What loggers leave behind: Impacts on big-leaf mahogany (Swietenia macrophylla) commercial populations and potential for post-logging recovery in the Brazilian Amazon

The sustainability of current harvest practices for high-value Meliaceae can be assessed by quantifying logging intensity and projecting growth and survival by post-logging populations over anticipated intervals between harvests. From 100%-area inventories of big-leaf mahogany (Swietenia macrophylla) covering 204 ha or more at eight logged and unlogged forest sites across southern Brazilian Amazonia, we report generally higher landscape-scale densities and smaller population-level mean diameters in eastern forests compared to western forests, where most commercial stocks survive. Density of trees >= 20 cm diameter varied by two orders of magnitude and peaked at 1.17 ha(-1). Size class frequency distributions appeared unimodal at two high-density sites, but were essentially arnodal or flat elsewhere; diameter increment patterns indicate that populations were multi- or all-aged. At two high-density sites, conventional logging removed 93-95% of commercial trees (>= 45 cm diameter at the time of logging), illegally eliminated 31-47% of sub-merchantable trees, and targeted trees as small as 20 cm diameter. Projected recovery by commercial stems during 30 years after conventional logging represented 9.9-37.5% of initial densities and was highly dependent on initial logging intensity and size class frequency distributions of commercial trees. We simulated post-logging recovery over the same period at all sites according to the 2003 regulatory framework for mahogany in Brazil, which raised the minimum diameter cutting limit to 60 cm and requires retention during the first harvest of 20% of commercial-sized trees. Recovery during 30 years ranged from approximately 0 to 31% over 20% retention densities at seven of eight sites. At only one site where sub-merchantable trees dominated the population did the simulated density of harvestable stems after 30 years exceed initial commercial densities. These results indicate that 80% harvest intensity will not be sustainable over multiple cutting cycles for most populations without silvicultural interventions ensuring establishment and long-term growth of artificial regeneration to augment depleted natural stocks, including repeated tending of outplanted seedlings. Without improved harvest protocols for mahogany in Brazil as explored in this paper, future commercial supplies of this species as well as other high-value tropical timbers are endangered. Rapid changes in the timber industry and land-use in the Amazon are also significant challenges to sustainable management of mahogany. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Conservative nutrient use by big-leaf mahogany (Swietenia macrophylla king) planted under contrasting environmental conditions

We analyzed the nutritional composition and isotope ratios (C and N) of big-leaf mahogany (Swietenia macrophylla King) leaves in plantations established on contrasting soils and climates in Central America (State of Quintana Roo, Yucatán, México) and South America (State of Pará, Brazil). The objective was to determine the adaptability of this species to large differences in nutrient availability and rainfall regimes. Nutrient concentrations of leaves and soils were determined spectrophotometrically, and isotope ratios were measured using mass spectrometric techniques.In Pará soils were sandier, and acidic, receiving above 2000 mm of rain, whereas in Quintana Roo soils were predominantly clayey, with neutral to alkaline pH due to the underlying calcareous substrate, with about 1300 mm of rain. Leaf area/weight ratio was similar for both sites, but leaves from Quintana Roo were significantly smaller. Average N and K concentrations of adult leaves were similar, whereas Ca concentration was only slightly lower in Pará in spite of large differences in Ca availability. Leaves from this site had slightly higher P and lower Al concentrations. Differences in water use efficiency as measured by the natural abundance of 13C were negligible, the main effect of lower rainfall in Quintana Roo seemed to be a reduction in leaf area. The N isotope signature (δ15N) was more positive in Pará than in Quintana Roo, suggesting higher denitrification rates in the former. Results reveal a calciotrophic behavior and a remarkable capacity of mahogany to compensate for large differences in soil texture and nutrient availability.

Island Invasion by a Threatened Tree Species: Evidence for Natural Enemy Release of Mahogany (Swietenia macrophylla) on Dominica, Lesser Antilles

Despite its appeal to explain plant invasions, the enemy release hypothesis (ERH) remains largely unexplored for tropical forest trees. Even scarcer are ERH studies conducted on the same host species at both the community and biogeographical scale, irrespective of the system or plant life form. In Cabrits National Park, Dominica, we observed patterns consistent with enemy release of two introduced, congeneric mahogany species, Swietenia macrophylla and S. mahagoni, planted almost 50 years ago. Swietenia populations at Cabrits have reproduced, with S. macrophylla juveniles established in and out of plantation areas at densities much higher than observed in its native range. Swietenia macrophylla juveniles also experienced significantly lower leaf-level herbivory (~3.0%) than nine co-occurring species native to Dominica (8.4–21.8%), and far lower than conspecific herbivory observed in its native range (11%–43%, on average). These complimentary findings at multiple scales support ERH, and confirm that Swietenia has naturalized at Cabrits. However, Swietenia abundance was positively correlated with native plant diversity at the seedling stage, and only marginally negatively correlated with native plant abundance for stems ≥1-cm dbh. Taken together, these descriptive patterns point to relaxed enemy pressure from specialized enemies, specifically the defoliator Steniscadia poliophaea and the shoot-borer Hypsipyla grandella, as a leading explanation for the enhanced recruitment of Swietenia trees documented at Cabrits.

Characterization of unisexual flower development in the endangered mahogany tree Swietenia macrophylla King. (Meliaceae)

The selection of candidate plus trees of desirable phenotypes from tropical forest trees and the rapid devastation of the natural environments in which these trees are found have created the need for a more detailed knowledge of the floral and reproductive biology of tropical tree species. In this article, the organogenic processes related to unisexual flower development in tropical mahogany, Swietenia macrophylla, are described. Mahogany inflorescences at different developmental stages were evaluated using scanning electron microscopy or optical microscopy of histological sections. The unisexual flowers of S. macrophylla are usually formed in a thyrse, in which the positions of the female and male flowers are not random. Differences between male and female flowers arise late during development. Both female and male flowers can only be structurally distinguished after stage 9, where ovule primordia development is arrested in male flowers and microspore development is aborted in female flower anthers. After this stage, male and female flowers can be distinguished by the naked eye as a result of differences in the dimensions of the gynoecium. The floral characteristics of S. macrophylla (distribution of male and female flowers within the inflorescence, and the relative number of male to female flowers) have practical implications for conservation strategies of this endangered species. (c) 2008 The Linnean Society of London, Botanical Journal of the Linnean Society, 2008, 156, 529-535.

Variation of wood density and relationship with the tree-ring width of mahogany trees, Swietenia macrophylla, from Amazonian tropical forest of Peru

Mahogany trees, Swietenia macrophylla, occur in open rainforest, semi deciduous and deciduous and dense rainforest of Peruvian Amazonian tropical forest. They occur, preferentially, in areas with a defined dry season, with typical phenology and seasonal variation activity, forming distinct tree-rings. The present work had as aim to determine the wood density radial variation of 14 mahogany trees, of two populations of the Peruvian Amazonian tropical forest, through the X-ray densitometry and to evaluate their application as methodology, compared to the classic method of measurement table, for the determination of the treering width. The radial wood apparent density of the trees profiles rendered it possible to delimit the areas of juvenile-adult wood and of the heartwood-sapwood, relative to the anatomical structure and chemical composition differences, due to the extractives and the vessels obstruction by tyloses. The mean, minimum and maximum wood apparent density of the mahogany trees for the Populations A and B were of 0.70; 0.29; 1.01 g.cm(-3) and 0.81; 0.29; 1.19 g.cm(-3), respectively. The analysis of the variance and mean test indicate differences of mean wood density among the mahogany trees of each population, probably due to the age of the trees. There was no correlation between mean wood density of mahogany trees among the two populations, as well as, between the tree-ring width and the respective mean density. The X-ray densitometry technique is an important tool in the evaluation of the radial variation of wood apparent density and the delimitation of tree-ring boundaries, with correlations of 0.94 and 0.93 in relation to measurement table, for each sampled population.

Efeito do extrato aquoso de folhas de mogno (Swietenia macrophylla) em modelo in vivo de doença de Parkinson com lesão com 6-hidroxidopamina

A doença de Parkinson (DP) é caracterizada pela degeneração progressiva dos neurônios dopaminérgicos da substância negra e por presença de sinais clínicos clássicos, tais como bradicinesia, rigidez muscular, tremor em repouso e instabilidade postural. A etiologia ainda é desconhecida e as opções de tratamento disponíveis promovem apenas o alívio dos sintomas. Nesse sentido, os modelos experimentais de DP são fundamentais em estudos visando identificar os eventos moleculares envolvidos na doença e a descoberta de novas terapias neuroprotetoras. Este trabalho utilizou um modelo de hemiparkinsonismo, com lesão induzida por 6- hidroxidopamina (6-OHDA), e investigou os efeitos do extrato aquoso de folhas de mogno (Swietenia macrophylla) sobre as células dopaminérgicas da substância negra pars compacta (SNpc) e sobre parâmetros comportamentais avaliados no teste do campo aberto e no teste de rotações induzidas por apormofina. Os resultados mostraram que os animais lesionados com 6-OHDA apresentaram rotação contralateral induzida por apomorfina e redução significativa dos neurônios dopaminérgicos na SNpc. Entretanto, apenas o grupo injetado com 6-OHDA e tratado com mogno apresentou diminuição significante de neurônios no lado injetado em comparação com o grupo veículo/veículo. Houve também um decréscimo significante na ambulação e na bipedestação no grupo 6-OHDA/mogno. Com isso, nós concluímos que o extrato aquoso de mogno, nas condições utilizadas no presente estudo, potencializou o efeito citotóxico da 6-OHDA e ainda promoveu a piora do quadro comportamental dos animais.

Imbibition of Swietenia macrophylla (Meliaceae) seeds: the role of stomata

Background and Aims the occurrence of stomata in seed coats is uncommon and there is limited information about their function(s). The aim of this study was to verify the distribution of stomata in seed coats of Swietenia macrophylla and to relate it to the imbibition process and aspects of the structure of the outer integument layers.Methods For the structural and ultrastructural studies, the seeds were processed using the usual techniques and studied under light and scanning electron microscopes. Histochemical tests were employed to identify the cell wall composition in the different seed coat portions. To assess the role of the stomata in the imbibition, non-impervious seeds were compared with partially impervious ones, in which only the embryo, median or hilar regions were left free. Further, the apoplastic pathway marker was employed to confirm the role of the stomata as sites of water passage during imbibition.Key Results A positive relationship was observed between seed coat thickness and stomata density. The stomata were devoid of movement, with a large pore. They occurred in large numbers in the embryo region and extended with lower frequency towards the wing. Imbibition rates were related to stomata density, suggesting that the stomata act as preferential sites for water entry in the S. macrophylla seeds.Conclusions At maturity, the stomata in the seed coat play a significant role in seed imbibition. The data may also infer that these permanently opened stomata have an important role in gas exchange during seed development, aiding embryo respiration.

Controle químico da broca das meliaceas Hypsipyla grandella zeller (Lepidoptera: pyralidae) em mogno sul americano (Swietenia macrophylla King)

Pós-graduação em Ciência Florestal - FCA

Caracterização dos efeitos do extrato de folhas de Swietenia macrophylla em modelo experimental de doença de Parkinson

Estudos prévios indicam que o extrato de folhas de mogno Swietenia macrophylla possui composição química rica em substâncias antioxidantes com efeito neuroprotetor em cultura. Um dos principais mecanismos envolvidos na neurodegeração da Doença de Parkinson (DP) é o estresse oxidativo. Portanto, substâncias antioxidantes são candidatas potenciais para terapias que retardem o processo neurodegenerativo da doença. Este estudo tem por objetivo caracterizar os efeitos do extrato de folhas de mogno frente à degeneração nigroestriatal e alterações comportamentais de camundongos expostos a uma única injeção intraestriatal de 6-OHDA unilateralmente. Foram utilizados camundongos machos, os quais foram submetidos à cirurgia estereotáxica para a injeção de 20 μg de 6-OHDA no estriado esquerdo. Os animais foram subdivididos em 4 grupos, de acordo com a dose de extrato de mogno administrada. O extrato foi aplicado por via intraperitoneal nos 7 primeiros dias após a injeção de 6-OHDA nas doses de 0,0 (controle), 0,5 (G1), 1,0 (G2) e 5,0 mg/kg (G3). O grupo controle (GC) recebeu injeções de salina a 0,9% (veículo). Foi feita análise da ambulação no campo aberto antes, no 7º e no 21º dias e do número de rotações induzidas por apomorfina no 7º e no 21º dias após a cirurgia. Avaliação da neurodegeneração foi realizada através da contagem de neurônios dopaminérgicos TH+ na substância negra por estereologia. Como resultado, encontrou-se diferença estatisticamente significativa no 21º dia, onde os grupos G2 e G3 apresentaram redução no comportamento ambulatório em relação aos grupos G1 e GC; este dois últimos tiveram comportamento ambulatório equivalente entre si. Em relação às rotações induzidas por apomorfina, no 21º dia, o G1 apresentou média de rotações significativamente menor do que os grupos GC, G2 e G3. Na contagem de células, G1 apresentou diminuição na perda dos neurônios dopaminérgicos estatisticamente significativa em relação ao controle. Assim, concluímos que o extrato de mogno na concentração de 0,5 mg/kg promoveu neuroproteção na neurodegeneração do sistema nigroestriatal induzida por 6-OHDA.

Doses crescentes de corretivo na formação de mudas de mogno (Swietenia macrophylla King)

A produção de mudas é uma das fases mais importantes do cultivo de espécies arbóreas, sendo essa fase fundamental para o desenvolvimento adequado dessas espécies. O estudo teve como objetivo avaliar o crescimento e a absorção de nutrientes em mudas de mogno sob o efeito de doses crescentes de corretivo. O experimento foi conduzido no período de setembro de 2002 a agosto de 2003. Os tratamentos foram doses crescentes de uma mistura de carbonato de cálcio e carbonato de magnésio p.a., na proporção de 4:1, em doses equivalentes a 0; 0,5; 1,0; 2,0; 2,5; 3,0 e 5,0 t/ha. O delineamento experimental foi o de blocos ao acaso, com cinco repetições, num total de 35 parcelas, cada formada por 3 plantas. O substrato foi adubado com doses equivalentes a 200-500-300 kg.ha-1 de N, P2O5 e K2O, respectivamente e 15 kg.ha-1 de micronutrientes FTE-Br12. As características de crescimento avaliadas foram: altura, diâmetro do colo, matéria seca da parte aérea, raiz e total, relação parte aérea/raiz. Determinaram-se os teores de nutrientes da parte aérea, raiz e total, e em função desta última, estimaram-se os conteúdos. As médias foram comparadas pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade. A calagem afetou todas as características de crescimento, exceto a altura. O requerimento nutricional obedeceu à ordem decrescente de K>N>Ca>Mg>P>Fe>Mn>Zn>Cu. A dose de 0,5 t/ha mostrou-se mais vantajosa economicamente e pode ser recomendada quando se utiliza subsolo ácido e de baixa fertilidade natural como substrato.

Adubação fosfatada para a produção de mudas de mogno (Swietenia macrophylla King)

O mogno (Swietenia macrophylla King), pelo elevado valor comercial da sua madeira, é uma das espécies mais exploradas na Amazônia, sendo ameaçada de extinção por não haver renovação dos estoques através de reflorestamento com a espécie. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da adubação fosfatada sobre o desenvolvimento de mudas de mogno. O estudo foi conduzidos em casa-de-vegetação e o solo utilizado para compor o substrato foi Latossolo Amarelo de textura muito argilosa. Os tratamentos constituiram-se de doses crescentes de fósforo de 0, 25, 30, 75, 100, 150 e 200 kg.ha-1 de P. O delineamento experimental foi o de blocos casualizados com 4 repetições, num total de 28 parcelas. Cada parcela foi formada por 2 mudas, cultivadas em sacos com capacidade de 4 dm³. Verificaram-se respostas positivas às doses de fósforo para todas as características de crescimento, bem como na absorção da maioria dos macronutrientes. Para as características de crescimento a dose de 200 kg.ha-1 de fósforo, foi a que proporcionou máximo crescimento para as mudas de mogno, no intervalo de 90 dias.

Adubação nitrogenada na produção de mudas de mogno (Swietenia macrophylla King)

Estudos sobre aspectos silviculturais de espécies florestais nativas da Amazônia são escassos, principalmente aqueles que visam a identificar técnicas de cultivo para a produção de mudas. O trabalho foi realizado objetivando avaliar efeitos de doses crescentes de N no desenvolvimento de mudas de mogno. O estudo consistiu de sete tratamentos, correspondentes à doses crescentes e equivalentes a 0, 20, 40, 60, 80, 100 e 120 g N ton-1 de substrato, utilizando-se uréia como fonte de N. Os tratamentos foram distribuídos em delineamento experimental de blocos casualizados, com oito repetições. Noventa dias após a repicagem foram avaliadas as seguintes características: altura de planta, diâmetro do caule, matéria seca das raízes, do caule, das folhas e total. Também se avaliou o conteúdo de N, P, K, Ca e Mg nas folhas. Os resultados mostraram que a dose de máxima eficiência física correspondeu a 61,5 g N ton-1 de substrato; o nível crítico de N para a parte aérea é de 27 g kg-1 e a dose para atingí-lo de 57,5 g N ton-1 de substrato. Observou-se também que na dose de 120 g N ton-1 houve efeito negativo da adubação nitrogenada sobre as características de crescimento avaliadas. Estes resultados indicam que as características de desenvolvimento e de acumulação de nutrientes pelas mudas de mogno foram influenciadas positivamente por doses crescentes de N, contudo na dose máxima utilizada neste estudo 120 g N ton-1, houve efeito negativo; a adubação nitrogenada resultou em aumento no conteúdo de N, P e Ca nas folhas; a dose de N recomendada para a produção de mudas de mogno, em substratos com características semelhantes ao empregado neste estudo, é de 57,5 g N ton-1 de substrato.

Exigências nutricionais e crescimento de plantas de mogno (Swietenia macrophylla King.)

A necessidade de desenvolver pesquisas referentes aos requerimentos nutricionais das espécies florestais, principalmente as essências florestais nativas da Amazônia, como o mogno, é inadiável, visto que as constantes explorações de espécies de alto valor econômico são cada vez maiores. Com o objetivo de avaliar o crescimento e o requerimento nutricional de mudas de mogno, foi realizado um experimento em casa de vegetação com 14 tratamentos. O delineamento experimental foi de blocos casualisados, com 5 repetições. As características de crescimento avaliadas foram: altura da parte aérea, diâmetro de colo, matéria seca da parte aérea, da raiz e total, relação raiz e parte aérea e conteúdo de nutrientes da matéria seca da parte aérea. Os resultados obtidos permitem concluir que: é necessária a correção conjunta da acidez e da fertilidade do solo para solos ácidos e de baixa fertilidade natural, mesmo que o teor de matéria orgânica seja considerado alto; dos nutrientes, P é o que mais limita o desenvolvimento da planta, bem como a absorção dos outros nutrientes; não há necessidade de adição de K para o desenvolvimento das plantas quando se realiza calagem; na ausência de calagem a adição de K deve ser recomendada e o requerimento nutricional do mogno em macronutrientes obedece à ordem decrescente de: P>S>K>N.

Eficiência do nim (Azadirachta indica A. Juss) como barreira natural ao ataque de Hypsipyla grandella (Zeller) (Lepidoptera: Pyralidae) sobre o mogno (Swietenia macrophylla King)

A eficiência da espécie Azadirachta indica como barreira natural ao ataque da Hypsipyla grandella sobre o mogno em diferentes arranjos e densidades de plantio foi, avaliada. O estudo foi realizado numa área de pastagem degradada em Vigia, PA. O delineamento experimental utilizado foi em blocos ao acaso em esquema de parcelas subdivididas no tempo, com cinco repetições, sendo as formas de cultivo do mogno as parcelas, e as épocas de avaliação (meses) as subparcelas. A barreira natural formada pelo nim não evitou o ataque de H. grandella sobre o mogno, mas retardou e minimizou o ataque em plantios mistos. Para o maior controle do ataque de H. grandella, o mogno não deve ser plantado simultaneamente com o nim, mas um ano após o plantio do nim, quando este apresenta mais de três metros de altura, formando uma barreira natural mais eficaz ao ataque desta praga.

Interespecific variation in the composition of volatile oils from the leaves of Swietenia macrophylla King (Meliaceae)

The volatile oils from leaves of five Brazilian specimens of Swietenia macrophylla King (Meliaceae) collected in three different Amazon Rainforest Conservation Areas in the States of Mato Grosso, Pará, and Rondônia were extracted and analyzed by GC and GC/MS. The oils showed to be composed by terpenoids, majority hydrocarbon sesquiterpenes, being germacrene D (20.5-46.8%) and bicyclogermacrene (8.3-11.1%) the main components. Besides these derivatives, only α-cubebene, β-caryophyllene, β-gurjunene and γ-cadinene were detected in all of the analyzed samples. This analysis indicated a great diversity of constituents in the oils obtained from specimens collected in these regions, which could be associated to the different susceptibility in the attack of H. grandella in S. macrophylla cultures.