Fenologia e Sazonalidade de vegetações nativas

1. Fenologia e Sazonalidade de vegetações nativas Patrícia Morellato Departamento de Botânica, IB UNESP 13506-900 Rio Claro, SP email: pmorella@rc.unesp.br

2. Fenologia - 1. Definições FENOLOGIA - A ARTE DE OBSERVAR AS FASES OU ATIVIDADES DO CICLO DE VIDA DAS PLANTAS OU ANIMAIS E SUA OCORRÊNCIA TEMPORAL AO LONGO DO ANO (LIETH 1970). FENOLOGIA É O ESTUDO DA OCORRÊNCIA DE FENÔMENOS BIOLÓGICOS REPETITIVOS E DAS CAUSAS DA SUA OCORRÊNCIA, EM RELAÇÃO A FORÇAS BIÓTICAS E ABIÓTICAS, E DA INTERRELAÇÃO ENTRE FASES CARACTERIZADAS POR ESTES EVENTOS, NUMA MESMA OU EM DIFERENTES ESPÉCIES (LIETH 1974). A UNIDADE DE ESTUDO PODE VARIAR DE UMA SIMPLES ESPÉCIE (OU VARIEDADE, CLONE, etc.) AO ECOSSISTEMA COMPLETO. A ÁREA ENVOLVIDA PODE SER PEQUENA (PARA ESTUDOS INTENSIVOS DE TODAS AS FENOFASES EM UM AMBIENTE) OU MUITO GRANDE (PARA INTERRELAÇÕES REGIONAIS DE FENOFASES). A UNIDADE DE TEMPO É, USUALMENTE, O ANO SOLAR, COM O QUAL OS EVENTOS ESTUDADOS ESTÃO EM FASE. OS EVENTOS EM SI PODEM COBRIR VARIÁVEIS PERÍODOS DE TEMPO, FREQUENTEMENTE MAIS CURTOS QUE O UM ANO. FENOLOGIA É O ESTUDO DA ÉPOCA DE OCORRÊNCIA DE FENÔMENOS NATURAIS REPETITIVOS, COMO OS EVENTOS BIOLÓGICOS CÍCLICOS EM RELAÇÃO A MUDANÇAS CLIMÁTICAS (CAPRIO 1967, STERNS 1974).

3. Fenologia - 2. Terminologia SAZONALIDADE É A OCORRÊNCIA DE CERTOS EVENTOS BIÓTICOS E ABIÓTICOS OU GRUPOS DE EVENTOS, DENTRO DE UM PERÍODO OU PERÍODOS DE TEMPO DEFINIDOS NO ANO ASTRONÔMICO Esta definição implica que a probabilidade de um determinado evento ocorrer está distribuída ao redor de uma data média. Eventos para os quais a repetição dentro do calendário anual não pode ser visualizada são chamados não sazonais ou "asazonais”. CICLO BIOLÓGICO - SEQUÊNCIA DE EVENTOS QUE SE REPETEM NA MESMA ORDEM E COM O MESMO PERÍODO DE DURAÇÃO (SWEENEY 1987).. CICLOFENOLÓGICO - É UMA SEQUÊNCIA ORDENADA DE EVENTOS DO DESENVOLVIMENTO EM UM ORGANISMO, POR EXEMPLO: FLORAÇÃO, FRUTIFICAÇÃO, QUEDA DE FOLHAS E BROTAMENTO, EM PLANTAS PERÍODO - É O TEMPO REQUERIDO PARA COMPLEAR O CICLO (Sweeney 1987). FENOFASE OU FASE - É UMA PORÇÃO DO CICLO FENOLÓGICO COMPLETO, DEFINIDA DE FORMA ARBITRARIA, POR EXEMPLO: BROTAMENTO, QUEDA DE FOLHAS, ANTESE, FOMAÇÃO DE BOTÕES, INÍCIO DA FRUTIFICAÇÃO, MATURÇÃO DOS FRUTOS, OU QUALQUER OUTRA PORÇÃO DO CICLO.

4. Fenologia - Conceitos(Adaptado de Monastério & Sarmiento 1976) FENOFASE: UM ESTÁGIO OBSERVÁVEL DO DESENVOLVIMENTO DA PLANTA QUE É COMPLETADO PELO INDIVÍDUO, NUM DETERMINADO LOCAL E ECOSSISTEMA, DURANTE UM PERÍODO PRECISO DE OBSERVAÇÃO. FENODINÂMICA: CICLO ANUAL DE EVENTOS FENOLÓGICOS PARA UMA ESPÉCIE, DADA PELA SUCESSÃO OU SOBREPOSIÇÃO DE SUAS FENOFASES. FENORITMO: RITMO ANUAL DAS FENOFASES PARA UM PERÍODO DE OBSERVAÇÃO ESTRATÉGIAFENOLÓGICA (EF): RELAÇÃO ENTRE A FENODINÂMICA DA ESPÉCIE E AS CONDIÇÕES AMBIENTAIS E COMPETITIVAS SOB AS QUAIS A ESPÉCIE COMPLETA SEU CICLO ANUAL. EF, somada a outros aspectos como organização da planta, alocação de nutrientes e energia, etc.  estratégia evolutiva da espécie. ef só faz sentido  ecossistema e seu ambiente ESPECTROFENOLÓGICO: TODOS OS PADRÕES FENOLÓGICOS QUE OCORREM EM UMA COMUNIDADE. PADRÃOFENOLÓGICO: COMPORTAMENTO FENOLÓGICO DE UMA ESPÉCIE, POPULAÇÃO OU COMUNIDADE, NORMALMENTE DESCRITO A PARTIR DE GRÁFICOS INTERPRETATIVOS, CONSTRUÍDOS PARA UM PERÍODO DE PELO MENOS UM ANO DE OBSERVAÇÕES (LPC MORELLATO, NÃO PUBLICADO)

5. 3. Variáveis usadas para descrever padrões fenológicos • 1. Periodicidade - é a repetibilidade e regularidade dos ciclos fenológicos. (PREVISIBILIDADE). • 2. Frequência - é o número de ciclos por unidade de tempo (sweeney 1987), frequentemente expresso como frações ou múltiplos do ano, em fenologia de plantas: • Sub-anual = > 1 ciclo por ano • anual = 1 ciclo por ano • Supra-anual = < 1 ciclo por ano • 3. Duração - é o período de tempo que uma determinada unidade (indivíduo, ramo, população), permanece numa dada fase, sendo uma variável ecológica importante. • 4. Época - é o dia, mês, ou estação do ano em que o evento ocorre. O mês ou estação em que o evento ocorre fornece uma importante referência para relacionar as mudanças das plantas com os ciclos externos, bióticos e abióticos. • 5. Amplitude - é o nível de resposta ou quantidae de atividade. e tem sido medido ou estimado de diversas maneiras (e.g. Frankie et al. 1974a, Opler et al. 1980, Augspurger 1983). • 6. Sincronia - é a ocorrência simultânea da mesma fase em muitas ou todas as unidades consideradas, por exemplo: flores em um indivíduo ou membros de uma população.

6. Fenologia -comentários e mais terminologia • Periódico - padrão de comportamento cíclico, repetido a intervalos regulares. • padrão ritmico - é o cíclo de floração que ocorre a intervalos regulares e onde a duração das fases componentes é consistente. Padrões ritmicos geralmente têm frequência anual e a previsibilidade de ocorrência no mesmo mês e estação do ano é alta, sendo comumente referido como sazonal. • sazonal refere-se a uma associação com uma determinada estação climática; • padrão episódico - é o tipo de padrão periódico com duração muito irregular das fases de floração e não-floração (períodos de duração inconsistentes). Para alguns autores não poderia ser considerado como periódico. • aperiódico – PADRÃO QUE NÃO APRESENTA UM COMPORTAMENTO CÍCLICO RECONHECÍVEL. Entrariam nesta categoria, por exemplo, plantas com floração contínua que produzem, essencialmente, uma seqüência ininterrupta de flores novas que representam uma única fase de floração para a planta; também plantas onde apenas um ciclo de floração ocorre quando atingem a idade reprodutiva.

8. Fenologia - 4. Importância • Ecologia - Organização biológica de comunidades e ecossistemas - Distribuição anual de tipos específicos de recursos e como vários tipos de recursos estão estruturados - Estudo de interação animal – planta como polinização, dispersão e herbivoria - Entendimento dos processos de produção primária e dinâmica dos ecossistemas - MUDANÇAS CLIMÁTICAS - processos fenológicos e o impacto potencial de mudanças climáticas nos ecossistmas naturais e biodiversidade. Por exemplo, mudanças climáticas induzidas afetando a competição entre espécies, composição de espécies, migração, polinização, etc • Agricultura Comprimento da estação de crescimento, risco de danos por geadas, epidemiologia de pestes e doenças, etc. • Saúde Humana Alergias, doenças transmitidas por vetores, etc.. • ObservaçõesdaTerra Técnicas de sensoreamento remoto de variações fenológicas em grande escala geográfica • Educação Fácil de observar e entender pelo leigo - Phenology Networks • Manejo de sistemas naturais e políticas relacionadas

9. Fenologia - 5. Referências básicas • Revisões ou coletâneas • Conceitos e terminologia • Metodologia • Análise de padrões fenológicos • Estudos “clássicos” e de comunidades • Estudos com enfoque fisiológico • Fatores Filogenéticos • Mass flowering / mast fruiting • Dados de herbário e levantamentos florísticos • Climatic changes • Outros trabalhos interessantes em fenologia

10. Fenologia - 5. Sites interessantes • Nome Endereço • Plantwatch http://www.devonian.ualberta.ca/pwatch/ • Positive: Phenological Observations and Satellite Data (NDVI): Trends in the Vegetation cycle in Europe http://www.forst.tu-muenchen.de/EXT/LST/METEO/positive/ • Wisconsin Phenological Society http://www.naturenet.com/alnc/wps/ • Phenology Links http://www.student.wau.nl/~arnold/links.htm • Life Cycles Phenology record keeping information and software http://www.sws-wis.com/lifecycles/ • European Phenology Network http://www.dow.wau.nl/msa/epn/ • Climate & Biosphere http://www.usf.uos.de/projects/climate/ • CPTEC EL NIÑO http://www1.cptec.inpe.br/products/elninho/elninho1p.html • Phenology http://folk.uio.no/dagkl/Phenology.html • International Society of Biometeorology http://www.biometeorology.org/ • The UK Phenology Networkhttp://www.phenology.org.uk/

11. Métodos – 1. NÍVEIS DE ABORDAGEM EM ESTUDOS FENOLÓGICOS • FENOLOGIA DA FLORAÇÃO • A fenologia da floração pode ser estudada em vários níveis: • FLOR (incluindo variação nos órgãos sexuais - dicogamia) • PLANTA INDIVIDUAL • PLANTAS DIÓICAS • POPULAÇÃO • COMUNIDADE •  ASPECTOS FILOGENÉTICOS • Dados fenológicos dependem: • - dos parâmetros escolhidos pelo pequisador • - do nível da pesquisa • - dos objetivos da pesquisa • - do tipo de análise • Os principais eventos são: época, duração, sequência, intensidade (amplitude) e frequência  ambiente físico e interações com outros organismos

12. Métodos - 2. NÍVEIS DE ABORDAGEM EM ESTUDOS FENOLÓGICOS • Eventos numa única flor são observados para estudar: • (a) Fenologia da floração em relação a variáveis geográficas (e.g. latitudinal, altitudinal) e climáticas • (b) A época e duração da exposição do pólen e receptividade do estigma e as relações entre eles • (c) Advertência da flor em relação aos recursos oferecidos, exposição do polen, atividade do polinizador e comportamento, e quanto a taxa e eficiência do polinizador • (d) A interrelação com variáveis ambientais (e.g. temperatura, umidade, comprimento do dia) e a taxa de desenvolvimento da flor, apresentação dos recursos, atividade dos polinizadores, e sucesso reprodutivo na polinização • (e) As variáveis florais em relação a abundância do polinizador, competição e/ou mutualismo entre espécies de plantas, competição entre polinizadores, e partilha de recursos durante o ciclo de vida da flor

13. Métodos - 3. Duração e frequência das observações • (a) Duração mínima de 1 ano. Máxima ??? • Mínima Ideal : 3 a 5 anos • (b)Então como realizar estudos fenológicos “válidos”??? - ESTUDOS COMPARATIVOS • (c) Frequência das Observações: • Mínima: mensal • Ideal: depende de suas perguntas e objetivos • Diárias • semanais • mensais • > mensais • Único estudo avaliando a frequência de observações Fournier & Charpantier (1975) • (d) Número de indivíduos a serem observados

14. Métodos - 4. Métodos de Amostragem e Avaliação Fenológica • Métodos de Amostragem mais utilizados em estudos de fenologia. • MÉTODO DE AMOSTRAGEM - Considerações • TRANSECÇÃO - Pode ser utilizado em estudos de populações e de comunidades, não podendo ser aplicado em qualquer ambiente, custo e esforço amostral baixos, requer ajuda extra, mínima, para estabelecimento do experimento. • TRILHA - Pode ser utilizado em estudos de populações e de comunidades, custo e esforço amostral baixos, geralmente atinge distâncias longas. • PARCELA - Pode ser aplicado em estudos de população e de comunidade, dependente do ambiente, baixo custo, tempo para realização esforço amostral alto, requer ajuda extra para estabelecimento das parcelas. • Todos esses métodos utilizam-se de algum critério de exclusão (ou escolha) dos indivíduos, que estará relacionado aos objetivos do estudo. Por exemplo: • Árvores podem ser selecionadas utilizando-se um diâmetro mínimo para sua inclusão; esse pode estar associado ou não a posição do indivíduo na estratificação; • Arbustutos podem ser selecionados pela altura total, ramificação ou diâmetro máximo; • Trepadeiras normalmente são selecionadas pelo seu hábito, que pode ou não estar associado a serem trepadeiras lenhosas ou herbáceas, um critério adicional.

15. Métodos - 4a. Métodos de Avaliação Fenológica • Métodos de Avaliação • DIRETOS Comentários • Qualitativo Não depende de pessoal treinado para sua • aplicação, pode ser aplicado qualquer tipo de • vegetação, não permite avaliar intensidade das • fenofases, a sincronia entre os indivíduos de • uma população. • Quantitativo Permite calcular a porcentagem de intensidade • das fenofases, pode ser aplicado em qualquer • tipo de vegetação, permite estimar a sincronia • entre os indivíduos de uma população, requer • um tempo maior de observação em campo e de • treino estimativa visual. • INDIRETOS Comentários • Coletores, Permite quantificar produção de frutos e • sementes • Volumedecopa Redução do tempo despendido para • e amostragem no campo, fácil aplicabilidade, • Área basal custo mais elevado e tempo destinado ao • processamento do material em laboratório é • alto, os resultados representam a intensidade • das fenofases.

16. Métodos - 4b. Métodos de Avaliação Fenológica • Três métodos de avaliação aplicados à coleta de dados fenológicos • Percentual de intensidade de Fournier – valores obtidos em campo através de uma escala intervalar semi-quantitativa de 5 categorias (0 a 4) permitem calcular a porcentagem de intensidade da fenofase. Este método foi proposto por Fournier (1974). • Índice de intensidade – Consiste em uma escala ordinal com valores entre 0 e 2, que permite distinguir categorias (postos ou "ranks") subjetivas de intensidade da fenofase. Este índice é calculado dividindo-se a soma dos valores de cada indivíduo em um dado mês pelo total de indivíduos amostrados. Os valores 0, 1 e 2 correspondem, respectivamente, à ausência, pouca intensidade e muita intensidade da fenofase. • Índice de atividade (ou porcentagem de indivíduos) - Método mais simples, no qual é constatada a presença ou a ausência da fenofase. Em nível individual, este método tem caráter qualitativo. No nível populacional tem caráter quantitativo = porcentagem de indivíduos manifestando determinado evento fenológico. Estima a sincronia entre os indivíduos de uma população - quanto maior o número de unidades manifestando a fenofase ao mesmo tempo, maior é a sincronia desta população.

17. Métodos - 4c. Métodos de Avaliação Fenológica

18. Métodos - 1. O que é um trabalho científico? • É UMA COMUNICAÇÃO ESCRITA E PUBLICADA QUE DESCREVE OS RESULTADOS DE UMA PESQUISA ORIGINAL. • Deve-se definir os mecanismo pelo qual ele é criado, nomeado e publicado de forma válida, sendo avaliado pela comunidade científica - pares.(tradição, ética científica, prática editorial) • Segundo o CBE (Concil of Biology Editors), a publicação científica deve permitir à comunidade científica: • Assessar a informação (indexado*) • Repetir os experimentos • Avaliar o processo intelectual • *Deve estar disponível à comunidade científica por um ou mais dos maiores serviços de indexação (Current contents, Biogical Abstracts, etc.) • Outras características importantes: • A PRIMEIRA PUBLICAÇÃO DE RESULTADOS ORIGINAIS • EM UMA FORMA QUE A COMUNIDADE CINTÍFICA (PARES) POSSAM REPETIR OS EXPERIMENTOS E TESTAR SUAS CONCLUSÕES • EM UM JORNAL QU ESTEJA PRONTAMENTE DISPONÍVEL PARA A COMUNIDADE CIENTÍFICA • SER AVALIADO PELOS PARES • Portano: teses, resumos, conferências, etc. não são publicações científicas.