Disciplina - detalhe

LCF5870 - Dendrocronologia: Princípios e Aplicações da Análise dos Anéis de Crescimento das Árvores


Disciplina de Pós-Graduação

Objetivo
A disciplina de Dendrocronologia tem como objetivos a aplicação da análise dos anéis de crescimento de árvores de espécies de angiospemas e de gimnospermas, de populações naturais e de plantações florestais, em ambiente urbano ou em maçiços florestais, visando: A. Resgatar o seu desenvolvimento histórico, com especial referência à América do Sul; Detalhar os princípios que a caracterizam como uma ciência; B. Descrever o processo da sazonalidade da atividade cambial e a formação dos anéis de crescimento no tronco das árvores, bem como a estrutura anatômica do lenho e dos anéis de crescimento; C. Estudar o processo de formação do lenho de reação no tronco das árvores e as implicações na análise dos anéis de crescimento; D. Definir a seleção dos sítios, espécies e árvores para estudos de dendrocronologia;
Estabelecer as metodologias de amostragem não destrutiva e destrutiva do lenho do tronco das árvores, incluindo os equipamentos, acessórios, etc. na reconstrução climática, poluição do ar, ecologia, produção florestal, etc; E. Metodologias de caracterização e mensuração da largura dos anéis de crescimento anuais e a densidade da madeira; F. Aplicação da densitometria de raios X e da análise de imagem na caracterização dos anéis de crescimento: largura e densidade dos lenhos inicial e tardio; G. Técnicas de datação cruzada dos anéis de crescimento e reconhecimento dos anéis de crescimento falsos e ausentes e aplicação de programas de computador em uso corrente, com foco especial ao programa COFECHA; H. Fundamentos de estatística de cronologias de anéis de crescimento: desvio e erro padrão, autocorrelação, a média de sensibilidade. Técnicas de filtrado de séries; I. Dendroclimatologia: tratamento de dados climáticos e reconstrução do clima; J. Dendroecologia: alterações abruptas no crescimento das árvores: datação de incêndios florestais, incidência de inundações, avaliação do ataque de insetos, datação de eventos geomorfológicos, terremotos, dinâmica florestal, etc.; K. Dendrocronologia e produção florestal: à fertilização mineral, classificação dos sítios florestais, efeito do espaçamento, desbaste e poda; L. Dendroarqueología: datação de peças de madeira históricas, de fósseis e sub-fósseis; M. Desenvolvimento de cronologias longas e curvas de calibração de radiocarbono; N. Aplicação de isótopos na análise dos anéis de crescimento, como os de C (14C),  18O, H (trítio 3H) e a sua utilização na reconstrução paleoambiental.

Conteúdo
Unidade 1- Introdução à disciplina. Elementos químicos, biológicos e geológicos como detectores de alterações ambientais (gelo, sedimentos marinhos, corais, pólen, carbonatos, anéis de crescimento). Resolução temporal. Dendrocronologia, definições básicas. Histórico. Desenvolvimento histórico da dendrocronologia, com especial referência à América do Sul. Unidade 2- Incrementos rítmicos do crescimento na natureza. Sazonalidade do crescimento em eras geológicas passadas. Princípio da uniformidade na ordem natural. O princípio dos fatores limitantes. O conceito da amplitude ecológica. Unidade 3- Câmbio vascular: generalidades. A divisão celular. Produção de xilema e floema. Reguladores de crescimento. Atividade cambial sazonal. Organização estrutural da árvore. Caule secundário: estrutura anatômica, arranjo dos tecidos e sua caracterização. Xilema secundário. Estrutura da madeira das angiopermas. Estrutura de madeira das gimnospermas. Anéis de crescimento: lenho inicial, lenho tardio. Alburno e cerne. Lenho de reação. Unidade 4- Seleção de áreas, locais, espécies e indivíduos para estudos de dendrocronologia. A amostragem de árvores, arbustos e plantas prostradas. Tipos de instrumentos para a amostragem do lenho das árvores, uso e manutenção. Critérios morfológicos para a identificação de árvores centenárias. Estratégias de amostragem em estudos de reconstrução climática de reconstrução, poluição do ar, dendroecologia, produção florestal, etc Dendrocronologia em áreas de clima temperado e tropical. Unidade 5- A árvore como um integrador. Largura do anel de crescimento anual e a densidade da madeira. Datação dos anéis de crescimento. Radiodensitometría: vantagens e limitações. Técnicas de preparação de amostras do lenho. Radiação e revelaçao de filmes de raios X. Medição da densidade da madeira. Microdensitômetro e analisador de imagem aplicados na avaliação da largura dos anéis de crescimento. Datação cruzada visual e estatística. Reconhecimento morfológico e estatístico dos anéis de crescimento falsos e ausentes. Programas de computador em uso corrente, com foco especial ao programa COFECHA. Formatos de arquivos e banco Internacional de anéis de crescimento. Unidade 6- A análise dos dados dos anéis de crescimento. Princípios básicos. Modelo agregado linear de anéis de crescimento. Tendência biológica e flutuações do crescimento devido ao clima, às variáveis ecológicas, etc. Normalização e estimativa da tendência de crescimento. Estimativa da cronologia média. Uso de modelos para estimar o sinal comum de crescimento das árvores. Padronização diferencial na preservação de ondas de altas e baixas frequencias. Estatística de cronologias de anéis de crescimento: desvio e erro padrão, autocorrelação, a média de sensibilidade. Técnicas de filtrado de séries. Unidade 7- Anéis de crescimento e clima. Tratamento de dados climáticos. Modelo de fatores que influenciam a atividade cambial. Técnicas de análise multivariada: regressão múltipla e correlação após a remoção de componentes principais. Função de resposta: conceito e interpretação. Reconstrução do Clima e verificação. Reconstruções de variações espaciais no clima. Reconstruções climáticas, hidrológicas e de pressão atmosférica na América do Sul. Unidade 8- Dendroecologia. Anéis de crescimento característicos e alterações abruptas no crescimento das árvores: significado e quantificação de eventos. Datação de incêndios florestais. Cicatrizes de fogo, alterações da taxa de crescimento e aumento da proporção de nitrogênio nos anéis de crescimento. Incidência de inundações no crescimento das árvores e avaliação do ataque de insetos. Datação de eventos geomorfológicos, atividade glacial, terremotos e erupções vulcânicas. Estudos de dinâmica florestal inferidos pelos anéis de crescimento. Alteração dos tecidos do lenho por congelamento. Relação entre a caracterização e a distribuição do lenho de reação no lenho das árvores com a direção e intensidade dos ventos. Unidade 9- Recorrência de eventos. Detecção através de técnicas estatísticas. Métodos espectrais: espectro de Blackman-Tukey. Espectro de máxima entropia máxima. Co-análise espectral. Análises com técnicas simples: ano característico. Vantagens, limitações e comparação de métodos. Significado espacial das oscilações de crescimento das árvores. Unidade 10- Dendrocronologia e produção florestal. Resposta dos anéis de crescimento em relação à fertilização mineral. As taxas de crescimento e a classificação dos sítios florestais. Qualidade versus volume de anéis de crescimento e de lenho das árvores. Efeito dos desbastes e podas na formação dos anéis de crescimento. Variação espacial do crescimento das árvores. Unidade 11- Dendrocronologia e a sociedade. Dendroarqueología. Datação de espécimes. Antracologia. Datação de peças de madeira históricas. Dendrocronologia urbana. Poluição atmosférica e elementos químicos contaminantes da madeira. Unidade 12- Madeira fósseis e sub-fósseis. Desenvolvimento de cronologias longas: sua importância para o estudo do clima durante extensos períodos e as curvas de calibração de radiocarbono. Relação de técnicas de dendrocronologia e de radiocarbono dos anéis de crescimento. Seleção de materiais e métodos de extração de amostras. Restos de madeira em turfeiras, sedimentos de rios e em ambientes desérticos. O problema da extensão das séries cronológicas na preservação de comprimentos de onda de baixa frequência. Alternativas de métodos de normalização. Experiências na América do Sul. Unidade 13- Isótopos radioativos nos anéis de crescimento e na madeira. Radioisótopos de C (14C),  18O, H (trítio 3H). Relações com o tempo. Medições de radiocarbono. Calibrações de curvas de radiocarbono, utilizando anéis de crescimento. Os isótopos estáveis de C e O e a sua utilização na reconstrução paleoambiental.
Atividades de laboratório e de campo: desenvolvidas em conjunto com as 13 unidades descritas, a saber: A) Características anatômicas da madeira das angiospermas e gimnospermas: observação das lâminas histológicas. Reconhecimento dos anéis de crescimento e da madeira de reação; B) Utilização de ferramentas para a extração de amostras do lenho das árvores. Cuidados básicos com os instrumentos e possibilidades de aplicação. Procedimentos de extração de amostras do lenho em campo e para análises em laboratório. A amostragem para análise em laboratório; C) Metodologia de preparo de amostras do lenho para a observação ao microscópio. Medição, formato dos arquivos e processamento básico dos dados. Atribuição da idade absoluta: critérios para as plantas no hemisfério sul. Controle visual do cofechado e método do skeleton plot. Utilização da biblioteca de programas de dendrocronologia (PROGLIB). Cofechado de séries cronológicas extensas. Utilização do programa COFECHA. Exemplos de aplicação com o lenho de árvores de Cupressoides fitzroya. Extração de amostras do lenho das árvores para a datação por radiocarbono. Cofechado e atribuição da idade absoluta de peças de madeira; D) A análise de séries de tempo: atribuição de diferentes tipos de normalização de curvas em função do tipo de análise. Comparação dos resultados com os diferentes tipos de normalização. Elaboração de cronologias de índices de anéis de crescimento. Uso do programa Arstan. Avaliação da qualidade das cronologias dos anéis de crescimento. E) processamento de dados climáticos. Controle de qualidade. Organização de arquivos em formatos apropriados. Implementação de programas para a identificação de sinais climáticos nas cronologias de anéis de crescimento. F) Usando de técnicas visuais e estatísticas para identificar eventos anômalos no crescimento das árvores. Classificação de eventos por grau de severidade. Reconhecimento anatômico de estruturas lenhosa geradas pela incidência de fatores extremos que afetam o crescimento das árvores; G) utilização de programas de computador especialmente concebido para o cálculo da taxa de crescimento radial e basal do tronco das árvores e as estimativas de ótimo de exploração florestal.

Bibliografia
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