Repensando a restauração ecológica sob a lente das mudanças climáticas e dos sinais de alerta precoce para a desertificação
Caatinga contemplates a great amount of biological diversity and ecosystem services functioning as an important carbon sink. However, this biome is located within one of the most sensitive regions of the globe to climate variations and its present environmental conditions and anthropic influence c...
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| Autor principal: | |
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| Outros Autores: | |
| Formato: | doctoralThesis |
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| Publicado em: |
Universidade Federal do Rio Grande do Norte
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| Assuntos: | |
| Endereço do item: | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/37380 |
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Repositório Institucional |
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Caatinga Estados estáveis alternativos Séries temporais Diretrizes para a restauração Modelos de adequabilidade Site interativo com coleção de espécies |
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Caatinga Estados estáveis alternativos Séries temporais Diretrizes para a restauração Modelos de adequabilidade Site interativo com coleção de espécies Lopes, Milena Cordeiro de Amorim Repensando a restauração ecológica sob a lente das mudanças climáticas e dos sinais de alerta precoce para a desertificação |
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Caatinga contemplates a great amount of biological diversity and ecosystem services
functioning as an important carbon sink. However, this biome is located within one of the
most sensitive regions of the globe to climate variations and its present environmental
conditions and anthropic influence can diminish its resilience causing severe degradation. To
optimize the success of restoration programs this work intends to: 1) Identify early warning
signals to detect how degraded areas could develop to vegetated or desertified states,
indicating priority areas and emergency actions to combat desertification and encourage
natural regeneration; 2) Create guidelines of sustainable forest restoration based on changes in species composition due to loss, gain or replacement of plant species in the face of
expected climate changes; and 3) Provide lists of species for 1,112 municipalities that can be planted today and resist to future climate changes using an interactive website available for decision makers and the general public. For chapter one we used a 20-year time series of Enhanced Vegetation Index (EVI, 2000-2019) data, calculated the residual autocorrelation (critical slowing down) and the linear trend of the time series to identify whether the system tends to recover or collapse in terms of vegetation cover. We found that 8.77% of the
Caatinga has been approaching a critical transition point, from this amount, 66,121 km showed a tendency for recovery and 7,938 km2 for vegetation cover collapse. Both recovery prone and collapse-prone sites are concentrated in areas of natural vegetation, indicating that few degraded areas are tending to recover, and that many areas of natural vegetation are tending to lose important ecosystem services. We believe that all of these areas need either passive or active forest restoration with different levels of urgency. For chapter two and three we built climate suitability models for 606 Caatinga woody species, using the present climate and the future climate predicted by 2050. In chapter two, we suggested guidelines for restoration in the face of future climate change by identifying areas that will gain species in the future, areas that will lose species in the future and areas where species will be replaced. For the whole Caatinga territory, we foresee that 28.5% of the species will present geographical area expansion, 71.5% reduction and 0.5% will suffer extinction. Local extinctions, on the other hand, occur in 88.9% of the region, with only 11.1% of the Caatinga areas gaining species. Scenarios of species loss and high species turnover were registered, which makes restoration planning much more challenging. Besides these scenarios, we identified six combinations of changes in plant species composition that require different guidelines for sustainable restoration practices. This ecological restoration guideline for each scenario was based on the following questions: 1) which restoration method should be prioritized, spontaneous restoration or tree planting?; 2) when one should prioritize the use of adjacent conservation units that will function as source areas for future species colonization in restored areas?; 3) which species to plant and where to plant threatened species restricted to the biome in the face of expected climate changes? In chapter three, we detected changes in species richness in 1,112 municipalities, created 1,112 lists with the species that would best respond to predicted climate changes in each municipality, published the lists on an interactive map-based website and, finally, prepared a schematic description of the workflow so it could be applied in other regions of the world. We predicted that for the 1,112 Caatinga municipalities, 809 will show a reduction in species richness, 286 will gain new species and 17 will maintain its species richness. Even in the municipalities where the balance was positive, future species loss may occur while a larger number of species might colonize. Therefore, all regions to be restored need lists of species suitable for planting and these lists should be accessible to decision-makers and the general public. Our interactive webpage is an example of how to bring scientific production closer to the practical needs of enterprises and people who need to implement restoration projects. With only a mobile phone connected to the internet, one can obtain on our webpage the list of the best species that can be successfully planted in a given municipality, because these species are adapted to the current local climate and because they will also survive future climate changes. This dissemination of information can foster a large-scale sustainable restoration project in mid and long term. |
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Ganade, Gislene Maria da Silva |
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Ganade, Gislene Maria da Silva Lopes, Milena Cordeiro de Amorim |
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ri-123456789-373802022-05-02T15:21:57Z Repensando a restauração ecológica sob a lente das mudanças climáticas e dos sinais de alerta precoce para a desertificação Lopes, Milena Cordeiro de Amorim Ganade, Gislene Maria da Silva http://lattes.cnpq.br/1459643441710337 http://lattes.cnpq.br/3024078007563102 Mazzochini, Guilherme Gerhardt 00698868064 http://lattes.cnpq.br/9424864922976893 Branquinho, Cristina Fonseca, Carlos Roberto Sorensen Dutra da http://lattes.cnpq.br/2567786500828682 Melo, Felipe Pimentel Lopes de http://lattes.cnpq.br/1637874338382368 Pinto, Miriam Plaza http://lattes.cnpq.br/7876219494961528 Caatinga Estados estáveis alternativos Séries temporais Diretrizes para a restauração Modelos de adequabilidade Site interativo com coleção de espécies Caatinga contemplates a great amount of biological diversity and ecosystem services functioning as an important carbon sink. However, this biome is located within one of the most sensitive regions of the globe to climate variations and its present environmental conditions and anthropic influence can diminish its resilience causing severe degradation. To optimize the success of restoration programs this work intends to: 1) Identify early warning signals to detect how degraded areas could develop to vegetated or desertified states, indicating priority areas and emergency actions to combat desertification and encourage natural regeneration; 2) Create guidelines of sustainable forest restoration based on changes in species composition due to loss, gain or replacement of plant species in the face of expected climate changes; and 3) Provide lists of species for 1,112 municipalities that can be planted today and resist to future climate changes using an interactive website available for decision makers and the general public. For chapter one we used a 20-year time series of Enhanced Vegetation Index (EVI, 2000-2019) data, calculated the residual autocorrelation (critical slowing down) and the linear trend of the time series to identify whether the system tends to recover or collapse in terms of vegetation cover. We found that 8.77% of the Caatinga has been approaching a critical transition point, from this amount, 66,121 km showed a tendency for recovery and 7,938 km2 for vegetation cover collapse. Both recovery prone and collapse-prone sites are concentrated in areas of natural vegetation, indicating that few degraded areas are tending to recover, and that many areas of natural vegetation are tending to lose important ecosystem services. We believe that all of these areas need either passive or active forest restoration with different levels of urgency. For chapter two and three we built climate suitability models for 606 Caatinga woody species, using the present climate and the future climate predicted by 2050. In chapter two, we suggested guidelines for restoration in the face of future climate change by identifying areas that will gain species in the future, areas that will lose species in the future and areas where species will be replaced. For the whole Caatinga territory, we foresee that 28.5% of the species will present geographical area expansion, 71.5% reduction and 0.5% will suffer extinction. Local extinctions, on the other hand, occur in 88.9% of the region, with only 11.1% of the Caatinga areas gaining species. Scenarios of species loss and high species turnover were registered, which makes restoration planning much more challenging. Besides these scenarios, we identified six combinations of changes in plant species composition that require different guidelines for sustainable restoration practices. This ecological restoration guideline for each scenario was based on the following questions: 1) which restoration method should be prioritized, spontaneous restoration or tree planting?; 2) when one should prioritize the use of adjacent conservation units that will function as source areas for future species colonization in restored areas?; 3) which species to plant and where to plant threatened species restricted to the biome in the face of expected climate changes? In chapter three, we detected changes in species richness in 1,112 municipalities, created 1,112 lists with the species that would best respond to predicted climate changes in each municipality, published the lists on an interactive map-based website and, finally, prepared a schematic description of the workflow so it could be applied in other regions of the world. We predicted that for the 1,112 Caatinga municipalities, 809 will show a reduction in species richness, 286 will gain new species and 17 will maintain its species richness. Even in the municipalities where the balance was positive, future species loss may occur while a larger number of species might colonize. Therefore, all regions to be restored need lists of species suitable for planting and these lists should be accessible to decision-makers and the general public. Our interactive webpage is an example of how to bring scientific production closer to the practical needs of enterprises and people who need to implement restoration projects. With only a mobile phone connected to the internet, one can obtain on our webpage the list of the best species that can be successfully planted in a given municipality, because these species are adapted to the current local climate and because they will also survive future climate changes. This dissemination of information can foster a large-scale sustainable restoration project in mid and long term. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq A Caatinga contempla grande diversidade biológica e de serviços ecossistêmicos e funciona como um importante sumidouro de carbono. Entretanto, esse bioma está entre as regiões do globo mais sensíveis às variações climáticas e apresenta condições ambientais e ações antrópicas que diminuem sua resiliência. Esse trabalho pretende: 1) Identificar sinais de alerta precoce para mudanças entre estados vegetado e desertificado e indicar áreas prioritárias e ações emergenciais que visam o melhor retorno dos investimentos em restauração e o combate à desertificação; 2) Criar diretrizes que orientem uma restauração florestal sustentável com base nas mudanças de composição por perda, ganho e substituição de espécies frente às mudanças climáticas previstas; e 3) Disponibilizar listas de espécies que podem ser plantadas hoje e que resistirão às mudanças climáticas para 1.112 municípios por meio de um website interativo, aproximando os resultados da modelagem à tomadores de decisão e população em geral. Para o capítulo um utilizamos uma série temporal de 20 anos de dados de Índices de Vegetação Melhorada (EVI, 2000-2019), calculamos a autocorrelação residual (desaceleração crítica) e a tendência linear da série temporal para identificar se o sistema tende a se recuperar ou a colapsar em termos de cobertura vegetal. Detectamos que 8.77% da Caatinga tem se aproximado de um ponto crítico de transição e que desse montante, 66.121 km2 apresentou tendência para a recuperação e uma área de 7.938 km2 para o colapso da cobertura vegetal. Tanto os locais com tendência à recuperação quanto os locais com tendência ao colapso se concentram em áreas de vegetação natural, indicando que poucas áreas degradadas tendem a se recuperar sozinhas e que muitas áreas de vegetação natural na Caatinga estão propensas a perder serviços ecossistêmicos importantes. Acreditamos que todas essas áreas necessitam de restauração florestal seja por restauração passiva ou ativa dentro de cada nível de urgência. Para o capítulo dois e três construímos modelos de adequabilidade climática no presente e no futuro (2050) para 606 espécies lenhosas da Caatinga. No capítulo dois, identificamos áreas de ganho de espécies, de perda de espécies e áreas onde haverá substituição de espécies, para assim, sugerirmos diretrizes para a restauração frente às mudanças climáticas futuras. Previmos 28,5 % das espécies apresentarão expansão de área geográfica, 71,5 % redução e 0,5 % sofrerão extinção para todo o território da Caatinga. As extinções locais, por outro lado, ocorrem em 88,9 % das regiões, sendo que apenas 11,1% das áreas da Caatinga ganharam espécies. Foram registrados cenários de perda de espécies e alta mudança por substituição de espécies o que torna o planejamento da restauração muito mais desafiador. Além desses cenários, outros foram analisados somando seis combinações de mudanças de composição que necessitam de diferentes diretrizes para a prática sustentável da restauração ecológica. A diretriz de restauração para cada cenário são fundamentadas nas seguintes questões: 1) qual método de restauração priorizar (restauração espontânea ou plantio direto); 2) quando se deve investir na manutenção de unidades de conservação adjacentes devido à necessidade futura de áreas fonte; 3) quais espécies plantar e onde plantar espécies ameaçadas e restritas ao bioma frente às mudança climáticas previstas. No capítulo três detectamos a mudança na riqueza de espécies em 1.112 municípios, criamos 1.112 listas com as espécies que melhor responderão as mudanças climáticas previstas para cada município, publicamos as listas em um site interativo baseado em mapas e finalmente esquematizamos esse fluxo de trabalho para que esse método possa ser aplicado em outras áreas do mundo. Previmos que dos 1.112 municípios da Caatinga, 809 apresentaram uma redução na riqueza de espécies, 286 ganhos, e 17 manutenção. Mesmo nos municípios em que o saldo foi positivo, pode ter ocorrido perda de espécies ao mesmo tempo que um número maior de outras espécies foram ganhas por colonização. Portanto, todas as regiões a serem restauradas necessitam de investigações locais para a escolha apropriada de espécies sendo que essas informações devem estar acessíveis aos tomadores de decisão e população em geral. Nossa página interativa é um exemplo de como aproximar a produção científica de modeladores às necessidades práticas de empresas e pessoas que necessitam implementar projetos de restauração. Isso porque com apenas um celular ligado à internet o usuário pode obter uma lista de espécies que podem ser plantadas com sucesso em seu município e que sobreviverão às mudanças climáticas futuras. Essa difusão de informação pode criar um projeto de ampla escala de restauração sustentável a médio e longo prazo. 2021-09-21T17:53:29Z 2021-09-21T17:53:29Z 2021-04-30 doctoralThesis LOPES, Milena Cordeiro de Amorim. Repensando a restauração ecológica sob a lente das mudanças climáticas e dos sinais de alerta precoce para a desertificação. 2021. 96f. Tese (Doutorado em Ecologia) - Centro de Biociências, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2021. https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/37380 pt_BR Acesso Aberto application/pdf Universidade Federal do Rio Grande do Norte Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ECOLOGIA |