RESUMO
Tropical forest function is of global significance to climate change responses, and critically determined by water availability patterns. Groundwater is tightly related to soil water through the water table depth (WT), but historically neglected in ecological studies. Shallow WT forests (WT < 5 m) are underrepresented in forest research networks and absent in eddy flux measurements, although they represent c. 50% of the Amazon and are expected to respond differently to global-change-related droughts. We review WT patterns and consequences for plants, emerging results, and advance a conceptual model integrating environment and trait distributions to predict climate change effects. Shallow WT forests have a distinct species composition, with more resource-acquisitive and hydrologically vulnerable trees, shorter canopies and lower biomass than deep WT forests. During 'normal' climatic years, shallow WT forests have higher mortality and lower productivity than deep WT forests, but during moderate droughts mortality is buffered and productivity increases. However, during severe drought, shallow WT forests may be more sensitive due to shallow roots and drought-intolerant traits. Our evidence supports the hypothesis of neglected shallow WT forests being resilient to moderate drought, challenging the prevailing view of widespread negative effects of climate change on Amazonian forests that ignores WT gradients, but predicts they could collapse under very strong droughts.
O funcionamento da floresta tropical é de importância global para as respostas às mudanças climáticas e é criticamente determinado pelos padrões de disponibilidade de água. A água subterrânea está intimamente relacionada à água do solo através da profundidade do lençol freático, que tem sido historicamente negligenciado em estudos ecológicos. Florestas com lençol freático raso (< 5 m) estão sub-representadas nas redes de pesquisa florestal e ausentes nas medições de fluxo de gases, embora representem ~ 50% da Amazônia e devam responder de forma diferente às secas relacionadas às mudanças globais. Aqui revisamos os padrões de profundidade do lençol freático e suas consequências para plantas, resultados emergentes, e avançamos em um modelo conceitual que integra o ambiente e as distribuições de características funcionais para prever os efeitos das mudanças climáticas. As florestas com lençol freático raso têm uma composição de espécies distinta, com árvores mais aquisitivas na obtenção de recursos e hidrologicamente vulneráveis, dosséis mais baixos e menor biomassa do que as florestas com lençol freático profundo. Durante os anos climáticos 'normais', as florestas com lençol freático raso têm maior mortalidade e menor produtividade do que as florestas com lençol freático profundo, mas durante secas moderadas, a mortalidade é amortecida e a produtividade aumenta. No entanto, durante secas severas, as florestas com lençol freático raso podem ser mais sensíveis devido às raízes superficiais e características funcionais de intolerância à seca. Nossas evidências apoiam a hipótese de que as florestas com lençol freático raso, historicamente negligenciadas, sejam resilientes à seca moderada, desafiando a visão predominante dos efeitos negativos generalizados da mudança climática nas florestas amazônicas que ignora gradientes de profundidade do lençol freático, mas prevê que elas podem entrar em colapso sob secas muito fortes.
La función de los bosques tropicales es de importancia mundial para las respuestas al cambio climático y está críticamente determinada por los patrones de disponibilidad de agua. El agua subterránea está estrechamente relacionada con el agua del suelo a través de la profundidad del nivel freático (NF), pero históricamente se há negligenciado en los estudios ecológicos. Los bosques con NF poco profundos (NF < 5 m) están subrepresentados en las redes de investigación forestal y ausentes en las mediciones de flujo de gases, aunque representan ~ 50% de la Amazonía y se espera que respondan de manera diferente a las sequías relacionadas con el cambio climático global. Aquí revisamos los patrones de NF y las consecuencias para las plantas, los resultados emergentes y avanzamos en un modelo conceptual que integra distribuciones ambientales y de rasgos funcionales para predecir los efectos del cambio climático. Los bosques con NF poco profundos tienen una composición de especies distinta, con árboles más adquisitivos en la obtención de recursos e hidrológicamente más vulnerables, dosel más bajo y menor biomasa que los bosques de NF profundo. Durante los años climáticos 'normales', los bosques con NF poco profundos tienen una mayor mortalidad y menor productividad que los bosques con NF profundos, pero durante sequías moderadas la mortalidad se amortigua y la productividad aumenta. Sin embargo, durante una sequía severa, los bosques de NF poco profundos pueden ser más sensibles debido a raíces poco profundas y rasgos de intolerancia a la sequía. Nuestra evidencia apoya la hipótesis de que los bosques de NF poco profundos, mayoritariamente desconsiderados, son resistentes a sequías moderadas, desafiando la visión predominante de impactos negativos generalizados del cambio climático en los bosques amazónicos, que ignora los gradientes de NF, pero predice que podrían colapsar bajo sequías muy fuertes.
Assuntos
Secas , Água Subterrânea , Refúgio de Vida Selvagem , Florestas , Árvores/fisiologia , Mudança Climática , Água , Clima TropicalRESUMO
Lakes play an important role in biogeochemical, ecological and hydrological processes in the river-floodplain system. The aim of this study was to evaluate the dynamics of the limnological conditions of Catalمo Lake, an Amazon floodplain lake. Thus, some of the main limnological environment variables (O2, temperature, pH, nutrient, electrical conductivity) of the Catalمo Lake were analyzed under temporal and spacial scales. The study was conducted between November/2004 and August/2005. Sampling excursion were carried out every three months; one excursion for each of the four different hydrological periods (low water, rising water, high water and falling water). Sampling points were chosen so that it could be obtained a gradient of the distance from Negro River. Limnological profiles in Catalمo Lake showed generally acidic to slightly alcaline water, with low levels of dissolved oxygen and low concentrations of soluble reactive phosphorous. The Negro River seems to exert the main influence during the rising water period, while the Solimُes River is the principal controlling river during peak water. The Principal Component Analysis (PCA) grouped the seasonal collections by hydrological period, showing the formation of a north-south spatial gradient within the lake in relation to the limnological variables. Multivariate dispersion analysis based on distance-to-centroid method demonstrated an increase in similarity over the course of the hydrological cycle, as the lake was inundated in response to the flood pulse of the main river channels. However, the largest spatial homogeneity in the lake was observed in the epilimnion layer, during the falling water period. The daily analysis of variation indicated an oligomitic pattern during the years in which the lake was permanently connected to the Negro River...
Os lagos exercem um papel importante nos processos biogeoquímicos, ecológicos e hidrológicos no sistema rio-planície de inundação. O objetivo do presente estudo foi avaliar a dinâmica das condições limnológicas do lago Catalão, um lago da planície de inundação amazônica. Algumas das principais variáveis limnológicas (por exemplo, O2, temperatura, pH, condutividade elétrica, nutrientes) do lago Catalão foram analisadas em uma escala temporal e espacial. O presente estudo foi realizado no período de novembro de 2004 a agosto de 2005. As amostragens foram trimestrais, com um total de quatro coletas, uma em cada fase do ciclo hidrológico (Seca, Enchente, Cheia e Vazante). Os pontos de amostragem foram escolhidos de modo a obter um gradiente de distância em relação ao rio Negro. No geral, as águas do lago Catalão mostraram-se pouco oxigenadas, ácidas a levemente alcalinas e com baixas concentrações de Fósforo Solúvel Reativo (FSR). A Análise de Componentes Principais (ACP) agrupou as estações de coleta por fases do ciclo hidrológico e evidenciou a formação de um gradiente espacial na distribuição das variáveis limnológicas, que vai da região mais ao norte até mais ao sul do lago. A influência do rio Negro sobre as águas do lago parece ser maior na enchente e a do rio Solimões na cheia. A análise de dispersão multivariada com abordagem baseada na distância ao centróide evidenciou o aumento da similaridade espacial em função da inundação. Contudo, a maior homogeneidade espacial do lago foi registrada no epilímnio, na fase de vazante. Os resultados da análise de variação diária indicaram que o lago Catalão apresenta comportamento oligomítico nos anos em que permanece conectado permanentemente ao rio Negro. Apesar de receber grande aporte de águas pretas (rio Negro) e brancas (rio Solimões), as características físicas e químicas das águas do Catalão permitem classificá-lo como um sistema mais próximo dos lagos de várzea típicos do que daqueles de águas preta.
Assuntos
Ciclo Hidrológico , Ecossistema Amazônico , Limnologia , Qualidade da Água , Água Doce/química , Geomorfologia , InundaçõesRESUMO
The Pantanal hydrological cycle holds an important meaning in the Alto Paraguay Basin, comprising two areas with considerably diverse conditions regarding natural and water resources: the Plateau and the Plains. From the perspective of the ecosystem function, the hydrological flow in the relationship between plateau and plains is important for the creation of reproductive and feeding niches for the regional biodiversity. In general, river declivity in the plateau is 0.6 m/km while declivity on the plains varies from 0.1 to 0.3 m/km. The environment in the plains is characteristically seasonal and is home to an exuberant and abundant diversity of species, including some animals threatened with extinction. When the flat surface meets the plains there is a diminished water flow on the riverbeds and, during the rainy season the rivers overflow their banks, flooding the lowlands. Average annual precipitation in the Basin is 1,396 mm, ranging from 800 mm to 1,600 mm, and the heaviest rainfall occurs in the plateau region. The low drainage capacity of the rivers and lakes that shape the Pantanal, coupled with the climate in the region, produce very high evaporation: approximately 60% of all the waters coming from the plateau are lost through evaporation. The Alto Paraguay Basin, including the Pantanal, while boasting an abundant availability of water resources, also has some spots with water scarcity in some sub-basins, at different times of the year. Climate conditions alone are not enough to explain the differences observed in the Paraguay River regime and some of its tributaries. The complexity of the hydrologic regime of the Paraguay River is due to the low declivity of the lands that comprise the Mato Grosso plains and plateau (50 to 30 cm/km from east to west and 3 to 1.5 cm/km from north to south) as well as the area's dimension, which remains periodically flooded with a large volume of water.
O ciclo hidrológico do Pantanal guarda um significado importante na bacia do Alto Paraguai, a qual compreende duas áreas em condições consideravelmente diversas no que se refere aos recursos hídricos e naturais, o planalto e a planície. Sob o enfoque de função ecossistêmica, o fluxo hidrológico na relação planalto-planície é importante para a criação de nichos reprodutivos e alimentares para a biodiversidade regional. Em geral, a declividade dos rios no planalto é de 0,6 m/km enquanto que a declividade na planície é de 0,1 a 0,3 m/km, e o ambiente na planície é caracteristicamente sazonal e mantém uma diversidade de espécies exuberantes em abundância, inclusive de animais ameaçados de extinção. Ao encontrar a planície, a superfície plana faz diminuir o fluxo de água no leito dos rios e, na época de chuva, os rios transbordam seus leitos, inundando a planície. A precipitação média anual da bacia é de 1.396 mm, variando entre 800 mm e 1.600 mm, e as maiores chuvas são observadas na região do planalto. A baixa capacidade de drenagem dos rios e lagos que formam o Pantanal e o clima da região fazem com que, aproximadamente, 60% de todas as águas provenientes do planalto sejam perdidas por evaporação. A bacia do Alto Paraguai, incluindo o Pantanal, embora tenha abundante disponibilidade de recursos hídricos, apresenta situações de escassez em determinadas sub-bacias e em determinadas épocas do ano. As condições climáticas por si só não são suficientes para explicar as diferenças que são observadas no regime do rio Paraguai e de alguns de seus afluentes. A complexidade do regime hidrológico do rio Paraguai está relacionada à baixa declividade dos terrenos que integram as planícies e pantanais mato-grossenses (de 50 a 30 cm/km no sentido leste-oeste e de 3 a 1,5 cm/km de norte para o sul) e também à extensão da área que permanece periodicamente inundada com grande volume de água.
