LiDAR ha demostrado ser una herramienta perfecta para caracterizar y estimar de forma continua y en áreas extensas la estructura del bosque y las principales variables de inventario forestal. Variables como la biomasa, el número de pies, el volumen de madera, la altura dominante, el diámetro o la altura media son estimadas con una calidad comparable a los inventarios tradicionales de campo. La presente tesis se centra en analizar la aplicación de los denominados métodos de masa de inventario forestal con datos LIDAR bajo diferentes condiciones y características de masa forestal (bosque templados puros y mixtos) y utilizando diferentes bases de datos LiDAR (información proveniente de vuelo nacionales e información capturada de forma específica). Como consecuencia de lo anterior, se profundiza en la generación de inventarios forestales continuos con LiDAR en grandes áreas. Los métodos de masa se basan en la búsqueda de relaciones estadísticas entre variables predictoras derivadas de la nube de puntos LiDAR y las variables de inventario forestal medidas en campo con el objeto de generar una cartografía continua de inventario forestal. El rápido desarrollo de esta tecnología en los últimos años ha llevado a muchos países a implantar programas nacionales de captura de información LiDAR aerotransportada. Estos vuelos nacionales no están pensados ni diseñados para fines forestales por lo que es necesaria la evaluación de la validez de esta información LiDAR para la descripción de la estructura del bosque y la medición de variables forestales. Esta información podría suponer una drástica reducción de costes en la generación de información continua de alta resolución de inventario forestal. En el capítulo 2 se evalúa la estimación de variables forestales a partir de la información LiDAR capturada en el marco del Plan Nacional de Ortofotografía Aérea (PNOA-LiDAR) en España. Para ello se compara un vuelo específico diseñado para inventario forestal con la información de la misma zona capturada dentro del PNOA-LiDAR. El caso de estudio muestra cómo el ángulo de escaneo, la pendiente y orientación del terreno afectan de forma estadísticamente significativa, aunque con pequeñas diferencias, a la estimación de biomasa y variables de estructura forestal derivadas del LiDAR. La cobertura de copas resultó más afectada por estos factores que los percentiles de alturas. Considerando toda la zona de estudio, la estimación de la biomasa con ambas bases de datos no presentó diferencias estadísticamente significativas. Las simulaciones realizadas muestran que las diferencias medias en la estimación de biomasa entre un vuelo específico y el vuelo nacional podrán superar el 4% en áreas abruptas, con ángulos de escaneo altos y cuando la pendiente de la ladera no esté orientada hacia la línea de escaneo. En el capítulo 3 se desarrolla un estudio en masas mixtas y puras de pino silvestre y haya, con un enfoque multi-fuente empleando toda la información disponible (vuelos LiDAR nacionales de baja densidad de puntos, imágenes satelitales Landsat y parcelas permanentes del inventario forestal nacional español). Se concluye que este enfoque multi-fuente es adecuado para realizar inventarios forestales continuos de alta resolución en grandes superficies. Los errores obtenidos en la fase de ajuste y de validación de los modelos de área basimétrica y volumen son similares a los registrados por otros autores (usando un vuelo específico y parcelas de campo específicas). Se observan errores mayores en la variable número de pies que los encontrados en la literatura, que pueden ser explicados por la influencia de la metodología de parcelas de radio variable en esta variable. En los capítulos 4 y 5 se evalúan los métodos de masa para estimar biomasa y densidad de carbono en bosques tropicales. Para ello se trabaja con datos del Parque Nacional Volcán Poás (Costa Rica) en dos situaciones diferentes: i) se dispone de una cobertura completa LiDAR del área de estudio (capitulo 4) y ii) la cobertura LiDAR completa no es técnica o económicamente posible y se combina una cobertura incompleta de LiDAR con imágenes Landsat e información auxiliar para la estimación de biomasa y carbono (capitulo 5). En el capítulo 4 se valida un modelo LiDAR general de estimación de biomasa aérea en bosques tropicales y se compara con los resultados obtenidos con un modelo ajustado de forma específica para el área de estudio. Ambos modelos están basados en la variable altura media de copas (TCH por sus siglas en inglés) derivada del modelo digital LiDAR de altura de la vegetación. Los resultados en el área de estudio muestran que el modelo general es una alternativa fiable al ajuste de modelos específicos y que la biomasa aérea puede ser estimada en una nueva zona midiendo en campo únicamente la variable área basimétrica (BA). Para mejorar la aplicación de esta metodología es necesario definir en futuros trabajos procedimientos adecuados de medición de la variable área basimétrica en campo (localización, tamaño y forma de las parcelas de campo). La relación entre la altura media de copas del LiDAR y el área basimétrica (Coeficiente de Stock) obtenida en el área de estudio varía localmente. Por tanto es necesario contar con más información de campo para caracterizar la variabilidad del Coeficiente de Stock entre zonas de vida y si estrategias como la estratificación pueden reducir los errores en la estimación de biomasa y carbono en bosques tropicales. En el capítulo 5 se concluye que la combinación de una muestra sistemática de información LiDAR con una cobertura completa de imagen satelital de moderada resolución (e información auxiliar) es una alternativa efectiva para la realización de inventarios continuos en bosques tropicales. Esta metodología permite estimar altura de la vegetación, biomasa y carbono en grandes zonas donde la captura de una cobertura completa de LiDAR y la realización de un gran volumen de trabajo de campo es económica o/y técnicamente inviable. Las alternativas examinadas para la predicción de biomasa a partir de imágenes Landsat muestran una ligera disminución del coeficiente de determinación y un pequeño aumento del RMSE cuando la cobertura de LiDAR es reducida de forma considerable. Los resultados indican que la altura de la vegetación, la biomasa y la densidad de carbono pueden ser estimadas en bosques tropicales de forma adecuada usando coberturas de LIDAR bajas (entre el 5% y el 20% del área de estudio). ABSTRACT The availability of accurate and updated forest data is essential for improving sustainable forest management, promoting forest conservation policies and reducing carbon emissions from deforestation and forest degradation (REDD). In this sense, LiDAR technology proves to be a clear-cut tool for characterizing forest structure in large areas and assessing main forest-stand variables. Forest variables such as biomass, stem volume, basal area, mean diameter, mean height, dominant height, and stem number can be thus predicted with better or comparable quality than with costly traditional field inventories. In this thesis, it is analysed the potential of LiDAR technology for the estimation of plot-level forest variables under a range of conditions (conifer & broadleaf temperate forests and tropical forests) and different LiDAR capture characteristics (nationwide LiDAR information vs. specific forest LiDAR data). This study evaluates the application of LiDAR-based plot-level methods in large areas. These methods are based on statistical relationships between predictor variables (derived from airborne data) and field-measured variables to generate wall to wall forest inventories. The fast development of this technology in recent years has led to an increasing availability of national LiDAR datasets, usually developed for multiple purposes throughout an expanding number of countries and regions. The evaluation of the validity of nationwide LiDAR databases (not designed specifically for forest purposes) is needed and presents a great opportunity for substantially reducing the costs of forest inventories. In chapter 2, the suitability of Spanish nationwide LiDAR flight (PNOA) to estimate forest variables is analyzed and compared to a specifically forest designed LiDAR flight. This study case shows that scan angle, terrain slope and aspect significantly affect the assessment of most of the LiDAR-derived forest variables and biomass estimation. Especially, the estimation of canopy cover is more affected than height percentiles. Considering the entire study area, biomass estimations from both databases do not show significant differences. Simulations show that differences in biomass could be larger (more than 4%) only in particular situations, such as steep areas when the slopes are non-oriented towards the scan lines and the scan angles are larger than 15º. In chapter 3, a multi-source approach is developed, integrating available databases such as nationwide LiDAR flights, Landsat imagery and permanent field plots from SNFI, with good resultos in the generation of wall to wall forest inventories. Volume and basal area errors are similar to those obtained by other authors (using specific LiDAR flights and field plots) for the same species. Errors in the estimation of stem number are larger than literature values as a consequence of the great influence that variable-radius plots, as used in SNFI, have on this variable. In chapters 4 and 5 wall to wall plot-level methodologies to estimate aboveground biomass and carbon density in tropical forest are evaluated. The study area is located in the Poas Volcano National Park (Costa Rica) and two different situations are analyzed: i) available complete LiDAR coverage (chapter 4) and ii) a complete LiDAR coverage is not available and wall to wall estimation is carried out combining LiDAR, Landsat and ancillary data (chapter 5). In chapter 4, a general aboveground biomass plot-level LiDAR model for tropical forest (Asner & Mascaro, 2014) is validated and a specific model for the study area is fitted. Both LiDAR plot-level models are based on the top-of-canopy height (TCH) variable that is derived from the LiDAR digital canopy model. Results show that the pantropical plot-level LiDAR methodology is a reliable alternative to the development of specific models for tropical forests and thus, aboveground biomass in a new study area could be estimated by only measuring basal area (BA). Applying this methodology, the definition of precise BA field measurement procedures (e.g. location, size and shape of the field plots) is decisive to achieve reliable results in future studies. The relation between BA and TCH (Stocking Coefficient) obtained in our study area in Costa Rica varied locally. Therefore, more field work is needed for assessing Stocking Coefficient variations between different life zones and the influence of the stratification of the study areas in tropical forests on the reduction of uncertainty. In chapter 5, the combination of systematic LiDAR information sampling and full coverage Landsat imagery (and ancillary data) prove to be an effective alternative for forest inventories in tropical areas. This methodology allows estimating wall to wall vegetation height, biomass and carbon density in large areas where full LiDAR coverage and traditional field work are technically and/or economically unfeasible. Carbon density prediction using Landsat imaginery shows a slight decrease in the determination coefficient and an increase in RMSE when harshly decreasing LiDAR coverage area. Results indicate that feasible estimates of vegetation height, biomass and carbon density can be accomplished using low LiDAR coverage areas (between 5% and 20% of the total area) in tropical locations.

Geografía del carbono en alta resolución en bosque tropical amazónico del Ecuador mediante sensores aerotransportados

La estimación de la biomasa de la vegetación terrestre en bosque tropical no sólo es un área de investigación en rápida expansión, sino también es un tema de gran interés para reducir las emisiones de carbono asociadas a la deforestación y la degradación forestal (REDD+). Las estimaciones de densidad de carbono sobre el suelo (ACD) en base a inventarios de campo y datos provenientes de sensores aerotransportados, en especial con sensores LiDAR, han conducido a un progreso sustancial en el cartografiado a gran escala de las reservas de carbono forestal. Sin embargo, estos mapas de carbono tienen incertidumbres considerables, asociadas generalmente al proceso de calibración del modelo de regresión utilizado para producir los mapas. En esta tesis se establece una metodología para la calibración y validación de un modelo general de estimación de ACD usando LiDAR en un sector del Parque Nacional Yasuní en Ecuador. En el proceso de calibración del modelo se considera el tamaño y la ubicación de las parcelas, la influencia de la topografía y la distribución espacial de la biomasa. Para el análisis de los datos se utilizan técnicas geoestadísticas en combinación con variables geomorfométricas derivadas de datos LiDAR, y se propone un esquema de muestreo estratificado por posiciones topográficas (valle, ladera y cima). La validación del modelo general para toda la zona de estudio presentó valores de RMSE = 5.81 Mg C ha-1, R2 = 0.94 y sesgo = 0.59, mientras que, al considerar las posiciones topográficas, el modelo presentó valores de RMSE = 1.67 Mg C ha-1, R2 = 0.98 y sesgo = 0.23 para el valle; RMSE = 3.13 Mg C ha-1, R2 = 0.98 y sesgo = - 0.34 para la ladera; y RMSE = 2.33 Mg C ha-1, R2 = 0.97 y sesgo = 0.74 para la cima. Los resultados obtenidos demuestran que la metodología de muestreo estratificado por posiciones topográficas propuesto, permite calibrar de manera efectiva el modelo general con las estimaciones de ACD en campo, logrando reducir el RMSE y el sesgo. Los resultados muestran el potencial de los datos LiDAR para caracterizar la estructura vertical de la vegetación en un bosque altamente diverso, permitiendo realizar estimaciones precisas de ACD, y conocer patrones espaciales continuos de la distribución de la biomasa aérea y del contenido de carbono en la zona de estudio. ABSTRACT Estimating biomass of terrestrial vegetation in tropical forest is not only a rapidly expanding research area, but also a subject of tremendous interest for reducing carbon emissions associated with deforestation and forest degradation (REDD+). The aboveground carbon density estimates (ACD) based on field inventories and airborne sensors, especially LiDAR sensors have led to a substantial progress in large-scale mapping of forest carbon stocks. However, these carbon maps have considerable uncertainties generally associated with the calibration of the regression model used to produce these maps. This thesis establishes a methodology for calibrating and validating a general ACD estimation model using LiDAR in Ecuador´s Yasuní National Park. The size and location of the plots are considered in the model calibration phase as well as the influence of topography and spatial distribution of biomass. Geostatistical analysis techniques are used in combination with geomorphometrics variables derived from LiDAR data, and then a stratified sampling scheme considering topographic positions (valley, slope and ridge) is proposed. The validation of the general model for the study area showed values of RMSE = 5.81 Mg C ha-1, R2 = 0.94 and bias = 0.59, while considering the topographical positions, the model showed values of RMSE = 1.67 Mg C ha-1, R2 = 0.98 and bias = 0.23 for the valley; RMSE = 3.13 Mg C ha-1, R2 = 0.98 and bias = - 0.34 for the slope; and RMSE = 2.33 Mg C ha-1, R2 = 0.97 and bias = 0.74 for the ridge. The results show that the stratified sampling methodology taking into account topographic positions, effectively calibrates the general model with field estimates of ACD, reducing RMSE and bias. The results show the potential of LiDAR data to characterize the vertical structure of vegetation in a highly diverse forest, allowing accurate estimates of ACD, and knowing continuous spatial patterns of biomass distribution and carbon stocks in the study area.

Crecimiento forestal en el bosque tropical de montaña: efectos de la diversidad florística y de la manipulación de nutrientes

El bosque tropical de montaña, es considerado zona de mega diversidad y de alto grado de endemismo, por las diferentes zonas ecológicas que presenta. Durante las últimas décadas estos bosques han recibido mayor atención por parte de investigadores, sin embargo, aún existe poca investigación en determinar cuáles son las respuestas de los bosques a los cambios ambientales a los que son sometidos. Estos bosques están sufriendo serias amenazas como pérdida de cobertura vegetal y cambios en los ciclos de nutrientes. El trabajo se dividió en cuatro objetivos específicos. i) Caracterización y análisis de patrones altitudinales de la riqueza de especies en el bosque tropical de montaña en el sur del Ecuador; con el fin de conocer cómo varía la diversidad de especies riqueza lo largo de un gradiente altitudinal. ii) Conocer los patrones espaciales del crecimiento en tres remanentes boscosos de un bosque tropical de montaña para determinar cómo la vecindad y la semejanza funcional de ésta influyen en el crecimiento forestal. iii) Conocer los efectos de la fertilización en el crecimiento diamétrico de especies arbóreas, en el bosque tropical de montaña; se analizó cómo reaccionan los árboles a la adición de nutrientes N y P en tres tipos de bosque. iv) Saber la respuesta de la comunidad de árboles a la adición de nutrientes en el bosque montano andino; este objetivo se basó con el supuesto de la deficiencia de tres tipos de nutrientes N, P y Ca, en esta formación boscosa y cómo reaccionan los árboles a la adición de nutrientes. El presente trabajo se llevó a cabo, en el bosque tropical de montaña que se encuentra localizada en la parte adyacente del Parque Nacional Podocarpus (PNP) en la cordillera del Consuelo, forma parte de la cadena oriental de los Andes del sur del Ecuador El trabajo de desarrollo entre los años 2008 y 2014. Para abordar el primer objetivo se establecieron 54 parcelas ubicadas aleatoriamente a lo largo de un gradiente altitudinal (3 niveles de altitud) y se e midieron e identificaron todos los individuos mayores a 5cm de DAP. Se construyó una filogenia con Phylocom y se calcularon diferentes componentes de diversidad para cada parcela ( riqueza taxonómica, diversidad filogenética y edad media de las especies). Ajustando modelos lineares se contrastó el efecto de la altitud sobre dichos componentes y se vio que la riqueza taxonómica y la edad media de las especies aumentaron con la altitud, en sentido contrario a las predicciones de la "hipótesis del conservadurismo tropical" (Tropical Conservatism Hypothesis). Para abordar el segundo objetivo se realizó una remedición de todos los árboles cartografiados en tres parcelas permanentes de alrededor de 5000 m2 cada una, representativas de tres estados diferentes de la sucesión del bosque montano. A partir de las coordenadas y de los datos de registrados, y empleando diferentes funciones de correlación de marca se analizó la distribución espacial del tamaño y del crecimiento relativo y del tamaño. Se constató que mientras que el tamaño de los árboles presentó una correlación espacial negativa, el crecimiento presentó correlación espacial positiva, en ambos casos a distancias cortas. El rango y la magnitud de ambas correlaciones aumentaron al avanzar la sucesión. La distribución espacial del crecimiento mostró una correlación negativa con la distribución espacial de tamaños. Por otro lado, la distribución espacial del crecimiento mostró una correlación negativa para árboles semejantes funcionalmente y positiva cuando se calculó entre árboles con diferente estrategia funcional. En conjunto, los resultados obtenidos señalan un aumento de la importancia de procesos competitivos y una mayor estructuración espacial del crecimiento y de la distribución de tamaños al avanzar la sucesión. Para el tercer y cuarto objetivo se instalaron 52 parcelas distribuidas en bloques donde se fertilizaron dos veces al año durante 6,4 años, se identificaron todos los individuos mayores a 10 cm de DAP, y se midió el crecimiento diamétrico durante estos años Con la adición de nutrientes realizada a los diferentes tipos de bosque en la gradiente altitudinal, encontramos que el efecto sobre el crecimiento diamétrico en la comunidad varia con el rango altitudinal, y el tipo de nutriente, analizando a nivel de las especies, en la mayoría de los casos las especies comunes no tuvieron cambios significativos a la adición de nutrientes. Los resultados de este estudio aportan nuevas evidencias para el entendimiento de la diversidad, estructura y dinámica de los bosques tropicales de montaña. ABSTRACT The montane tropical forest is considered a megadiverse habitat that harbor an enormous degree of endemism. This is mainly due to the high degree of environmental heterogeneity found and the presence of different well defined ecological areas. These forests have received more attention during the last decades, however, the information regarding the responses of these forests to environmental change, is still scarce. These forests are seriously endangered and are suffering serious threats, such as loss of vegetative cover, changes in the nutrient cycles. The work was divided in four specific objectives: i) Characterization and analysis of the species richness altitudinal patterns in the montane tropical forest of south Ecuador. Specifically, how species diversity changes along altitudinal gradients. ii) Exploring the spatial patterns of tree growth in three remnants of a montane tropical forest, and analyze how tree neighborhood and functional similarity among trees influence tree growth. Tropical Conservatism Hypothesis iii) Understanding the effects of fertilization in arboreal species growth (increase in diameter) of the montane tropical forest. Specifically we studied the effects of P and N addition on three different forests across an altitudinal gradient. iv) Know the response of the community of trees to the addition of nutrients in the Andean montane forest; this objective was based on the supposition of deficiency of three types of nutrients: P, N and Ca in this forest all formation and how the trees react to the addition of these nutrients. The present work was carried out in the montane tropical forest located in Bombuscaro, San Francisco and Cajanuma close to Podocarpus National Park (PNP) on Consuelo mountain range (Andean oriental range) at South of Ecuador. Field work was carried out during 2008 and 2014. To address the first objective, we randomly placed 54 plots along an altitudinal gradient. In these plots, every individual larger than 5 cm of DBH was measured and identified. A phylogeny was build with Phylocom and different diversity components (taxonomic richness, phylogenetic diversity and average species age) were computed for each plot. Linear models were used to test the effects of altitude on the diversity components. Our results showed that, contrary to the Tropical Conservatism Hypothesis, both taxonomic richness and average species age increased with altitude. To address our second objective, all mapped trees in three successional permanent plots (around ~5000 m2 each) were re-measured. Using different mark correlation functions, we analyzed the spatial distribution of tree-size and tree relative growth rate. Whereas tree size showed negative spatial correlation at fine spatial scales, relative growth rate showed positive correlation at the same scales. The range and magnitude of those correlations increased along successional stage. The spatial distribution of the relative growth rate was negatively correlated with the spatial distribution of tree sizes. Additionally, we found that the spatial correlation of the relative growth rate was negative for functionally similar trees and positive when computed for functionally different trees. In synthesis, our results point to an increase of competitive processes and strong spatial structure of relative growth rate and tree size along succession. For the third and fourth objectives, 52 plots were placed in a block design and were fertilized twice a year for 6,4 years. In these plots all the individuals with DBH > 10 cm were identified, and the diametrical growth was measured during these years. The nutrient addition at the three different altitude forests, revealed that the effect on the diametrical growth in the community varied with the altitudinal range. When analyzed at species level, the addition of nutrients was no significant in most cases. These results represent new evidences that will improved our understanding of diversity patterns and structure, and the dynamics of tropical montane forests.

Evaluación de los efectos derivados de usos recreativos sobre las comunidades vegetales próximas a cursos de agua en el P.N. de Tijuca (Rio de Janeiro, Brasil)

La particular ubicación del Parque Nacional da Tijuca en el entorno urbano de la ciudad de Rio de Janeiro justifica la estrecha relación que sus habitantes han tenido históricamente con las montañas, sobre las que se asienta el P.N. Su población de más de 6 millones de habitantes, las altas temperaturas de su clima tropical húmedo, y el creciente interés por el turismo ecológico, hacen del baño en las cascadas de la Floresta da Tijuca una actividad habitual entre los cariocas. El posible impacto de los usos recreativos sobre las comunidades biológicas del entorno de las cascadas, en ocasiones localizadas en zonas de alto valor ecológico, aún no es suficientemente conocido, no ha sido evaluado, ni está contemplado en los planes oficiales del P.N. La decisión de permitir oficialmente el baño en una sucesión de cascadas concretas, situadas en un sector del Parque donde el baño no está permitido por el Plan de Gestión, pero donde se ha comprobado que este uso se produce con regularidad, y el potencial incremento en el número de visitantes que puede derivar de la divulgación al público de este permiso justifican el presente estudio. El trabajo, realizado bajo la co-dirección del profesor responsable del Laboratório de Ecologia de Florestal de la Universidad Federal del Estado de Rio de Janeiro, responde a la solicitud del P.N. de un estudio que evalúe el estado de conservación de la vegetación en el entorno de dichas cascadas, en el momento previo a la divulgación del permiso. Se pretende comprobar si existe degradación en el estrato arbóreo-arbustivo que pueda estar asociada a los usos recreativos que se dan en estas cascadas, bajo los niveles de visitación actuales. Se ha realizado una comparación del estado de conservación de dicho estrato, entre el entorno de las cascadas -representado por el muestreo de 10 parcelas que componen el conjunto CP-, y una zona alejada que se considera “libre” de presión antrópica debido a su menor accesibilidad -representada por el muestreo de 10 parcelas que componen el conjunto CL-. Dichos conjuntos se han comparado en lo referente a su composición florística (diversidad, en términos de riqueza observada, riqueza esperada, y equidad; especies predominantes y especies exóticas y amenazadas), atributos de desarrollo morfo-estructural (altura media, área basimétrica, proporción de individuos multicaules, densidad de individuos y proporción de individuos pertenecientes a especies exóticas y amenazadas) y atributos del medio físico que diferencian, fundamentalmente, las dos zonas comparadas (pendiente y exposición del suelo). Se han realizado comparaciones directas, en el caso de la composición florística, y comparaciones estadísticas básicas, de análisis de varianzas (ANOVA) y de análisis multivariante gráficos (de agrupamiento y NMDS) y numéricos (ANOSIM, NPMANOVA) para identificar diferencias significativas entre el entorno de las cascadas y la zona considerada “libre de impacto”. Los resultados muestran que en el momento inicial no es posible afirmar que exista degradación patente asociada a los usos recreativos en las cascadas, al no haber sido encontradas diferencias significativas en la mayor parte de las comparaciones, ni en la evaluación conjunta de todos los indicadores. Sin embargo, se han detectado importantes indicios de simplificación de la vegetación en el entorno del río, tanto en los indicadores de desarrollo estructural, como en la composición florística; y se han detectado diferencias relevantes en determinados indicadores que señalan la existencia de perturbación derivada del tránsito de visitantes, en especial sobre la exposición del suelo. Estos resultados podrían deberse a un estado incipiente de degradación, aún no claramente perceptible, y recalcan la importancia de estudiar, en los años sucesivos, la evolución del estado de conservación de la vegetación de esta zona, correlativamente a la evolución del volumen de visitantes, para comprobar y cuantificar el posible impacto antrópico derivado de los usos recreativos en estas cascadas.

Uso do zoneamento ambiental do Médio Rio Grande como instrumento de gestão no município de Delfinópolis-MG

Este trabalho faz parte do Projeto Grande Minas - União Pelas Águas, que realizou o Zoneamento Ambiental das Sub-Bacias Hidrográficas dos Afluentes Mineiros do Médio Rio Grande. O zoneamento foi concluído em 2013 e produziu importantes informações sobre os meios físico, biótico e socioeconômico dos 22 municípios que compõem a bacia hidrográfica, dentre eles o local de estudo, que é o município de Delfinópolis - MG. Dentre os instrumentos que podem contribuir para o desenvolvimento sustentável, o município pode utilizar, além do zoneamento ambiental, o plano diretor municipal e o plano de manejo do Parque Nacional da Serra da Canastra, uma vez que esta unidade de conservação insere-se no município. Torna-se importante, entretanto, a integração destes três importantes instrumentos de gestão para que o planejamento municipal e as ações de política pública possam ser realizados de forma consistente. Este trabalho vem contribuir na avaliação e integração destas informações (Plano Diretor Municipal, Plano de Manejo, Zoneamento Ambiental) e os resultados deverão contribuir com os administradores públicos na tomada de decisões e na resolução dos problemas enfrentados na região, como exemplo as queimadas, o uso inadequado dos recursos hídricos, as atividades modificadoras do meio físico. A sistemática metodológica adotada envolveu a avaliação de dados existentes e a construção de um banco de dados digital do município; análise dos instrumentos legais de planejamento e gestão municipal e elaboração de produtos cartográficos interpretativos de fácil leitura e entendimento que possam ser utilizados diretamente pelos gestores públicos. A análise e avaliação dos dados existentes permitiu diagnosticar algumas características peculiares ao município, como a sua vocação para o turismo, com mais de 40 atrativos ligados ao ecoturismo; o grande número de minerações de areia e cascalho, grande parte delas não regularizada; e os conflitos locais existentes diante das atividades da economia rural e a necessidade de preservação impostas pela unidade de conservação.

Leishmaniose em Lobo Ibérico

Quando falamos de vida selvagem em Portugal, pensamos logo no Lobo Ibérico (Canis lupus signatus), que ao longo das últimas décadas tem vindo a sofrer um notório declínio populacional, apenas contrariado pelas medidas protecionistas entretanto implementadas. A diminuição do número de lobos em Portugal resulta principalmente da perseguição direta a que foram sujeitos e da destruição do seu habitat natural. Outra causa de redução/extinção de pequenas populações locais e fragmentadas de grandes carnívoros em outras partes no mundo tem sido as doenças infeciosas. Sendo monitorização da presença de patologias em animais silvestres fundamental no controle das zoonoses emergentes e na conservação das espécies. Neste contexto pretendeu-se elaborar um estudo de determinação da ocorrência de Leishmaniose, no Lobo Ibérico. Assim, recolheram-se aleatoriamente 42 amostras de sangue a lobos residentes no Parque Nacional Peneda-Gerês que, posteriormente foram testadas recorrendo-se ao método de ELISA. Através desta técnica, detetou-se que das 42 amostras testadas apenas uma amostra (2,4%) possuía anticorpos anti-leishmania. Um dos motivos para a obtenção de resultados pouco significativos poderá dever-se ao reduzido leque amostral. Concluímos, então, que são necessários estudos adicionais para avaliar a importância do Lobo Ibérico na transmissão e propagação da Leishmaniose.

O gênero Geastrum Pers. (Geastraceae, Basidiomycota): ocorrência, chave taxonômica e descrições de novas espécies do Nordeste brasileiro

Geastraceae is a monophyletic family included in the gomphoid-phalloid clade, it is composed only by two genus: Geastrum and Myriostoma. These genus are closely related in their morphology and phylogeny, both showing angiocarpic basidiomata, apical stoma, basidiospores passively released by the bellows mechanism and exoperidium dehiscent in rays, these genus are distinct by the number of stomas and pedicels. Because of dehiscense of exoperidium they are popularly known as “earthstars”. Usually they occur on decomposing leaf-litter and decaying wood. They are, thus, saprophytic, with rare exceptions of ectomycorrhizal species. Geastrum is the most diverse gasteroid genus in Brazil, with an estimated 51 records. However, there are large gaps in the geographic distribution and systematics studies about the Geastrum in this country, especially because of the characteristics found in the Brazilian territory (megadiverse, hotspots and continental size), which makes it a priority area for species inventory. Thus, this work was aimed at realizing inventory of species of Geastrum, which occur in Caatinga and Northeastern Atlantic Rainforest. At least two field expeditions were realized, during about four days on rainy season of 2013 and 2014 in the areas: Reserva Biológica de Guaribas, located in Atlantic Rainforest domain, Paraíba State and Reserva Ecológica Estadual Mata do Pau Ferro, located on “Brejos Paraibanos”, Paraíba State. Furthermore, specimens deposited in the Herbarium of the Universidade Federal do Rio Grande do Norte, which were collected in Parque Nacional Vale do Catimbau, Caatinga of Pernambuco State, were analyzed. The specimens were identified according to analysis of macro and micro morphology based on specific literature. Approximately 400 basidiomata, distributed in 73 exsiccates were analyzed. 21 species were identified, 19 are in specie level, which two are proposed to new species. (Geastrum magnosporum sp. nov. e G. pusillupilosum sp. nov.) and two in genera level (sp. e aff.). We emphasize one new record for Brazil, 12 new records for Paraíba State, four new records for semiarid region in Brazil and six new records to Atlantic Rainforest relicts “Brejo de Altitude”. So, the results improved the knowledge about Geastrum in Paraíba State by 200%, 24 % in Brazilian semiarid region and 55% in Atlantic Rainforest relicts “Brejo de Altitude”, evincing that Northeastern Brazil has high species richness.

When wolves cry: long distance calling by wild maned wolves

The maned wolf (Chrysocyon brachyurus Illiger 1815) is the biggest canid in South America and it is considered a “near threatened” species by IUCN. Because of its nocturnal, territorial and solitary habits, there are still many understudied aspects of their behavior in natural environments, including acoustic communication. In its vocal repertoire, the wolf presents a longdistance call named “roar-bark” which, according to literature, functions for spacing maintenance between individuals and/or communication between members of the reproductive pair inside the territory. In this context, this study aimed: 1) to compare four methods for detecting maned wolf’s roar-barks in recordings made in a natural environment, in order to elect the most efficient one for our project; 2) to understand the night emission pattern of these vocalizations, verifying possible weather and moon phases influences in roarbark’s emission rates; and 3) to test Passive Acoustic Monitoring as a tool to identify the presence of maned wolves in a natural environment. The study area was the Serra da Canastra National Park (Minas Gerais, Brazil), where autonomous recorders were used for sound acquisition, recording all night (from 06pm to 06am) during five days in December/2013 and every day from April to July/2014. Roar-barks’ detection methods were tested and compared regarding time needed to analyze files, number of false positives and number of correctly identified calls. The mixed method (XBAT + manual) was the most efficient one, finding 100% of vocalizations in almost half of the time the manual method did, being chosen for our data analysis. By studying roarbarks’ temporal variation we verified that the wolves vocalize more in the early hours of the evening, suggesting an important social function for those calls at the beginning of its period of most intense activity. Average wind speed negatively influenced vocalization rate, which may indicate lower sound reception of recorders or a change in behavioral patterns of wolves in high speed wind conditions. A better understanding of seasonal variation of maned wolves’ vocal activity is required, but our study already shows that it is possible to detect behavioral patterns of wild animals only by sound, validating PAM as a tool in this species’ conservation.

The song of humpback whale and the potential effects of whale-watching in the abrolhos bank, BA, Brazil

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

The song of humpback whale and the potential effects of whale-watching in the abrolhos bank, BA, Brazil

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Organic carbon sources and their transfer in a gulf of Mexico coral reef ecosystem

Coral reefs face unprecedented threats throughout most of their range. Poorly planned coastal development has contributed increased nutrients and sewage contamination to coastal waters, smothering some corals and contributing to overgrowth by macroalgae. My approach to assessing the degree to which coral reef ecosystems have been influenced by terrestrial and anthropogenic organic carbon inputs is through the use of carbon (C) and nitrogen (N) stable isotopes and lipid biomarkers in a marine protected area, the Coral Reef System of Veracruz: Parque Nacional Sistema Arrecifal Veracruzano (PNSAV) in the southwest Gulf of Mexico. Firstly, I used a C and N stable isotope mixing model and a calculated fatty acid (FA) retention factor to reveal the primary producer sources that fuel the coral reef food web. Secondly, I used lipid classes, FA and sterol biomarkers to determine production of terrestrial and marine biogenic material of nutritional quality to pelagic and benthic organisms. Finally, I used coprostanol to determine pollutant loading from sewage in the suspended particulate matter. Results indicate that phytoplankton is the major source of essential metabolite FA for marine fish and that dietary energy from terrestrial sources such as mangroves are transferred to juvenile fish, while seagrass non-essential FA are transferred to the entire food web mainly in the rainy season. Sea urchins may be the main consumers of brown macroalgae, especially in the dry season, while surgeon fish prefer red algae in both dry and rainy seasons. C and N isotopic values and the ratio C:N suggest that fertilizer is the principal source of nitrogen to macroalgae. Thus nitrogen supply also favored phytoplankton and seagrass growth leading to a better nutritional condition and high retention of organic carbon in the food web members during the rainy season when river influence increases. However, the great star coral Montastrea cavernosa nutritional condition decreased significantly in the rainy season. The nearest river to the PNSAV was polluted in the dry season; however, a dilution effect was detected in the rainy season, when some coral reefs were contaminated. In 2013, a new treatment plant started working in the area. I would suggest monitoring δ¹⁵N and the C: N ratio in macroalgae as indicators of the nitrogen input and coprostanol as an indicator of human feces pollution in order to verify the efficiency of the new treatment plant as part of the management program of the PNSAV.

Inventario y propuesta de puesta en valor del patrimonio geológico-minero de las minas del Macizo Central de los Picos de Europa (Cantabria)

La presente tesis doctoral se centra en el estudio del patrimonio geológico-minero del conjunto de labores mineras abandonadas situadas en la vertiente cántabra del Macizo Central de los Picos de Europa, al norte de España. El análisis llevado a cabo abarca desde la recopilación de la información histórica y bibliográfica, hasta el inventario y la valoración de los numerosos vestigios mineros aún presentes en la zona de estudio. Finalmente, se han realizado una serie de propuestas de puesta en valor y gestión del patrimonio minero, con el ánimo y objetivo final de contribuir a su conservación y a la integración socio cultural con el entorno. El hecho de que el área estudiada se sitúe dentro de un Parque Nacional, confiere a esta investigación, así como a las propuestas que de ella se derivan, unas peculiaridades que pueden no ser aplicables a otras zonas con diferente nivel de protección. No obstante, las metodologías propuestas, tanto en los estudios superficiales como en los subterráneos, así como en el modelo de ficha diseñado para el inventario, y los criterios establecidos para la valoración patrimonial pueden hacerse extensibles a cualquier investigación en otras comarcas mineras abandonadas. Las minas del Macizo Central de los Picos de Europa han estado en explotación de manera casi ininterrumpida desde 1856 hasta 1989, año en el que se cierra la principal mina, Las Mánforas. El legado de esta actividad es la presencia de numerosos vestigios geológico-mineros, que van desde infraestructuras para el transporte del mineral y para los trabajadores, edificios mineros, explotaciones y escombreras mineras, hasta un rico patrimonio mueble en forma de ejemplares de esfalerita (blenda acaramelada) que se encuentran en las principales colecciones mineralógicas del mundo, tanto privadas como públicas...

Forest typology of broadleaf forests from Sierra Maestra, Eastern Cuba

A phytosociological study of the forests from Sierra Maestra is conducted, following the methodology of the Zurich- Montpelier School. They are transformed into a forest typology using the standards of the Institute of Agro-Forestry Research. In general, 35 types and/or subtypes are presented. From this group, the most abundant ones belong to semi-deciduous microphyll forest, followed by those from mangroves and mountain rainforest, respectively. Silvicultural treatments are needed; among them, the protection forests are those found above 800 m asl and mangroves. 

New contributions to the native and alien flora in riparian habitats of the Cantabrian watershed (Northern Spain)

As a result of a floristic survey carried out in riparian habitats of northern Spain, new chorological data are provided for 9 alien and 6 native plant species. Some species are reported for the first time at regional scale, such as Carex strigosa, Helianthus x laetiflorus and Persicaria pensylvanica in Cantabria. Also noteworthy is the finding of naturalised populations of the North American grass Muhlenbergia schreberi at the Urumea river basin, which represents the second reference for the Iberian Peninsula.