Effects of an accidental dry-season fire on the reproductive phenology of two Neotropical savanna shrubs / Efeitos de um incêndio acidental de estação seca sobre a fenologia reprodutiva de dois arbustos savânicos neotropicais

Abstract Fire is a recurrent disturbance in savanna vegetation and savanna species are adapted to it. Even so, fire may affect various aspects of plant ecology, including phenology. We studied the effects of a spatially heterogeneous fire on the reproductive phenology of two dominant woody plant species, Miconia albicans (Melastomataceae) and Schefflera vinosa (Araliaceae), in a savanna area in South-eastern Brazil. The study site was partially burnt by a dry-season accidental fire in August 2006, and we monitored the phenolology of 30 burnt and 30 unburnt individuals of each species between September 2007 and September 2008. We used restricted randomizations to assess phenological differences between the burnt and unburnt individuals. Fire had negative effects on the phenology of M. albicans, with a smaller production of reproductive structures in general and of floral buds, total fruits, and ripe fruits in burnt plants. All unburnt but only 16% of the burnt M. albicans plants produced ripe fruits during the study. Fire effects on S. vinosa were smaller, but there was a greater production of floral buds and fruits (but not ripe fruits) by burnt plants; approximately 90% of the individuals of S. vinosa produced ripe fruits during the study, regardless of having been burnt or not. The differences between the two species may be related to S. vinosa's faster growth and absence from the seed bank at the study site, whereas M. albicans grows more slowly and is dominant in the seed bank.

Resumo O fogo é uma perturbação recorrente em vegetação savânica e as espécies do cerrado são adaptadas a ele. Mesmo assim, o fogo pode afetar aspectos da ecologia vegetal, incluindo a fenologia. Nós estudamos os efeitos de um incêndio espacialmente heterogêneo sobre a fenologia reprodutiva de duas espécies lenhosas dominantes, Miconia albicans (Melastomataceae) e Schefflera vinosa (Araliaceae), em uma área de cerrado no Sudeste do Brasil. A área de estudo foi parcialmente queimada por um incêndio acidental na estação seca (agosto) de 2006. Nós acompanhamos a fenologia reprodutiva de 30 indivíduos queimados e 30 não-queimados de cada espécie, de setembro de 2007 a setembro de 2008, usando aleatorizações restritas para comparar os dois grupos. Em M. albicans, a produção de estruturas reprodutivas como um todo e de botões florais, frutos e frutos maduros foi maior em indivíduos queimados do que nos não-queimados. Todos os indivíduos não-queimados, mas apenas 16% dos queimados, produziram frutos maduros durante o estudo. Já em S. vinosa, a produção de botões florais e de frutos (mas não de frutos maduros) foi maior em indivíduos queimados; aproximadamente 90% dos indivíduos de S. vinosa produziram frutos maduros durante o estudo, independentemente de terem sido queimados ou não. As diferenças entre as duas espécies podem estar relacionadas com o fato de S. vinosa crescer mais rápido e estar ausente do banco de sementes, ao contrário de M. albicans, de crescimento mais lento e dominante no banco de sementes.

Effects of an accidental dry-season fire on the reproductive phenology of two Neotropical savanna shrubs

Abstract Fire is a recurrent disturbance in savanna vegetation and savanna species are adapted to it. Even so, fire may affect various aspects of plant ecology, including phenology. We studied the effects of a spatially heterogeneous fire on the reproductive phenology of two dominant woody plant species, Miconia albicans (Melastomataceae) and Schefflera vinosa (Araliaceae), in a savanna area in South-eastern Brazil. The study site was partially burnt by a dry-season accidental fire in August 2006, and we monitored the phenolology of 30 burnt and 30 unburnt individuals of each species between September 2007 and September 2008. We used restricted randomizations to assess phenological differences between the burnt and unburnt individuals. Fire had negative effects on the phenology of M. albicans, with a smaller production of reproductive structures in general and of floral buds, total fruits, and ripe fruits in burnt plants. All unburnt but only 16% of the burnt M. albicans plants produced ripe fruits during the study. Fire effects on S. vinosa were smaller, but there was a greater production of floral buds and fruits (but not ripe fruits) by burnt plants; approximately 90% of the individuals of S. vinosa produced ripe fruits during the study, regardless of having been burnt or not. The differences between the two species may be related to S. vinosas faster growth and absence from the seed bank at the study site, whereas M. albicans grows more slowly and is dominant in the seed bank.

Resumo O fogo é uma perturbação recorrente em vegetação savânica e as espécies do cerrado são adaptadas a ele. Mesmo assim, o fogo pode afetar aspectos da ecologia vegetal, incluindo a fenologia. Nós estudamos os efeitos de um incêndio espacialmente heterogêneo sobre a fenologia reprodutiva de duas espécies lenhosas dominantes, Miconia albicans (Melastomataceae) e Schefflera vinosa (Araliaceae), em uma área de cerrado no Sudeste do Brasil. A área de estudo foi parcialmente queimada por um incêndio acidental na estação seca (agosto) de 2006. Nós acompanhamos a fenologia reprodutiva de 30 indivíduos queimados e 30 não-queimados de cada espécie, de setembro de 2007 a setembro de 2008, usando aleatorizações restritas para comparar os dois grupos. Em M. albicans, a produção de estruturas reprodutivas como um todo e de botões florais, frutos e frutos maduros foi maior em indivíduos queimados do que nos não-queimados. Todos os indivíduos não-queimados, mas apenas 16% dos queimados, produziram frutos maduros durante o estudo. Já em S. vinosa, a produção de botões florais e de frutos (mas não de frutos maduros) foi maior em indivíduos queimados; aproximadamente 90% dos indivíduos de S. vinosa produziram frutos maduros durante o estudo, independentemente de terem sido queimados ou não. As diferenças entre as duas espécies podem estar relacionadas com o fato de S. vinosa crescer mais rápido e estar ausente do banco de sementes, ao contrário de M. albicans, de crescimento mais lento e dominante no banco de sementes.

Germination and allometry of the native palm tree Euterpe edulis compared to the introduced E. oleracea and their hybrids in Atlantic rainforest / Germinação e alometria de Euterpe edulis comparadas à palmeira introduzida Euterpe oleracea e seus híbridos na floresta Atlântica

Palms are distinctive plants of tropics and have peculiar allometric relations. Understanding such relations is useful in the case of introduced species because their ability to establish and invade must be clarified in terms of their responses in the new site. Our purpose was to assess the survival and invasive capacity of an introduced palm species in the Atlantic rainforest, Euterpe oleracea Mart., compared to the native Euterpe edulis Mart. and to the hybrids produced between the two species. Considering this, we compared the allometry in different ontogenetic stages, the germination rates, and aspects of the initial development. The ontogenetic stages proposed for both Euterpe illustrated the growth patterns described for palm trees. E. oleracea and hybrids adjusted to the geometric similarity allometric model, while E. edulis presented a slope greater than would be expected considering this model, indicating a greater height for a given diameter. E. oleracea showed the same amount of pulp per fruit as E. edulis and a similar initial development of seedlings. The main differences observed were a lower germination rate and a faster height gain of E. oleracea seedlings. We conclude that E. oleracea, which is similar to E. edulis in aspects of allometry, development, seed and seedling morphology, may be an important competitor of this native palm tree in the Atlantic Forest.

Palmeiras são plantas características dos trópicos que apresentam relações alométricas peculiares. Compreender tais padrões pode ser útil no caso de espécies introduzidas, uma vez que sua habilidade de estabelecimento e invasão deve ser esclarecida em relação as suas respostas à nova localidade. Nosso propósito foi compreender a sobrevivência e a capacidade de invasão de uma palmeira introduzida na floresta Atlântica, Euterpe oleracea Mart. (açaizeiro) comparada à palmeira nativa Euterpe edulis Mart. (juçara), também considerando seus híbridos. Para isso comparamos suas relações alométricas em estádios ontogenéticos, sua germinação e seu desenvolvimento inicial. Os estádios ontogenéticos propostos para ambas as Euterpe ilustraram os padrões de crescimento esperados para palmeiras. E. oleracea e híbridos apresentaram-se sob o modelo alométrico de similaridade geométrica e E. edulis apresentou inclinação maior do que este modelo. E. oleracea produziu a mesma quantidade de polpa por fruto que E. edulis. As principais diferenças observadas foram menor taxa de germinação e maior velocidade de crescimento em altura para as plântulas de E. oleracea. Em conclusão, nossos resultados indicam que E. oleracea, sendo similar a E. edulis em termos de alometria, desenvolvimento e morfologia de sementes e plântulas, pode ser um importante competidor para a espécies nativa na Floresta Atlântica.

Allometry of some woody plant species in a Brazilian savanna after two years of a dry season fire / Alometria de espécies lenhosas de cerrado dois anos após um incêndio

Studies of allometry are important in explaining effects of fire and herbivory, for estimating biomass in forests, and so on. There has been extensive research on plant allometry in temperate and tropical forests, showing that plant architecture often adjusts to the elastic similarity model, but not in Brazilian savannas (cerrado). We studied allometry of Dalbergia miscolobium, Diospyros hispida, Erythroxylum suberosum, Miconia albicans, M. ligustroides, Schefflera vinosa, and Xylopia aromatica in a cerrado sensu stricto area that was affected by a fire in August 2006. We expected that the study species would not adjust to any of the allometric models considered common for forest species ("constant stress", "elastic similarity", and "geometric growth"), and that there would be differences in allometry in burnt and unburnt patches. We sampled two species in 60 5 × 5 m contiguous plots placed in three transects, and five species in 100 5 × 5 m contiguous plots placed in five transects, where we measured the diameters at soil level (DSL) and the heights of all shoots. We used standardized major axis regressions on log-transformed data. The regression slope between the height and DSL was higher than 1.0 (p < 0.05) for four species, showing a greater height than would be expected under geometric growth, not predicted by theoretical models. We found significant differences (p < 0.05) in regression slopes and/or correlation coefficients between burnt and unburnt plots for five species, indicating that fire may influence plant allometry in the Brazilian cerrado, and that such a response is highly variable between species.

Estudos de alometria são importantes para interpretar o efeito de fogo e da herbivoria, para estimar biomassa em florestas, entre outros. Há diversos estudos em florestas temperadas e tropicais, mostrando que as plantas desses ecossistemas frequentemente ajustam-se ao modelo de similaridade elástica; mas quase não há estudos realizados no cerrado. Estudamos a alometria de Dalbergia miscolobium, Diospyros hispida, Erythroxylum suberosum, Miconia albicans, M. ligustroides, Schefflera vinosa e Xylopia aromatica em um fragmento de cerrado sensu stricto, afetado de maneira heterogênea por um incêndio em agosto de 2006. Esperávamos que as espécies não se ajustassem a quaisquer dos modelos considerados comuns para espécies florestais ("estresse constante", "similaridade elástica" e "crescimento geométrico"), e que haveria diferenças significativas entre manchas atingidas pelo fogo e as não atingidas. Amostramos duas espécies em 60 parcelas contíguas de 5 × 5 m dispostas em três transectos e cinco espécies em 100 parcelas contíguas de 5 × 5 m dispostas em cinco transectos, dentro das quais medimos o diâmetro à altura do solo (DAS) e a altura de todos os caules. Usamos regressões do tipo eixo principal reduzido sobre logaritmos dos dados. A inclinação da regressão foi maior do que 1,0 (p < 0,05) para quatro espécies, mostrando uma altura maior do que seria esperada sob crescimento geométrico. Esse padrão não é previsto por modelos teóricos. Encontramos diferenças significativas (p < 0,05) nos coeficientes de inclinação e/ou de correlação entre parcelas queimadas e não queimadas para cinco espécies; generalizamos que o fogo pode influenciar a alometria de plantas do cerrado, sendo que essa resposta pode variar entre espécies.