A multidisciplinary framework for biodiversity prediction in the Brazilian Atlantic Forest hotspot / Integrando disciplinas para a predição da biodiversidade da Floresta Atlântica no Brasil

Abstract: We briefly describe selected results from our thematic project focused on the biodiversity of the Atlantic Forest ("AF BIOTA"), which was jointly funded by FAPESP's BIOTA Program, the U.S. National Science Foundation Dimensions of Biodiversity Program, and the National Aeronautics and Space Administration (NASA). As one of the five most important hotspots of biodiversity in the world, the Atlantic Forest (AF) holds less than 16% of its vegetation cover, yet, amongst the hotspots, it still harbors one of the highest numbers of species, including endemics. By gathering specialists across multiple disciplines (biology, geology, engineering), we aimed to understand how this megabiodiversity was built through time, informing biodiversity science and conservation. Among the results, we trained 18 Master's and 26 Ph.D. students, published more than 400 peer-reviewed papers that improved our knowledge about the forest's biologic and climatic diversity and dynamics through time, developed new analytical methods, produced outreach videos and articles, and provided data to help define biodiversity conservation policies.

Resumo: Descrevemos de forma resumida resultados selecionados do nosso projeto temático com foco na biodiversidade da Floresta Atlântica ("AF BIOTA"), que foi financiado pelo BIOTA FAPESP e pelo programa "Dimensions of Biodiversity" da "U.S. National Science Foundation" e "National Aeronautics and Space Administration" (NASA). Devido à sua megabiodiversidade (que inclui várias espécies endêmicas), e por restar menos de 16% da vegetação original, a Floresta Atlântica (FA) é uma das cinco áreas mais importantes para a biodiversidade do planeta ("biodiversity hotspot"). Reunimos especialistas de diversas disciplinas (biologia, geologia, engenharia) visando compreender como essa megabiodiversidade evoluiu ao longo do tempo e fornecer informações científicas para a sua conservação. Dentre os resultados obtidos, nós formamos 18 mestres e 26 doutores, publicamos mais de 400 artigos científicos que aumentaram o conhecimento sobre a diversidade biológica e climática da FA e sua dinâmica ao longo do tempo, desenvolvemos novos métodos analíticos, produzimos material de divulgação científica e fornecemos dados para desenvolver políticas públicas de conservação da biodiversidade.

Environmental changes in the western Amazônia: morphological framework, geochemistry, palynology and radiocarbon dating data

The sediments from the Coari lake, a “terra firme” lake sculpted into Plio-Pleistocene deposits, and the Acará lake, a flooding-type lake developed on Quaternary sediments in the floodplain of the mid-Solimões river, in the western Amazônia, Brazil, were studied to investigate the environmental condition of their developing. This study includes mineral composition, geochemistry, Pb isotope, palinology, radiocarbon-age and morphological framework of the lakes obtained from SRTM satellite images. The geological and the environmental conditions in the two lakes are highly variable and suggest that their evolution reflect autogenic processes under humid rainforest condition. Although kaolinite, quartz, muscovite, illite, and smectite are the main minerals in both lakes, the geochemistry indicates distinct source, the Acará lake sediments have higher concentrations of Al2O3, Fe2O3, FeO, CaO, K2O, MgO, Na2O, P2O5, Ba, V, Cu, Ni, Zn, Pb, Sr, Li, Y and La and have more radiogenic Pb than the Coari lake sediments. The radiocarbon ages suggest that at 10160 yr BP the Coari lake started to be developed due to avulsion of the Solimões river, and the Acará lake was formed by the meander abandonment of Solimões river retaining its grass dominated shore at ca. 3710 yr BP.

Os sedimentos do lago Coari, de ambiente de terra firme eesculpido nos depósitos do Plio-Pleistocenos, e o Acará, típico lago de várzea e ambos formados nos sedimentos quaternários da planície de inundação do médio Solimões, no oeste da Amazônia, Brasil, foram estudados para investigar as condições ambientais durante sua formação. Este estudo inclui dados da composição mineralógica, química, isótopos de Pb, palinologia, datações de radiocarbono e a configuração morfológica dos lagos obtida por imagens SRTM. As condições geológica e ambiental dos lagos variam e sugerem que suas evoluções refletem processos autogenéticos em condições de floresta úmida e chuvosa. Embora caulinita, quartz, muscovita, illita e esmectita sejam os principais minerais em ambos os lagos, a geoquímica indica fonte distinta, os sedimentos do lago Acará têm maior concentração de Al2O3, Fe2O3, FeO, CaO, K2O, MgO, Na2O, P2O5, Ba, V, Cu, Ni, Zn, Pb, Sr, Li, Y e La e têm mais Pb radiogênico que os sedimentos do lago Coari. As idades de radiocarbono sugerem que há aproximadamente 10160 anos AP o lago Coari iniciou o desenvolvimento devido a avulsão do rio Solimões, enquanto o lago Acará foi formado devido ao abandono de meandro do rio Solimões e retendo o domínio das gramíneas nas suas praias há aproximadamente 3710 anos AP.

Interdisciplinary paleovegetation study in the Fernando de Noronha Island (Pernambuco State), northeastern Brazil

The aim of this research was to reconstruct vegetation changes (with climate inferences) that occurred during the Holocene in the Fernando de Noronha Island, Pernambuco State, northeastern Brazil. The research approach included the use of geochemical (mineralogy, elemental), carbon isotopes (δ13C, 14C) and pollen analyses in soil organic matter (SOM) and sediments collected in Lagoa da Viração and Manguezal do Sueste. The carbon isotopes data of SOM indicated that there was no significant vegetation changes during the last 7400 BP, suggesting that the climate was not the determinant factor for the vegetation dynamics. The pollen analysis of the sediment of a core collected in the Lagoa da Viração showed the absence of Quaternary material in the period between 720 BP and 90 BP. The mineralogical analysis of deeper layer showed the presence of diopside indicating this material was developed "in situ". Only in the shallow part of the core were found pollen of similar plant species of the modern vegetation. The geochemistry and isotope results, in association with the sediment type and pollen analyses of sediment samples of Manguezal do Sueste, indicated variations in the vegetation and in its location since the middle Holocene. Such variations can be associated with climatic events and sea level oscillations and also with anthropogenic events considering the last five hundred years.

Esta pesquisa teve o objetivo de reconstruir trocas de vegetação (com referências climáticas) que ocorreram durante o Holoceno na ilha de Fernando de Noronha, Estado de Pernambuco, nordeste do Brasil. Para o desenvolvimento da pesquisa utilizou-se de análises geoquímicas (minerais, elementar), isótopos do carbono (δ13C, 14C) e análises polínicas em solos e sedimentos coletados na Lagoa da Viração e no manguezal do Sueste. Os isótopos do carbono dos solos indicaram que não houve trocas significativas de vegetação durante os últimos 7400 anos AP, sugerindo que o clima não foi um fator determinante para a dinâmica da vegetação. A análise polínica dos sedimentos da Lagoa da Viração mostrou ausência de elementos quaternários no período entre 720 AP e 90 AP. A análise mineralógica das camadas mais profundas mostrou a presença de diopsídeo, indicando que este material foi desenvolvido"in situ". Somente na parte superficial do testemunho foram encontrados palinomorfos de plantas similares à vegetação moderna. Os resultados geoquímicos e isotópicos, em associação com o tipo de sedimento e as análises polínicas das amostras de sedimento do Manguezal do Sueste, indicaram variações na vegetação e na sua localização desde o Holoceno médio. Tais variações podem estar associadas a eventos climáticos e oscilações do nível do mar e também a eventos antrópicos considerando os últimos quinhentos anos.