The coastal restinga vegetation of Pará, Brazilian Amazon: a synthesis

The present article reviews studies (some unpublished) of the vegetation of coastal sandy soils (restinga) along the coast of Pará State, northern Brazil. A total of 411 higher plant species are reported; Fabaceae, Poaceae, Cyperaceae, Rubiaceae and Myrtaceae are the most species-rich families. Nearly half of the restinga species (48%) are terrestrial herbs; palms, trees and shrubs account for 39% of the species, the remainder being lianas and epiphytes. Species are frequently wide-spread and occur in coastal areas of Southeastern Brazil as well as at inland sites in the Amazon region. Only two species appear to be exclusively coastal; whereas other species appear to exhibit a preference for sandy soils. Plant assemblages are commonly classified by means of "formations" associated with certain habitats but current data do not allow the description of well-defined plant associations. The species composition at different sites along the Pará coast does not show any clear regional grouping pattern. Seasonal changes in the composition of restinga vegetation are most probably linked to variation in ground water level. Restinga forest is mostly low and open; among the dominant tree species are Humiria balsamifera Aubl., Pouteria ramiflora (Mart.) Radlk., Anacardium occidentale L., Byrsonima crassifolia (L.) Kunth, and Tapirira guianensis Aubl.

The importance of plant life form on spatial associations along a subtropical coastal dune gradient

Questions Does the spatial association between isolated adult trees and understorey plants change along a gradient of sand dunes? Does this association depend on the life form of the understorey plant? Location Coastal sand dunes, southeast Brazil. Methods We recorded the occurrence of understorey plant species in 100 paired 0.25 m2 plots under adult trees and in adjacent treeless sites along an environmental gradient from beach to inland. Occurrence probabilities were modelled as a function of the fixed variables of the presence of a neighbour, distance from the seashore and life form, and a random variable, the block (i.e. the pair of plots). Generalized linear mixed models (GLMM) were fitted in a backward step-wise procedure using Akaike's information criterion (AIC) for model selection. Results The occurrence of understorey plants was affected by the presence of an adult tree neighbour, but the effect varied with the life form of the understorey species. Positive spatial association was found between isolated adult neighbour and young trees, whereas a negative association was found for shrubs. Moreover, a neutral association was found for lianas, whereas for herbs the effect of the presence of an adult neighbour ranged from neutral to negative, depended on the subgroup considered. The strength of the negative association with forbs increased with distance from the seashore. However, for the other life forms, the associational pattern with adult trees did not change along the gradient. Conclusions For most of the understorey life forms there is no evidence that the spatial association between isolated adult trees and understorey plants changes with the distance from the seashore, as predicted by the stress gradient hypothesis, a common hypothesis in the literature about facilitation in plant communities. Furthermore, the positive spatial association between isolated adult trees and young trees identified along the entire gradient studied indicates a positive feedback that explains the transition from open vegetation to forest in subtropical coastal dune environments.

PLANT ACCUMULATIONS ALONG THE ITANHAEM RIVER BASIN, SOUTHERN COAST OF SAO PAULO STATE, BRAZIL

Examination of the mechanisms involved in the construction of present-day vegetative deposits along coastal waterways has made it possible to establish depositional patterns that can be compared with those found in similar environments in geologic time. These patterns include not only the composition and transport of the debris but also an estimation of the time involved in its deposition. Six sites with active deposits of plant macrodebris in the coastal basin of the Itanhaem River, Sao Paulo State, Brazil, were used in the study. In the central portion of the basin, the interior coastal plain is covered with restinga forest (dense, wet tropical forest of low altitudes), while the lower portion consists of mangrove swamps. The coast reflects anthropogenic intervention, and only a few scattered remnants of precolonization dune vegetation remain. The results after three years of study suggest that the accumulation of plant macrodebris in the middle and lower portions of the basin is parautochthonous, since only the leaves of genera typical of the restinga forest and mangrove swamp, respectively, were found. Along the coast the accumulations involved a mixture of parautochthonous and allochthonous elements. On the levee of the Branco River and within the mangrove swamp, deposition was slow, and many of the elements decayed quickly; such accumulations show little potential for preservation and eventual fossilization. A different site, however, reveals the rapid deposition of thick layers of plant debris, presumably associated with storms, and these accumulations are preserved for long periods, constituting good candidates for possible fossilization.

Cartografia temporal e análise geoambiental da dinâmica da foz do Rio Piranhas-Açu, regiao de Macau-RN, com base em imagens Landast 5-MT

This work embraces the application of Landsat 5-TM digital images, comprising August 2 1989 and September 22 1998, for temporal mapping and geoenvironmental analysis of the dynamic of Piranhas-Açu river mouth, situated in the Macau (RN) region. After treatment using several digital processing techniques (e.g. colour composition in RGB, ratio of bands, principal component analysis, index methods, among others), it was possible to generate several image products and multitemporal maps of the coastal morphodynamics of the studied area. Using the image products it was possible the identification and characterization of the principal elements of interest (vegetation, soil, geology and water) in the surface of the studied area, associating the spectral characteristics of these elements to that presented by the image products resulting of the digital processing. Thus, it was possible to define different types of soils: Amd, AQd6, SK1 and LVe4; vegetation grouping: open arboreal-shrubby caatinga, closed arborealshrubby caatinga, closed arboreal caatinga, mangrove vegetation, dune vegetation and areas predominately constituted by juremas; geological units: quaternary units beach sediments, sand banks, dune flats, barrier island, mobile dunes, fixed dunes, alluvium, tidal and inundation flats, and sandy facies of the Potengi Formation; tertiary-quaternary units Barreiras Formation grouped to the clayey facies of the Potengi Formation, Macau Formation grouped to the sediments of the Tibau Formation; Cretaceous units Jandaíra Formation; moreover it was to identify the sea/land limit, shallow submersed areas and suspended sediments. The multitemporal maps of the coastal morphodynamics allowed the identification and a semi-quantitative evoluation of regions which were submitted to erosive and constructive processes in the last decade. This semi-quantitative evoluation in association with an geoenvironmental characterization of the studied area are important data to the elaboration of actions that may minimize the possible/probable impacts caused by the implantation of the Polo Gas/Sal and to the monitoring of areas explorated by the petroleum and salt industries

Geographic range, habitats, and host plants of bromeliad-living jumping spiders (Salticidae)

Although spiders are a very diverse group on vegetation, their associations with plants are poorly known. Some salticid species specifically use Bromeliaceae as host plants in some regions of South America. In this study, I report the geographic range of these spider-bromeliad associations, and whether the spiders inhabit particular bromeliad species and vegetation types, as well as open areas or interior of forests. Nine salticid species were found to be associated with up to 23 bromeliad species in cerrados (savanna-like vegetation), semideciduous and seasonal forests, coastal sand dune vegetation, restingas, inselbergs, highland forests, chacos, and rain forests at 47 localities in Brazil, Paraguay, Bolivia, and Argentina. Some species were typically specialists, inhabiting almost exclusively one bromeliad species over a large geographic range (e.g., Psecas chapoda on Bromelia balansae), whereas others were generalists, occurring on up to 7-8 bromeliad species (e.g., Psecas sp., Eustiromastix nativo, and Coryphasia sp. 1). The regional availability of bromeliad species among habitats may explain this pattern of host plant use. More jumping spiders were found on bromeliads in open areas than on bromeliads in the interior of forests. These results show that several jumping spider species may be strictly associated with the Bromeliaceae in the Neotropics. This is one of the few studies to show host-specific associations for spiders on a particular plant type over a wide geographic range.

Ameaças à vegetação dunar

As paisagens dunares são sistemas de elevado dinamismo, devido à proximidade do mar e à extrema mobilidade do substrato arenoso e prevê-se que venham a ser severamente afetadas pelas alterações ambientais globais. As dunas são depósitos de areia criados por processos eólicos e apresentam uma vegetação muito característica. Estes depósitos de areia em conjunto com a vegetação formam uma barreira essencial ao avanço do mar durante as marés altas de águas vivas e tempestades. Em Portugal, a degradação dos ecossistemas costeiros é muito preocupante. O problema das espécies exóticas invasoras agravou-se, aumentando a pressão sobre as plantas nativas. Embora este problema não seja o único motivo da degradação dos ecossistemas costeiros, este trabalho pretende divulgar as plantas dunares da zona costeira de Matosinhos, sensibilizar para a proteção e conservação das dunas e alertar para o facto de diversas plantas invasoras rapidamente colonizarem espaços abertos, pondo em causa e estabilidade dos ecossistemas costeiros. O conhecimento detalhado destes ecossistemas permitirá a aplicação de processos de vigilância e monitorização bem como o restauro ecológico de áreas dunares degradadas.

Dune stabilization with vegetation on the outer banks of North Carolina /

"August 1967."

Dune building and stabilization with vegetation /

Prepared for U.S. Army, Corps of Engineers, Coastal Engineering Research Center.

Population ecology of Paepalanthus polyanthus (Bong.) Kunth: demography and life history of a sand dune monocarpic plant

Aspects of population dynamics and life history of Paepalanthus polyanthus (Bong.) Kunth, a sand dune monocarpic plant, were evaluated. A five year study was carried out on three permanent plots (5 m x 5 m) in a sand dune slack at Joaquina beach, Santa Catarina State, Brazil. From December 1986 to June 1989, the population decreased due to the death of the post reproductive plants and a low emergence of seedlings. In June 1989, a great recruitment occurred, but no plants survived. The population re-established itself by 1990-1991. The emergence and high survival of seedlings depended on periods of high pluviosity. Nevertheless, the summer flooding and episodes of drought represented key factors in mortality. The birth and mortality rates varied among the areas. It is suggested that these differences are related with depth of the ground water and with vegetation cover at each site. Paepalanthus polyanthus can reproduce in the second year of life, but few plants do this. The chances of survival and reproduction increase with the size of the basal leaf rosette. Although the production of seeds increases with size, the risk of unexpected flooding, for instance, suggest that a great delay in reproduction might not be the most favorable strategy.

Effet de l’irrigation par l’eau usée sur la biomasse aérienne et souterraine d’une culture intensive de saules en courtes rotations

Le but de cette étude est de comprendre l’effet d’une irrigation par les eaux usées et /ou de la fertilisation par les engrais chimiques sur la productivité aérienne et souterraine d’une plantation de saule Salix miyabeana SX67 en CICR dans un contexte de filtre végétal. Nous avons d’une part évalué l’impact de diverses doses d’eau usées et/ou de la fertilisation minérale sur les rendements en biomasse ligneuse d’une culture de saules au cours d’un cycle de croissance de deux ans. D’autre part et pour la même période nous avons comparé le développement racinaire (biomasse, morphologie et distribution dans le sol) suite aux divers traitements. Les résultats ont montré qu’au terme de deux ans de croissance, les traitements par les eaux usées aussi bien que celle par les engrais a permis l’augmentation des rendements de la biomasse aérienne de notre culture de saules avec un effet plus prononcé suite au traitements des eaux usées qu’à celui du fertilisant chimique. Nous avons mesuré des productivités en biomasse aussi élevées que 39,4 Mg ha-1 et 54,7 Mg ha-1 et ce pour les parcelles qui ont reçu la plus grande quantité d'eaux usées, respectivement pour les saules non fertilisé et fertilisé (D3-NF et D3-F). La majeure partie du système racinaire était en superficie avec 92-96% des racines (racine fine et racine grosse) concentrées dans les premiers 40 cm de sol et nous avons trouvé que la biomasse des racines fines était comprise entre 1,01 et 1,99 Mg ha-1. Généralement la fertilisation chimique n’a pas eu d’effet sur les rendements en biomasse des racines totales et/ou fines. Bien que l’irrigation par les eaux usées ait entraîné une réduction statistiquement significative de la biomasse racinaire, néanmoins cette réduction n'était pas linéaire (avec une réduction de la biomasse de D0 à D1, une augmentation de D1 à D2 pour réduire de nouveau de D2 à D3). Cette tendance porte à penser qu'au-delà d'une certaine quantité d'eau et de nutriments (suite à l’irrigation par les eaux usées), le développement du système racinaire des saules est affecté négativement, et bien que la biomasse aérienne soit restée élevée sous le traitement D3, nous pensons que le développement de la plante a été quelque peu déséquilibré. Aucun changement significatif n'a été constaté dans les traits morphologiques liés à l'irrigation par les eaux usées.

Holocene vegetation dynamics in the northeastern Rub' al-Khali desert, Arabian Peninsula: a phytolith, pollen and carbon isotope study

The Holocene vegetation history of the Arabian Peninsula is poorly understood, with few palaeobotanical studies to date. At Awafi, Ras al-Khaimah, UAE, a 3.3 m lake sediment sequence records the vegetation development for the period 8500 cal. yr BP to similar to3000 cal. yr BP. delta(13)C isotope, pollen and phytolith analyses indicate that C3 Pooid grassland with a strong woody element existed during the early Holocene (between 8500 and 6000 cal. yr BP) and became replaced by mixed C3 and C4 grasses with a strong C4 Panicoid tall grass element between 5900 and 5400 cal. yr BP. An intense, arid event Occurred at 4100 cal. yr BP when the lake desiccated and was infilled by Aeolian sand. From 4100 cal. yr BP the vegetation was dominated by C4 Chloridoid types and Cyperaceae, suggesting an incomplete vegetation cover and Aeolian dune reactivation owing to increased regional aridity. These data outline the ecosystem dynamics and carbon cycling in response to palaeomon-soon and north-westerly variability during the Holocene. Copyright (C) 2004 John Wiley Sons, Ltd.

Helga's dune: 40 years of dune dynamics in the Namib Desert

The dynamics of a small linear dune on the northern margin of the Namib Sand Sea have been monitored using erosion pins placed at the dune tip since 1969. GPS measurements of these pins enabled estimation of the rates of advance and lateral migration of the dune. The average rate of advance of the dune tip over the period 1969–2012 was 1.99 m yr–1 towards 015°. Rates of advance and lateral movement varied over the period of monitoring, with a decrease in rates of advance by a factor of 50%, but an increase in the rate of lateral movement. Changes in dune behavior appear to be related to changes in wind regime and the vegetation cover of the interdune area, as a result of increased rainfall in recent years. This study demonstrates the dynamic nature of the tip of this dune and its sensitivity to changes in winds and sand supply.

La face cachée de la dune : communautés fongiques du sol: dynamique, succession et interactions avec la végétation d’un écosystème dunaire côtier aux Îles de la Madeleine, Qc

Les écosystèmes dunaires remplissent plusieurs fonctions écologiques essentielles comme celle de protéger le littoral grâce à leur capacité d’amortissement face aux vents et vagues des tempêtes. Les dunes jouent aussi un rôle dans la filtration de l’eau, la recharge de la nappe phréatique, le maintien de la biodiversité, en plus de présenter un attrait culturel, récréatif et touristique. Les milieux dunaires sont très dynamiques et incluent plusieurs stades de succession végétale, passant de la plage de sable nu à la dune bordière stabilisée par l’ammophile à ligule courte, laquelle permet aussi l’établissement d’autres herbacées, d’arbustes et, éventuellement, d’arbres. Or, la survie de ces végétaux est intimement liée aux microorganismes du sol. Les champignons du sol interagissent intimement avec les racines des plantes, modifient la structure des sols, et contribuent à la décomposition de la matière organique et à la disponibilité des nutriments. Ils sont donc des acteurs clés de l’écologie des sols et contribuent à la stabilisation des dunes. Malgré cela, la diversité et la structure des communautés fongiques, ainsi que les mécanismes influençant leur dynamique écologique, demeurent relativement méconnus. Le travail présenté dans cette thèse explore la diversité des communautés fongiques à travers le gradient de succession et de conditions édaphiques d’un écosystème dunaire côtier afin d’améliorer la compréhension de la dynamique des sols en milieux dunaires. Une vaste collecte de données sur le terrain a été réalisée sur une plaine de dunes reliques se trouvant aux Îles de la Madeleine, Qc. J’ai échantillonné plus de 80 sites répartis sur l’ensemble de ce système dunaire et caractérisé les champignons du sol grâce au séquençage à haut débit. Dans un premier temps, j’ai dressé un portait d’ensemble des communautés fongiques du sol à travers les différentes zones des dunes. En plus d’une description taxonomique, les modes de vie fongiques ont été prédits afin de mieux comprendre comment les variations au niveau des communautés de champignons du sol peuvent se traduire en changements fonctionnels. J’ai observé un niveau de diversité fongique élevé (plus de 3400 unités taxonomiques opérationnelles au total) et des communautés taxonomiquement et fonctionnellement distinctes à travers un gradient de succession et de conditions édaphiques. Ces résultats ont aussi indiqué que toutes les zones des dunes, incluant la zone pionière, supportent des communautés fongiques diversifiées. Ensuite, le lien entre les communautés végétales et fongiques a été étudié à travers l’ensemble de la séquence dunaire. Ces résultats ont montré une augmentation claire de la richesse spécifique végétale, ainsi qu’une augmentation de la diversité des stratégies d’acquisition de nutriments (traits souterrains lié à la nutrition des plantes, soit mycorhizien à arbuscule, ectomycorhizien, mycorhizien éricoide, fixateur d’azote ou non spécialisé). J’ai aussi pu établir une forte corrélation entre les champignons du sol et la végétation, qui semblent tous deux réagir de façon similaire aux conditions physicochimiques du sol. Le pH du sol influençait fortement les communautés végétales et fongiques. Le lien observé entre les communautés végétales et fongiques met l’emphase sur l’importance des interactions biotiques positives au fil de la succession dans les environnements pauvres en nutriments. Finalement, j’ai comparé les communautés de champignons ectomycorhiziens associées aux principales espèces arborescentes dans les forêts dunaires. J’ai observé une richesse importante, avec un total de 200 unités taxonomiques opérationnelles ectomycorhiziennes, appartenant principalement aux Agaricomycètes. Une analyse de réseaux n’a pas permis de détecter de modules (c'est-à-dire des sous-groupes d’espèces en interaction), ce qui indique un faible niveau de spécificité des associations ectomycorhiziennes. De plus, je n’ai pas observé de différences en termes de richesse ou de structure des communautés entre les quatre espèces hôtes. En conclusion, j’ai pu observer à travers la succession dunaire des communautés diversifiées et des structures distinctes selon la zone de la dune, tant chez les champignons que chez les plantes. La succession semble toutefois moins marquée au niveau des communautés fongiques, par rapport aux patrons observés chez les plantes. Ces résultats ont alimenté une réflexion sur le potentiel et les perspectives, mais aussi sur les limitations des approches reposant sur le séquençage à haut-débit en écologie microbienne.

Changes detected at Corralejo dune field from 1994 to 2014

[EN]Understanding coastal dune field evolution is a challenge because of their complex dynamic nature. This work has been carried out by means of photointerpretation of 5 orthophotos covering the period 1994-2014. A geographical information system has been developed, including information of the three geomorphological landforms (sand sheets, dune areas, and deflation surfaces) present in the area, as well two additional information layers (vegetation and artificial structures) that interact with the previous ones. The GIS also includes information of the dune crests movement over the same period, which has been correlated with gust wind data.

La face cachée de la dune : communautés fongiques du sol: dynamique, succession et interactions avec la végétation d’un écosystème dunaire côtier aux Îles de la Madeleine, Qc

Les écosystèmes dunaires remplissent plusieurs fonctions écologiques essentielles comme celle de protéger le littoral grâce à leur capacité d’amortissement face aux vents et vagues des tempêtes. Les dunes jouent aussi un rôle dans la filtration de l’eau, la recharge de la nappe phréatique, le maintien de la biodiversité, en plus de présenter un attrait culturel, récréatif et touristique. Les milieux dunaires sont très dynamiques et incluent plusieurs stades de succession végétale, passant de la plage de sable nu à la dune bordière stabilisée par l’ammophile à ligule courte, laquelle permet aussi l’établissement d’autres herbacées, d’arbustes et, éventuellement, d’arbres. Or, la survie de ces végétaux est intimement liée aux microorganismes du sol. Les champignons du sol interagissent intimement avec les racines des plantes, modifient la structure des sols, et contribuent à la décomposition de la matière organique et à la disponibilité des nutriments. Ils sont donc des acteurs clés de l’écologie des sols et contribuent à la stabilisation des dunes. Malgré cela, la diversité et la structure des communautés fongiques, ainsi que les mécanismes influençant leur dynamique écologique, demeurent relativement méconnus. Le travail présenté dans cette thèse explore la diversité des communautés fongiques à travers le gradient de succession et de conditions édaphiques d’un écosystème dunaire côtier afin d’améliorer la compréhension de la dynamique des sols en milieux dunaires. Une vaste collecte de données sur le terrain a été réalisée sur une plaine de dunes reliques se trouvant aux Îles de la Madeleine, Qc. J’ai échantillonné plus de 80 sites répartis sur l’ensemble de ce système dunaire et caractérisé les champignons du sol grâce au séquençage à haut débit. Dans un premier temps, j’ai dressé un portait d’ensemble des communautés fongiques du sol à travers les différentes zones des dunes. En plus d’une description taxonomique, les modes de vie fongiques ont été prédits afin de mieux comprendre comment les variations au niveau des communautés de champignons du sol peuvent se traduire en changements fonctionnels. J’ai observé un niveau de diversité fongique élevé (plus de 3400 unités taxonomiques opérationnelles au total) et des communautés taxonomiquement et fonctionnellement distinctes à travers un gradient de succession et de conditions édaphiques. Ces résultats ont aussi indiqué que toutes les zones des dunes, incluant la zone pionière, supportent des communautés fongiques diversifiées. Ensuite, le lien entre les communautés végétales et fongiques a été étudié à travers l’ensemble de la séquence dunaire. Ces résultats ont montré une augmentation claire de la richesse spécifique végétale, ainsi qu’une augmentation de la diversité des stratégies d’acquisition de nutriments (traits souterrains lié à la nutrition des plantes, soit mycorhizien à arbuscule, ectomycorhizien, mycorhizien éricoide, fixateur d’azote ou non spécialisé). J’ai aussi pu établir une forte corrélation entre les champignons du sol et la végétation, qui semblent tous deux réagir de façon similaire aux conditions physicochimiques du sol. Le pH du sol influençait fortement les communautés végétales et fongiques. Le lien observé entre les communautés végétales et fongiques met l’emphase sur l’importance des interactions biotiques positives au fil de la succession dans les environnements pauvres en nutriments. Finalement, j’ai comparé les communautés de champignons ectomycorhiziens associées aux principales espèces arborescentes dans les forêts dunaires. J’ai observé une richesse importante, avec un total de 200 unités taxonomiques opérationnelles ectomycorhiziennes, appartenant principalement aux Agaricomycètes. Une analyse de réseaux n’a pas permis de détecter de modules (c'est-à-dire des sous-groupes d’espèces en interaction), ce qui indique un faible niveau de spécificité des associations ectomycorhiziennes. De plus, je n’ai pas observé de différences en termes de richesse ou de structure des communautés entre les quatre espèces hôtes. En conclusion, j’ai pu observer à travers la succession dunaire des communautés diversifiées et des structures distinctes selon la zone de la dune, tant chez les champignons que chez les plantes. La succession semble toutefois moins marquée au niveau des communautés fongiques, par rapport aux patrons observés chez les plantes. Ces résultats ont alimenté une réflexion sur le potentiel et les perspectives, mais aussi sur les limitations des approches reposant sur le séquençage à haut-débit en écologie microbienne.