Science and environmental policy establishment: the case of the Forest Act in the State of São Paulo, Brazil / Ciência e implementação de política ambiental: o caso do Código Florestal no Estado de São Paulo, Brasil

Abstract Natural ecosystems are under severe threat worldwide and environmental policies are essential to minimize present and future impacts on biodiversity, ecosystem services and climate change. The New Forest Act in Brazil is the main policy to protect native vegetation in private lands, which comprise 54% of the remaining Brazilian native vegetation. However, conflicts between environmental and agricultural concerns in its implementation demand for balanced solutions based on scientific evidence. To face the challenge of applying science in environmental policy establishment, we developed a scientific project funded by the São Paulo State Research Foundation (FAPESP) to support the implementation of the New Forest Act in São Paulo State, as part of the Biota/FAPESP Program. The project was conducted differently from a regular research project: the broad objective was to provide scientific support to the State's implementation of the New Forest Act, based on a participatory interaction among stakeholders to build specific objectives, methods, and discussion of results, within an interdisciplinary and intersectoral research team. Here, we present the lessons learned during and after the four years of the research project development to evaluate how scientific knowledge can be produced and adopted in the implementation of a specific environmental policy. We present the main outcomes and the challenges faced in trying to include scientific data in the decision-making process. We also present current and future challenges in the New Forest Act implementation that could be solved with scientific evidence. The lessons learned showed that even designing the project in order to meet the needs to support the implementation of the environmental policy, avoiding difficulties normally pointed out by similar projects, there was a great difficulty for scientific contributions to be adopted in the decision-making process. Most of the scientific information and advice, even after discussion and common understanding among a diverse stakeholder group, were ignored or over-ruled in the final decision-making phases.

Resumo Os ecossistemas naturais estão sob grave ameaça em todo o mundo e as políticas ambientais são essenciais para minimizar os impactos presentes e futuros na biodiversidade, nos serviços ecossistêmicos e nas mudanças climáticas. O Novo Código Florestal no Brasil é a principal política de proteção da vegetação nativa em terras privadas, que compreende 54% da vegetação nativa remanescente brasileira. No entanto, os conflitos entre as preocupações ambientais e agrícolas na sua implementação exigem soluções equilibradas e baseadas em evidências científicas. Para enfrentar o desafio de aplicar a ciência no estabelecimento de políticas ambientais, desenvolvemos um projeto científico financiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) para apoiar a implementação do Novo Código Florestal no Estado de São Paulo, como parte do Programa Biota/FAPESP. O projeto foi conduzido de forma diferente de um projeto de pesquisa regular: o objetivo amplo foi fornecer suporte científico para a implementação do Novo Código Florestal pelo Estado, a partir de uma interação participativa entre as partes interessadas para construir objetivos específicos, métodos e discussão de resultados, dentro de uma equipe de pesquisa interdisciplinar e intersetorial. Aqui, apresentamos as lições aprendidas durante e após os quatro anos de desenvolvimento do projeto de pesquisa para avaliar como o conhecimento científico pode ser produzido e adotado na implementação de uma política ambiental específica. Apresentamos os principais resultados e os desafios enfrentados na tentativa de incluir dados científicos no processo decisório. Apresentamos também desafios atuais e futuros na implementação do Novo Código Florestal que podem ser resolvidos com evidências científicas. As lições aprendidas mostraram que mesmo concebendo o projeto de forma a atender as necessidades de apoio à implementação da política ambiental, evitando dificuldades normalmente apontadas por projetos semelhantes, houve uma grande dificuldade para que contribuições científicas fossem adotadas no processo decisório. A maioria das informações e conselhos científicos, mesmo após discussão e entendimento comum entre um grupo diversificado de partes interessadas, foi ignorada nas fases finais de tomada de decisão.

Successional trajectories of secondary forests and tree plantations in Costa Rican lowlands

Tree plantations used for carbon sequestration or forest restoration often support diverse plant communities. However, it is unknown how rates of successional change in tree plantations compare to secondary forests. In this study, we compared the successional trajectory of tree plantations to that of secondary forests that were between 8 and 23 years old. Censuses of woody plants (≥ 2 cm dbh [diameter at breast height]) in seven tree plantation plots and seven secondary forest plots (30 × 30 m) were conducted over three years (May 2013-July 2016) in a lowland tropical forest. Secondary forests were naturally regenerating from abandoned cattle pastures. Tree plantations were monocultures of two different native species (Vochysia guatemalensis and Hieronyma alchorneoides), planted for carbon sequestration. We measured the change in stem density, basal area, species density, rarefied species richness, and relative abundance of different growth forms and regeneration guilds. We found that differences in stem density and basal area between these two forest types were declining. Nevertheless, we did not find evidence for differences between forest types in the rate of accumulation of species richness when accounting for sample size. On the other hand, even though the successional trajectory in tree plantations was very similar to secondary forests, there were differences between forest types in species composition. The rate of change in relative abundance of different growth forms and regeneration guilds was similar in both forest types. Overall, our results suggest that structural - but not compositional differences - between tree plantations and secondary forests are converging during the second decade of succession.

Las plantaciones forestales usadas para el secuestro de carbono o restauración forestal pueden sostener comunidades de plantas de alta diversidad. Sin embargo, no se sabe si las tasas de cambio sucesionales de plantaciones forestales son comparables con las de bosques secundarios. En este estudio, examinamos las trayectorias sucesionales en plantaciones forestales y bosques secundarios que tenían entren 8 y 23 años de edad. Realizamos inventarios de plantas leñosas (≥ 2 cm dap) en siete parcelas de plantaciones forestales y siete parcelas de bosques secundarios durante un periodo tres años (mayo 2013 - julio 2016) en un bosque tropical de tierras bajas. Estos últimos se regeneraron naturalmente en potreros abandonados, mientras que las plantaciones forestales fueron monocultivos de dos especies nativas (Vochysia guatemalensis y Hieronyma alchorneoides), sembradas para el secuestro de carbono. Medimos el cambio en densidad de tallos, área basal, densidad de especies, riqueza de especies y abundancia relativa de diferentes grupos funcionales. Encontramos que las diferencias en densidad de tallos y área basal, entre los dos tipos de bosques, estaban disminuyendo. No obstante, no hubo evidencia de diferencias entre los tipos de bosques en relación con la acumulación de riqueza de especies cuando se consideró el tamaño de la muestra, aunque había diferencias en la composición de especies, entre los dos tipos de bosque. Asimismo, en ambas zonas, la trayectoria sucesional en plantaciones forestales se parecía mucho. Por otro lado, la tasa de cambio en la abundancia relativa de grupos funcionales fue similar en ambos tipos de bosque. Por lo tanto, nuestros resultados sugieren que la diferencia en la composición de especies entre los tipos de bosque no disminuyó durante la segunda década de sucesión.

Use of perches and seed dispersal by birds in an abandoned pasture in the Porto Ferreira state park, southeastern Brazil / Uso de poleiros e dispersão de sementes por aves em um pasto abandonado no Parque Estadual de Porto Ferreira, sudeste do Brasil

Abstract We investigated the efficiency of different kinds of perches in attracting seed disperser-birds and increasing the seed rain in a degraded area located in the northeast region of São Paulo State. We installed seed traps under natural perches (NPs, living trees); simple artificial perches (SAPs) of 3m tall and a crossbar; elaborate artificial perches (EAPs) of 7m tall and three crossbars, and in a control area. Results showed the number of bird-dispersed seeds deposited was proportional to the number of structures for perching. The NPs also have provided other resources for birds such as food and shelter. Comparing visitation between artificial perches, there was greater use of EAPs also for having more perching structures and for being taller, providing better airspace visibility for predatory birds and tyrant-flycatchers, important seed dispersers. Thus, natural and artificial perches with similar characteristics to the EAPs are the most recommended as a base or complementary method for the restoration of degraded areas near to propagules source, also contributing to the maintenance of local fauna.

Resumo Investigamos a eficiência de diferentes modelos de poleiros na atração de aves dispersoras e no incremento da chuva de sementes em uma área degradada localizada na região nordeste do Estado de São Paulo. Instalamos coletores de sementes sob poleiros naturais (PNs, árvores vivas); poleiros artificiais simples (PASs), com 3m de altura e um ponto de pouso; poleiros artificiais elaborados (PAEs), com 7m de altura e três pontos de pouso e coletores em área aberta (testemunha). Verificamos que o número de sementes ornitocóricas depositadas nos coletores aumentou proporcionalmente à quantidade de estruturas de pouso dos poleiros. Os PNs também disponibilizaram outros recursos para a avifauna, como alimento e abrigo. Comparando-se a visitação entre os poleiros artificiais, houve maior utilização dos PAEs que, além de apresentarem mais pontos de pouso, são mais altos, fornecendo melhor visibilidade do espaço aéreo para aves predadoras e que apanham insetos em vôo, como os tiranídeos, importantes dispersores de sementes. Neste sentido, poleiros naturais e artificiais com características similares aos PAEs são os mais recomendados como método base ou complementar na restauração de áreas degradadas próximas a fontes de propágulos, contribuindo também para a manutenção da fauna local.

Photosynthesis of seedlings of Otoba novogranatensis (Myristicaceae) and Ruagea glabra (Meliaceae) in abandoned pasture, secondary forest and plantation habitats in Costa Rica / Fotosíntesis de plántulas de Otoba novogranatensis (Myristicaceae) y Ruagea glabra (Meliaceae) en pastizales abandonados, bosques secundarios y hábitats de plantaciones en Costa Rica

Enrichment planting in naturally recovering secondary forests or in tree plantations is increasingly being used as strategy to restore later-successional, large-seeded tropical forest trees. We seeded two tree species (Otoba novogranatensis and Ruagea glabra) in three agricultural sites in Southern Costa Rica: abandoned pastures, eight to ten year old secondary forests and three year old tree plantations (containing two N-fixing of four total tree species). We measured micrometeorological conditions, soil water content, plant water potential, leaf area, foliar C and N, and photosynthesis to better understand mechanistic responses of seedlings to conditions in the different successional habitats. Micrometeorological conditions, soil water content, and plant water potential were generally similar across habitats. Certain aspects of leaves (such as Specific Leaf Area and foliar N content), and photosynthesis (e.g. quantum yield and electron transport rate) were highest in the plantations, intermediate in the secondary forests, and lowest in abandoned pastures. Enhanced rates of photosynthetic biochemistry (such as Vcmax and Jmax) and Photosystem II efficiency (e.g. thermal energy dissipation) occurred in leaves from the plantations compared to the abandoned pastures, which may be related to higher leaf %N content. Results suggest that foliar N may be of greater importance than soil water content and micrometeorological factors in driving differences in photosynthetic processes across planting habitats. Planting seeds of these two species in plantations containing three year old trees (including two N-fixing species) enhances certain aspects of their photosynthesis and growth, compared to seedlings in abandoned pastures with non-native grasses, and thus can help increase forest recovery on abandoned agricultural lands.

El enriquecimiento de bosques secundarios o plantaciones forestales en proceso de regeneración natural por medio de la siembra de plántulas es una práctica cada vez más utilizada para restaurar bosques tropicales en estado de sucesión tardía. Sembramos dos especies de árboles (Otoba novogranatensis y Ruagea glabra) en pastizales abandonados, bosques secundarios de ocho a diez años de edad y plantaciones forestales de tres años de edad (con dos especies fijadoras de Nitrógeno de un total de cuatro especies) en tres sitios agrícolas en el Sur de Costa Rica. Medimos condiciones micrometeorológicas, contenido de agua del suelo, potencial hídrico de las plantas, área foliar, C y N foliar, y fotosíntesis para entender de una mejor manera las respuestas funcionales de las plántulas ante condiciones de distintos estadíos sucesionales. Las condiciones micrometeorológicas, contenido hídrico del suelo y el potencial hídrico de las plantas fueron mayoritariamente similares entre hábitats. Algunos aspectos de las hojas (como Área Foliar Específica y contenido de N foliar) y fotosíntesis (ej.: rendimiento cuántico y tasa de transporte de electrones) presentaron valores mayores en las plantaciones, intermedios en los bosques secundarios y menores en los pastizales abandonados. Se obtuvo un aumento en las tasas fotosintéticas bioquímicas (como Vcmax, Jmax) y la eficiencia del Fotosistema II (ej.: disipación de energía térmica) en hojas provenientes de las plantaciones comparado a las de los pastizales, posiblemente relacionado a un mayor %N foliar. Los resultados sugieren que el N foliar puede ser más importante que el contenido de agua del suelo y que los factores micrometeorológicos para marcar diferencias en los procesos fotosintéticos entre hábitats. Las plántulas de estas dos especies en las plantaciones con árboles de tres años de edad (incluyendo dos fijadoras de N) incrementaron ciertos aspectos de su fotosíntesis y crecimiento comparado a las plántulas en los pastizales abandonados de especies exóticas, por lo tanto, esta práctica puede ayudar a incrementar la recuperación de los bosques en áreas agrícolas abandonadas.

Implicações do cumprimento do Código Florestal vigente na redução de áreas agrícolas: um estudo de caso da produção canavieira no Estado de São Paulo / Agricultural land reduction due to the compliance with the current Forest Code: a study case of sugarcane production in the State of São Paulo

Uma das principais justificativas da proposta de mudanças do Código Florestal brasileiro (CF) é a de que seu cumprimento supostamente inviabilizaria vários setores da agropecuária, apesar dessa justificativa ser fracamente sustentada em dados. O objetivo desse trabalho foi avaliar as implicações do cumprimento do CF para a redução de áreas de produção canavieira no Estado de São Paulo, visando estimar qual seria o limite superior de potenciais prejuízos que a aplicação do CF poderia trazer à viabilidade econômica de um dos mais importantes, e também impactantes ambientalmente, segmentos da produção agropecuária brasileira. Foram analisados 23 projetos de adequação ambiental conduzidos em 1.961 propriedades rurais de usinas sucroalcooleira do Estado de São Paulo, os quais totalizaram 533.097 ha (9,7 por cento da área cultivada com cana-de-açúcar em São Paulo). Nesses projetos, realizaram-se um diagnóstico ambiental de Áreas de Preservação Permanente (APP), áreas de produção agrícola e de áreas potenciais para constituir a Reserva Legal. Os resultados indicaram que 10,4 por cento da área total das propriedades rurais constituiriam APPs e que apenas 21,2 por cento da área de APP (2,2 por cento da área total) era utilizada por algum tipo de atividade agrícola, sendo que cana-de-açúcar ocupava apenas 12,1 por cento da área enquadrada como APP pelo atual Código (1,2 por cento da área total). Em média, 76,5 por cento da área total dos projetos estavam ocupadas por cana-de-açúcar e a soma das áreas potencias para a averbação da Reserva Legal, constituídas de remanescentes florestais (5,0 por cento da área total), áreas abandonadas (2,3 por cento da área total) e de áreas com outros usos (6,3 por cento da área total), resultaria em 13,6 por cento da área total, gerando um déficit médio de 6,4 por cento de áreas para o total cumprimento da Reserva Legal (20 por cento). Esse déficit poderia, por lei, inclusive ser compensado fora da matrícula, em paisagens de menor aptidão agrícola. Assim, o diagnóstico apresentado nesse trabalho para o setor canavieiro no Estado de São Paulo aponta que o CF vigente poderia ser cumprido sem inviabilizar a produção agrícola, ressaltando que parte dos argumentos favoráveis às alterações no CF precisa ser revista à luz de dados concretos e de forma menos especulativa.

One of the major reasons of the proposed changes of the Brazilian Forest Code is that its compliance would supposedly harm several agricultural sectors, although this reason has been weakly supported by data. The goal of this work was to evaluate the implication of the compliance with the Forest Code for reducing areas of sugarcane production in the State of São Paulo, aiming to estimate the upper limit of potential losses that the application of the Forest Code could bring to the economic viability of important sectors of Brazilian agricultural production. We analyzed 23 projects of environmental planning carried out in 1,961 landholdings of sugarcane mills from São Paulo State, which totalized 533,097 ha (9.7 percent of the cultivated area with sugarcane in the state). In these projects, we carried out an environmental zoning of Permanent Protected Areas (PPA), lands of agricultural production, and potential lands to constitute Legal Reserves. The results indicated that, on average, 10.4 percent of the total area of each farm was classified as PPA, and that only 21.2 percent of PPA area (2.2 percent of the total area) were occupied by some kind of agricultural production. Sugarcane occupied, in average, 12.1 percent of the areas classified as PPA (1.2 percent of the total area). Overall, 76.5 percent of the total area of projects was occupied by sugarcane fields and the sum of potential areas for compliance with the Legal Reserve, which were constituted by forest remnants (5.0 percent of total area), abandoned lands (2.3 percent of total area), and lands with other uses (6.3 percent of total area), would result in 13.6 percent of the total area and consequently generate a deficit of 6.4 percent of lands for the full compliance with the Legal Reserve (20 percent). This deficit could even be compensated, by law, outside the landholding register in landscapes with lower agriculture suitability. Therefore, the diagnostics presented in this work for the sugarcane sector in the State of São Paulo indicates that compliance with the current Forest Code would not reduce agricultural production, which highlight that part of the arguments that are favorable for changes in the Forest Code need to be revisited in the light of concrete data and in a less speculative way.

Potential seed dispersal by Didelphis albiventris (Marsupialia, Didelphidae) in highly disturbed environment / Potencial dispersão de sementes por Didelphis albiventris (Marsupialia, Didelphidae) em ambiente altamente perturbado

Urban forests are usually isolated and highly disturbed, however they are important shelters for tolerant animal species. Their food habits expose the different ecological roles these animals perform in the habitat. We analyzed the contribution of Didelphis albiventris Lund (1840), as a seed disperser, to the vegetation renewal of an urban forest fragment, describing its frugivorous diet and testing the viability of ingested seeds. Both male and female of white-eared opossum included a vast variety of items in their diet, mainly invertebrates and fruits. Fruits were consumed during all year round and seasonality was not observed. The majority of consumed fruits was from pioneer plant species, which is common in disturbed areas, in accordance to the opossum's opportunistic habits. The viability of ingested seeds, evaluated by linear logistic regression models applied to data from germination tests, was different of the seeds collected directly from ripe fruits; it varied among species, maybe due to the intrinsic characteristics of plant species. As a highly generalist species, D. albiventris can inhabit disturbed environments and then disperse seeds from pioneer plants, where the vegetation must be restored. It is crucial that this process does not depend only on the specialist frugivores, which are frequently absent in urban forest fragments. Therefore, the presence of generalist species of secondary environments has its importance emphasized.

Florestas urbanas são geralmente isoladas e altamente degradadas; contudo são importantes abrigos para espécies de animais tolerantes. Os hábitos alimentares destes animais explicitam os diferentes papéis ecológicos que eles desempenham no hábitat. Nós analisamos a contribuição de Didelphis albiventris Lund (1840) como dispersor de sementes para a regeneração da vegetação de um fragmento florestal urbano. Para isso, descrevemos sua dieta frugívora e testamos a viabilidade das sementes por ele ingeridas. Tanto machos quanto fêmeas de gambá-de-orelha-branca incluiram uma grande variedade de itens alimentares na dieta, principalmente invertebrados e frutos. Frutos foram consumidos durante todo o ano e a sazonalidade não foi observada. A maioria das sementes defecadas era proveniente de plantas pioneiras, comuns em ambientes perturbados, o que concorda com seu hábito oportunista. A viabilidade das sementes ingeridas, verificada mediante modelos de regressão logística linear aplicada a dados de testes de germinação, foi diferente das sementes obtidas de frutos maduros e variou entre espécies, talvez devido a características intrínsecas da planta. Enquanto uma espécie generalista, D. albiventris é capaz de habitar ambientes perturbados, e dispersar as sementes de plantas de estágio inicial de sucessão, onde a vegetação necessita ser restaurada. É essencial que este processo não dependa exclusivamente de frugívoros especialistas, que na maioria das vezes estão ausentes nos fragmentos florestais urbanos. Consequentemente, a presença de espécies generalistas de ambientes secundários tem sua importância enfatizada.

Diversidad y distribución de palmas (Arecaceae) en tres fragmentos de bosque muy húmedo en Costa Rica / Palm (Arecaceae) diversity and distribution in three humid forest fragments in Costa Rica

Palm (Arecaceae) diversity and distribution in three humid forest fragments in Costa Rica. To determine the existing differences between species composition of palms in forest fragments with different disturbance regimes, three forest fragments at "El Zota", Cariari de Guápiles, Costa Rica, were chosen according to their disturbance level: 1) Disturbed primary forest (B1-i), 2) Secondary forest (B2) and 3) Primary forest (B1). A field survey was carried out in nested plots, where palms were identified and counted according to three size categories: i) 0.15 m to 1.35 m ii) 1.35 m to 5 m and iii) more than 5 m in height. The diversity found in B1 and B1-i is very similar, meanwhile the B2 has the lowest diversity. Palm abundance and distribution were influenced by the level of disturbance of the fragment. The B1-i presents the higher diversity in the first size categories, while B1 has the highest abundance of palms over 5 m tall. Rev. Biol. Trop. 57 (Suppl. 1): 83-92. Epub 2009 November 30.

Para determinar las diferencias existentes entre la composición de especies de palmas en fragmentos de bosque con diversos grados de alteración, se escogieron tres fragmentos en "El Zota", Costa Rica, según el grado de alteración: 1) Bosque primario alterado (B1-i), 2) Bosque secundario (B2) y 3) Bosque primario (B1). Se hizo un muestreo con parcelas anidadas donde se identificaron y contabilizaron las palmas según tres categorías de tamaño: i) 0.15 m a 1.35 m, ii) 1.35 m a 5 m y iii) más de 5 m de alto. Se observó que la diversidad de B1 y B1-i es muy similar, mientras que B2 posee la menor diversidad. La abundancia y distribución de las palmas estaba influenciada por el nivel de alteración del fragmento. El B1-i presenta una mayor diversidad de la primera categoría de tamaño, mientras que B1 tiene mayor abundancia de palmas sobre 5 m de alto.

Caracterización florística y estructural de tres fragmentos boscosos secundarios en Cartago, Costa Rica / Floristic and structural characterization of three secondary forest fragments in Costa Rica

Floristic and structural characterization of three secondary forest fragments in Costa Rica. Observations on successional development and floristic composition were made in 25 plots (10x2 m) established in three contiguous secondary forest fragments of the Lankester Botanical Garden, Costa Rica. Human activities favored forest regeneration there by 1) protecting an abandoned farm and pasture area since 1970, and 2) planting and propagating plant species. Planting successfully growing native and introduced species can accelerate the succession process, avoid dominance of pioneer or invasive species, and increase species diversity faster than in common successional processes. Natural diversification slowed down as natural vegetation surrounding the secondary fragments was disappearing, with a consequent reduction or lost of seed input and other reproductive sources, such as spores and stalks. introduced plant species became naturalized in these forests, their reproduction is successful, and some of them are invasive. This study proposes general paths to help Neotropical forest restoration processes by combining natural succession and planting of native species. Rev. Biol. Trop. 57 (Suppl. 1): 69-82. Epub 2009 November 30.

Se realizaron observaciones sobre sucesión y composición florística en 25 parcelas de 10 m x 2 m en tres fragmentos boscosos secundarios, contiguos, del Jardín Botánico Lankester, Costa Rica. La intervención humana fue positiva en la regeneración de estos fragmentos por 1) protección de una antigua área de cultivo y pastoreo desde 1970, y 2) siembra y propagación de especies vegetales. Se comprobó que el cultivo de plantas nativas e introducidas de crecimiento exitoso puede acelerar el proceso de regeneración, impedir la dominancia de especies pioneras o invasoras y aumentar la diversidad de especies más rápidamente que en procesos comunes de sucesión. La diversificación natural se redujo a medida que la vegetación natural de los alrededores de los fragmentos fue desapareciendo, con una consecuente disminución o erradicación de semillas y otros propágulos, tales como esporas y tallos. Especies introducidas se naturalizaron en estos bosques, se propagan fácilmente y algunas son invasoras. Este estudio propone pautas generales para facilitar la regeneración de bosques neotropicales al combinar regeneración natural y cultivo de especies nativas.