Artigo de método

Usando anéis de árvores para reconstruir informações de histórico de incêndios de áreas florestais

DOI:

10.3791/61698

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22 de outubro de 2020

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1CENID-RASPA, INIFAP, 2Rocky Mountain Research Station, USDA Forest Service, 3Facultad de Ciencias Naturales, Universidad Autónoma de Querétaro, 4Facultad de Ciencias Biológicas, Universidad Juárez del Estado de Durango, 5Instituto de Geografía, Universidad Nacional Autónoma de México

Neste artigo

Resumo

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Este trabalho explica as técnicas e métodos mais apropriados para a realização de um estudo de histórico de incêndios, desde o início da seleção do local até a análise final da relação fogo-clima.

Resumo

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Os padrões anuais dos anéis das árvores são uma fonte de informações ecológicas e ambientais, incluindo o histórico de incêndios em áreas florestais. Os históricos de incêndios baseados em anéis de árvores incluem três fases fundamentais: coleta de campo, métodos laboratoriais (preparação e datação) e análise de dados. Aqui, fornecemos instruções passo a passo e questões a serem consideradas, incluindo o processo de seleção da área de estudo, locais de amostragem e como e quais árvores com cicatrizes de fogo amostrar. Além disso, descrevemos a preparação e datação de amostras de cicatrizes de fogo que são feitas em laboratório. Finalmente, descrevemos análises básicas e resultados relevantes, incluindo exemplos de estudos que reconstruíram padrões históricos de incêndios. Esses estudos permitem entender a frequência histórica de incêndios, mudanças nessas frequências relacionadas a fatores antropogênicos e análises de como o clima influencia a ocorrência de incêndios ao longo do tempo. A descrição desses métodos e técnicas deve fornecer uma maior compreensão dos estudos da história do fogo que beneficiará pesquisadores, educadores, técnicos e estudantes interessados neste campo. Esses métodos detalhados permitirão que novos pesquisadores neste campo, um recurso para iniciar seu próprio trabalho e alcançar maior sucesso. Este recurso proporcionará uma maior integração dos aspectos dos anéis de árvores em outros estudos e levará a uma melhor compreensão dos processos naturais com os ecossistemas florestais.

Introdução

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Os incêndios florestais, desencadeados por causas naturais ou antrópicas, são considerados um dos fatores de perturbação ecológica mais comuns que influenciam os ecossistemas terrestres1. Por exemplo, o fogo e, mais especificamente, os regimes de fogo, influenciam a composição e a estrutura das espécies de plantas2. O fogo também é um processo fundamental que liga os ciclos biogeoquímicos e a variabilidade climática 3,4. Em algumas áreas, o fogo contribui para a degradação e o desmatamento, enquanto em outras áreas, o fogo é fundamental para a regeneração e sustentação de estruturas florestais abertas 5,6. Como resultado, entender o papel ecológico dos incêndios florestais é essencial para programas de manejo e conservação.

Os regimes de fogo são definidos como o padrão de eventos de fogo ao longo do tempo caracterizado pela frequência e sua variabilidade em tipo, extensão, intensidade, sazonalidade e gravidade 7,8. Os regimes de incêndios florestais podem ser estudados por meio de observação direta, relatórios, imagens de satélite, história oral, estrutura etária e composição de espécies, e por meio do uso de métodos dendrocronológicos9. A dendrocronologia usa anéis de árvores, datados com precisão anual, para estudar eventos climáticos e ecológicos10. Um dos ramos da Dendrocronologia é a reconstrução da história do fogo ou Dendropirocronologia, que usa anéis de árvores para determinar os padrões espaciais e temporais de incêndios passados e contemporâneos, reconstruindo assim o regime de fogo dentro de uma área de estudo11,12. Os métodos dendrocronológicos fornecem vantagens de precisão e resolução em comparação com outros métodos de datação, pois permitem a datação de eventos ecológicos, com precisão anual a intraanual (ou seja, sazonal), em longas escalas temporais, às vezes até vários milhares de anos13,14.

As reconstruções da história do fogo também são críticas para entender como os padrões gerais de circulação climática em escalas regionais influenciaram a propagação do fogo. Essas análises da relação clima-fogo são novas porque fornecem informações sobre como o clima influencia as frequências de incêndios por longos períodos de tempo, o que não é possível com os registros climáticos instrumentais modernos4. A fim de facilitar a reconstrução de histórias de incêndios, fornecemos um protocolo de campo e laboratório que descreve métodos e técnicas dendrocronológicas que permitirão que pesquisadores, professores, técnicos e estudantes interessados neste campo de estudo iniciem seus próprios projetos e estudos.

Neste protocolo, fornecemos as ferramentas para desenvolver uma maior compreensão e respostas a diferentes questões ecológicas no campo da ecologia florestal, tais como: 1) O que é o regime de fogo? 2) Os regimes de fogo mudaram nas últimas décadas ou as frequências de fogo continuaram sem mudanças significativas? ou 3) Houve mudanças atribuídas à influência antrópica? 4) Como os padrões de frequência de incêndio estão relacionados à variabilidade climática?

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Protocolo

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1. Estratégia de amostragem

  1. Determinando a área de estudo
    1. Geralmente, as áreas florestais são extensas (centenas ou milhares de hectares), portanto, selecione uma área de estudo que atenda aos objetivos, que neste caso, é determinar o histórico de incêndios e sua variabilidade ao longo do tempo (Figura 1). Limite a área de estudo apenas às áreas que contêm árvores com cicatrizes de fogo que serão a unidade de amostragem. O reconhecimento da área de estudo geralmente pode ser facilitado usando drones e tecnologias de vídeo, que fornecem visualizações da paisagem maior, economizando tempo e dinheiro.
    2. Dentro de uma área de estudo, identifique possíveis locais de amostragem que sejam idealmente semelhantes em tamanho, a fim de facilitar as comparações. Os locais de amostragem podem variar em tamanho, variando de grandes áreas (>50 ha) a locais menores (5–50 ha) ou parcelas (<5 ha), dependendo da área de estudo, disponibilidade de árvores com cicatrizes de fogo e objetivos do estudo. O número de locais dependerá, obviamente, da variabilidade, mas, em geral, mais de um local é sugerido. A topografia e o tipo de floresta dentro de cada local devem ser representativos de um ecossistema maior para permitir a extrapolação dos resultados9.

Ecossistema de montanha; paisagem de pinhal; comparação de vegetação; estudo ecológico.
Figura 1: Florestas de Pinus hartwegii . (A) Variabilidade topográfica do local em termos de declividade, cobertura florestal, barreiras orográficas, combustível, entre outros. (B) Perspectiva mais ampla da paisagem sobre as condições do terreno e da floresta, variáveis que influenciam o comportamento do fogo e a seleção dos locais de estudo. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

  1. Estratégia de amostragem (seleção do local dentro de uma área de estudo)
    1. Dentro da área de estudo, selecione um método de amostragem local, seja aleatório, sistemático ou seletivo15. Isso dependerá dos objetivos do estudo, disponibilidade de pessoal e recursos financeiros.
    2. Normalmente, para reconstruir o histórico de incêndios, use amostragem seletiva. Ou seja, dentro da área de estudo, selecione locais que contenham árvores com cicatrizes de fogo.
    3. Usando essa estratégia de amostragem, selecione locais onde há evidências de que ocorreram incêndios e foram registrados como cicatrizes de incêndio. Áreas que mostram sinais de incêndios recentes, como árvores queimadas ou recentemente mortas pelo fogo, mas não têm evidências de cicatrizes de fogo anteriores, não são adequadas para a reconstrução de regimes de fogo, mas são frequentemente confundidas com locais adequados (Figura 2A).
      NOTA: Se o objetivo fosse medir os danos causados pelo fogo à regeneração, seu efeito nas taxas de crescimento ou avaliar a recuperação dessas florestas após o incêndio, esses tipos de áreas seriam, sem dúvida, ideais. No entanto, como o objetivo é determinar o histórico de incêndios e sua variabilidade ao longo do tempo, são necessários locais onde as árvores mostrem sinais (cicatrizes) de danos anteriores causados pelo fogo, mas tenham começado a cicatrizar (Figura 2B).
    4. Examine a área de estudo e localize um local com numerosas (>10) árvores de vida longa e evidências de cicatrizes de fogo (Figura 2C). Registre a localização (coordenadas GPS) de todas as árvores com cicatrizes de fogo usando as de pontos para delinear o limite do local de estudo.
    5. Mapeie a superfície espacial do local em um Sistema de Informações Geográficas ou outro software de mapeamento para garantir que os locais tenham tamanho semelhante.
    6. Em particular, dentro de cada local, localize as árvores com cicatrizes de fogo de vida mais longa para permitir a reconstrução do histórico de incêndios do local o mais longe possível (um ou vários séculos no passado) e uma maior compreensão da variabilidade da frequência do fogo durante esse período de tempo.

Impacto e recuperação de incêndios florestais; mostrando floresta queimada, área de rebrota e análise de anéis de árvores.
Figura 2: Locais de estudo com e sem potencial para reconstrução do histórico de incêndios. (A) Floresta de pinheiros que foi afetada (queimada) por um incêndio recente, mas as árvores não mostram evidências de cicatrizes; Esses locais não são úteis para esse tipo de estudo porque não possuem árvores com cicatrizes de fogo. (B) Floresta de pinheiros com evidências de incêndios passados, as árvores têm seção carbonizada visível na base do tronco na forma de um triângulo, conhecido como "cara de gato", formado à medida que a árvore se cura após repetidos eventos de incêndio. Considera-se que esses locais têm potencial para a reconstrução do histórico de incêndios. (C) Vista de perto da base de uma árvore com cicatrizes de fogo que parece ter registrado vários incêndios. Cada uma das diferentes camadas representa uma cicatriz de fogo. Neste caso, 11 cicatrizes de fogo são visíveis. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

  1. Considerações gerais para amostragem (seleção de amostras de árvores dentro de sites)
    NOTA: A coleta de árvores com cicatrizes de fogo é uma das etapas mais importantes neste tipo de estudo.
    1. Uma vez que a área de estudo e os limites do local tenham sido determinados, comece a explorar o local selecionado a partir de um ponto conhecido, progrida gradualmente até cobrir todo o local. O objetivo do reconhecimento é fazer um inventário o mais completo possível de todas as árvores com cicatrizes de fogo, observando sua condição (árvore viva, obstáculo ou tronco), o número de cicatrizes de fogo, locais e acessibilidade (dificuldade em extrair a amostra de cicatriz de fogo da árvore). (Figura 3A,B).
    2. Com base nessas informações, determine quais árvores contribuiriam melhor para reconstruir o histórico de incêndios mais longo e completo daquele local. Colete pelo menos 10 árvores com cicatrizes de fogo de cada local, dando a maior prioridade às árvores com o maior número e cicatrizes de fogo mais bem preservadas9 (Figura 3B,D). Observe que nem todas as árvores com cicatrizes de fogo dentro de um local precisam ser amostradas. Na maioria dos casos, o número de incêndios registrados aumenta com o aumento do tamanho da amostra (número de árvores); no entanto, essa relação normalmente passa por 10 a 15 árvores16.
    3. Para ter a maior profundidade de amostra possível ao longo do tempo, faça esforços para coletar troncos e protuberâncias com cicatrizes de fogo, que são mais propensas a conter as cicatrizes de fogo mais antigas, bem como árvores vivas que terão cicatrizes de incêndios mais recentes.
    4. Evite coletar amostras de cicatrizes de fogo soltas ou altamente deterioradas que, quando cortadas, podem ser perdidas e quase impossíveis de remontar.
    5. Quando as árvores selecionadas tiverem o mesmo número de cicatrizes e robustez, considere amostrar as espécies com os anéis de crescimento mais claros, o que facilitará a datação das cicatrizes9.
    6. Antes de coletar qualquer amostra, desenvolva uma folha de dados de campo que permita reunir as informações mais relevantes de cada amostra e local, incluindo as seguintes informações17.
      1. Use folhas de dados de campo que incluam informações gerais, como: nome e código da área de estudo (de preferência três letras, por exemplo, Cuenca Río Nazas, CRN), número do local, número da amostra, condição da amostra (sólida, seccionada, podre), data de coleta e coletor.
      2. Determine a descrição do microsite (seco, úmido, intermediário), inclinação e aspecto.
      3. Determine os atributos da árvore: Espécie, diâmetro, altura, condição (viva, obstáculo, tronco, toco).
      4. Determine a localização geográfica: Coordenadas (UTM e em graus), elevação.
      5. Determine a descrição da amostra: Altura e lado da amostra no tronco, número de amostras coletadas, número de peças/amostra, número de cicatrizes/amostra visíveis, exposição das cicatrizes.
      6. Tire fotos de amostra de campo e/ou desenho: Essas informações documentarão a forma da amostra de cicatriz de incêndio e o número de seções caso partes da amostra sejam desalojadas e precisem ser remontadas posteriormente. Isso ajudará em sua restauração (colada e preparada) em laboratório. Desenhar dentro da folha de dados geralmente é útil porque permite anotações.
  2. Coleta de amostras (coleta de árvores com cicatrizes de fogo)
    1. Depois de determinar quais árvores serão amostradas, mas antes de iniciar a extração da amostra de cicatriz de fogo, examine a área ao redor da árvore. Este exame pode revelar galhos, pedras soltas ou outros problemas de segurança que podem precisar ser resolvidos antes da ignição da motosserra, a fim de fornecer um ambiente de trabalho seguro.
    2. Para extrair cicatrizes de fogo de tocos ou troncos, faça seções transversais completas (Figura 3C). No entanto, para extrair amostras de protuberâncias e árvores vivas, pode ser necessário cortar seções transversais parciais (Figura 3A, D). Quando possível, enfatize a amostragem de árvores mortas para minimizar os danos às árvores vivas18. A principal ferramenta para amostragem é uma motosserra, com pelo menos uma barra de 20 polegadas (por exemplo: barra de 18 a 24 polegadas) para permitir a extração de amostras de árvores pequenas e grandes. Também é recomendável ter peças extras do equipamento durante as amostragens, para que a amostragem de campo não seja atrasada se ocorrer falha mecânica.
    3. Ao escolher o lado e a altura da amostra de cicatriz de fogo a ser extraída, considere o lado e/ou altura com o maior número e melhor preservado de cicatrizes de fogo visíveis. Muitas vezes, o número de cicatrizes de fogo é maior mais próximo do solo12 (Figura 3A,B). As cicatrizes de fogo geralmente podem ter vários metros de altura e as cicatrizes observadas na parte superior podem não ocorrer na base do tronco (Figura 3B). Nesses casos, será necessário coletar várias amostras de uma única árvore, incluindo amostras da base e da parte superior, a fim de capturar um registro histórico de incêndio o mais completo possível dessa árvore. No entanto, coletar cicatrizes de fogo na base costuma ser mais difícil e perigoso, principalmente ao cortar a seção transversal usando uma motosserra pesada. Além disso, cortar mais baixo na árvore pode exigir ajoelhamento, o que pode dificultar uma evacuação rápida do local, se necessário.
    4. Antes de começar a cortar a árvore, certifique-se de tomar todas as precauções de segurança necessárias, incluindo equipamentos de proteção adequados, como luvas, capacete, proteção auditiva, polainas e sapatos adequados.
    5. Uma vez que a árvore com cicatrizes de fogo tenha sido selecionada junto com a altura e o lado de onde a amostra será extraída, tenha uma pessoa adicional por perto vigiando de perto a árvore, pronta para alertar o serrador caso a árvore comece a cair. Certifique-se de que essa pessoa adicional e o serrador tenham uma maneira não verbal / não visual de se comunicar, como um toque no ombro, em caso de emergência. Além disso, certifique-se de que ambas as pessoas tenham uma estratégia de evacuação pré-determinada e uma zona de segurança antes de iniciar qualquer corte.
    6. Depois de selecionar a árvore e o lado com o melhor registro, e as precauções de segurança necessárias, extraia a amostra de cicatriz de fogo de uma árvore viva ou morta em pé.
      1. Primeiro, corte uma seção transversal parcial da árvore 9,19. Para fazer isso, faça um corte horizontal ao longo da seção transversal de um lado do tronco com cicatrizes de fogo (Catface) que se estende da casca até o centro da árvore e corta todas as cicatrizes que precisam ser extraídas (Figura 3D).
      2. Depois de fazer o primeiro corte horizontal, faça um segundo corte paralelo horizontal 2 a 3 cm acima ou abaixo do primeiro corte (Figura 3D). Quanto mais fino o corte, menos danos ele causará à árvore; no entanto, a espessura dependerá de quão sólida é a árvore. Se a árvore estiver muito deteriorada, a amostra deve ser mais espessa (>3 cm) para proporcionar maior estabilidade.
      3. Depois de fazer os dois cortes horizontais no tronco, faça dois cortes de imersão, um na parte de trás e outro na frente da árvore em direção ao centro da árvore, a fim de remover a seção transversal da árvore. Faça o corte de imersão usando a ponta da lâmina de serra para entrar na árvore no ponto onde terminam os dois cortes horizontais paralelos. Os cortes de imersão devem cortar qualquer madeira que esteja segurando a seção transversal da árvore, permitindo assim que a seção transversal seja extraída (Figura 3E, F).
        NOTA: Inicie o corte de imersão colocando a barra da motosserra em um ângulo de 45° em relação ao tronco da árvore (Figura 3E), no final dos dois cortes horizontais paralelos. Comece o corte com a ponta superior da barra, cortando lentamente na árvore usando um movimento ascendente para evitar que a serra recue. Uma vez iniciado o corte e a lâmina penetrada na árvore, a barra pode ser colocada na posição horizontal (Figura 3F) para penetrar mais profundamente na árvore. Começar em um ângulo de 45 graus permite um início mais seguro do corte. Se o início do corte for tentado a partir de uma posição horizontal em relação ao tronco, a lâmina da motosserra saltará para longe da árvore com grande força e poderá causar ferimentos.
      4. Extraia a amostra (Figura 3G).
      5. Rotule a amostra usando o código do site, o número da árvore e o número da amostra (por exemplo, a primeira amostra do CRN do site seria rotulada como CRN-01-a. Número da árvore (1, 2, 3, ...) e número da amostra, este último é indicado por letras, a, b, c, etc.) (Figura 3H).
      6. Tire uma foto da amostra no campo; Isso permite capturar o estado físico da amostra no momento da extração, incluindo a forma, número de peças (se tiver sido dividida em várias partes), condição da amostra, rótulo da amostra caso seja apagada, etc. Se a amostra se dividir em várias partes quando extraída, reconstrua a amostra da melhor maneira possível, incluindo todas as peças, e marque cada peça com um marcador.
      7. Para facilitar a reconstrução da amostra, marque onde as peças se juntam desenhando linhas perpendiculares através das peças adjacentes. Cada uma dessas peças deve ser rotulada individualmente com o local e o ID da árvore, além de um número exclusivo para cada peça individual. Portanto, se as peças da amostra forem misturadas, essas informações complementarão a foto e facilitarão a determinação de como cada peça dentro da amostra é organizada17. Um desenho em campo no momento da extração também pode facilitar essa reconstrução. A vantagem de um desenho é que ele permite anotações e, assim, rotular peças individuais dentro do desenho.
      8. Por fim, use fita isolante ou filme plástico para prender a amostra da cicatriz de fogo e todas as peças individuais o mais próximo possível do arranjo original. Isso é particularmente importante para amostras de cicatrizes de fogo com um certo grau de deterioração ou podridão. Envolver firmemente a amostra também protegerá a amostra enquanto ela é transportada para o laboratório17 (Figura 3I).
      9. Embora a maioria dos estudos de reconstrução de incêndio utilize seções transversais parciais ou completas, é importante mencionar que outra alternativa, embora não muito utilizada, é o uso de núcleos de incremento. Este tipo de amostragem só é possível em árvores vivas ou mortas sólidas e tendo em conta as considerações de extração indicadas na figura 4.

Amostragem de árvores para dendrocronologia, mostrando técnicas de extração de motosserra e núcleo, estudo florestal.
Figura 3: Processo de amostragem de cicatriz de fogo. (A) Uma árvore com cicatrizes de fogo é selecionada e (B) uma visão de perto do rosto do gato (áreas com cicatrizes de fogo expostas na base da árvore) mostra inúmeras cicatrizes de fogo e seria um exemplo de uma árvore que poderia ser selecionada para amostragem. (C) Extração de uma amostra com cicatrizes de fogo de um tronco. No caso de toras, a extração da seção parcial ou completa é mais fácil porque o corte pode ser feito verticalmente. No caso de árvores vivas e obstáculos, o processo é mais difícil e inclui as seguintes etapas: (D) para extrair cicatrizes de fogo de árvores vivas, o primeiro passo é selecionar a face com os registros mais claros e fazer dois cortes horizontais na base do tronco da árvore. (E, F) Para extrair a amostra, execute um corte de imersão, onde a ponta da motosserra é empurrada verticalmente ao longo da extremidade traseira dos dois cortes horizontais, da casca em direção ao centro da árvore para quebrar a amostra, (G) a amostra é então extraída e (H) rotulada (área de estudo, local e número da árvore, número da amostra, coordenadas) e, finalmente, (I) a amostra é embrulhada em plástico para evitar danos enquanto é transportada para o laboratório. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Análise de danos causados por incêndios em árvores; Diagrama de crescimento do anel mostrando a identificação da cicatriz de fogo na seção transversal.
Figura 4: Amostragem de árvores com cicatrizes de fogo extraindo núcleos de crescimento (núcleos de incremento) com uma broca Pressler. Para executar com sucesso esta técnica de amostragem, é importante considerar o ângulo da extração em relação à cicatriz. 1) O núcleo da amostra que atravessa a cicatriz de fogo estará incompleto porque todos os anéis após a cicatriz estarão faltando, 2) no segundo núcleo os primeiros anéis após a cicatriz também podem estar faltando, mas 3) idealmente um terceiro núcleo terá todos os anéis de crescimento e permitirá a identificação e datação da cicatriz de fogo para o ano exato e 4) um quarto núcleo longe da cicatriz de fogo, Portanto, com todos os anéis de crescimento serão obtidos, mas não servirá para identificar e datar do incêndio. No entanto, este último pode servir como uma cronologia de referência para a árvore. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

2. Preparação de amostras em laboratório

  1. Assim que as amostras de cicatrizes de fogo chegarem ao laboratório, desembale-as cuidadosamente, separando as seções transversais de uma peça daquelas que consistem em várias peças.
  2. Restaure amostras com várias peças. Este procedimento consiste em identificar todas as peças que fazem parte da amostra e colar as diferentes peças (usando cola branca para madeira). Se necessário, use as fotografias tiradas em campo para determinar o arranjo de cada peça individual.
  3. Em amostras altamente deterioradas devido à podridão, a aplicação de cola pode não ser suficiente para criar a robustez necessária nos processos de lixamento/polimento e datação. Para criar a estabilidade necessária, monte essas amostras. Ou seja, depois de montar todas as partes dessas amostras, monte todas as peças individuais da amostra em uma superfície de madeira (por exemplo, madeira compensada), cole todas as peças da amostra usando um grampeador mecânico durante o processo de colagem, se necessário17.
  4. Após a conclusão do processo de preparação, seque as amostras ao ar livre à sombra por 3 a 5 dias. Não seque as amostras diretamente ao sol, pois a perda repentina de umidade pode fazer com que a amostra se parta e quebre.
  5. Depois que as amostras estiverem secas, corte amostras mais grossas (>3 cm) com uma espessura de 2 a 3 cm para facilitar o manuseio ao microscópio e ao sistema de medição.
  6. Lixe/polir todas as amostras usando diferentes grãos de lixa, de 40 a 1.200 grãos. Comece com o menor número (mais grosso) de grãos para remover as partes cortadas mais ásperas e continue lixando com grãos de número progressivamente maior (mais finos) até que uma superfície uniforme seja alcançada e as estruturas das células dos anéis das árvores sejam claramente visíveis ao microscópio. Isso permitirá a identificação da posição da cicatriz de fogo dentro do anel anual (Figura 5).

Seção transversal dos anéis das árvores, gráfico dendrocronológico, indicando padrões de crescimento e dados climáticos históricos.
Figura 5: Amostra de Pinus hartwegii com cicatrizes de fogo após preparação ou lixamento. A contagem inicial de anéis de árvores marcada por pontos azuis indica a idade da amostra (121 anos). Os anéis anuais datados são mostrados em preto (1891–2011). A datação direta é possível em amostras coletadas de árvores vivas onde o ano do anel mais externo é conhecido (2011 neste caso), os anéis são claros e não há problemas de crescimento (anéis ausentes e falsos) ou tais problemas podem ser facilmente distinguidos. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

3. Datação por anéis de árvores

  1. Conte os anéis de crescimento em cada amostra para determinar a idade, começando do centro em direção à casca. Marque a cada período de 10 anos com um ponto, 50 anos com dois pontos e três pontos para indicar a cada 100 anos20.
  2. Determine o ano exato de formação de cada um dos anéis anuais comparando os padrões de crescimento20.
  3. Em amostras de árvores vivas jovens, a data do anel mais externo (adjacente à casca) é conhecida porque é o ano em que a amostra foi coletada. Nesse caso, date diretamente na amostra, contando os anéis de fora (casca) em direção ao centro da amostra. Por exemplo, se a amostra foi coletada nos últimos meses de 2011, o crescimento desse ano já estará quase totalmente completo, portanto, a data deste último anel externo será 2011. Comece a contagem regressiva a partir deste anel e marque a data dos anéis subsequentes até o anel mais interno (Figura 5). Como mencionado anteriormente, marque o início de cada década usando um ponto, dois pontos para o quinquagésimo ano e três pontos para cada século.
  4. Para árvores vivas de vida mais longa, desenvolva um gráfico de crescimento ou gráficos de esqueleto para cada amostra e compare os padrões de crescimento entre as árvores. Para obter mais detalhes sobre como criar um gráfico de esqueleto, consulte Stokes e Smiley20. A sincronia (de anéis finos e largos) entre diferentes árvores é uma indicação de que não há problemas de crescimento (anéis falsos ou ausentes). Portanto, é possível atribuir datas (anos civis) aos anéis da mesma forma que foi feito com as árvores vivas.
  5. Algumas amostras de cicatrizes de fogo podem não mostrar padrões de crescimento sincronizados com outras árvores, isso se deve a supressões de crescimento (anéis muito pequenos) que podem levar à falta de anéis (ou seja, anos civis em que a árvore não adicionou madeira a essa parte da árvore) em anos específicos e que não foram considerados na contagem. Por outro lado, é possível ter "anéis falsos". Um anel falso é um anel de árvore que aparece como dois anéis, mas na verdade está associado a um único ano civil. Isso é causado quando a árvore está estressada devido à seca da estação e começa a colocar madeira tardia em preparação para interromper o crescimento apenas para reiniciar o crescimento regular após receber umidade suficiente. Determine qual desses dois problemas está impedindo a falta de sincronia comparando cada anel individual entre a amostra não sincronizada e uma amostra que não registrou problemas de crescimento.
  6. Uma vez identificado o problema, corrija a contagem de anéis de árvores na amostra não sincronizada e seu gráfico de crescimento. Repita esse procedimento para todas as amostras não sincronizadas.
  7. Para datar todas as árvores vivas, desenvolva um gráfico médio comumente chamado de "cronologia mestra", que é a média de todos os gráficos de esqueleto individuais e indica o padrão de crescimento do local. Para obter mais detalhes sobre como criar uma cronologia Master, consulte Stokes e Smiley20.
  8. Depois que as árvores vivas com um anel de árvore mais externo conhecido forem datadas, comece a datar as árvores mortas, onde o anel mais externo é desconhecido. Para fazer isso, comece criando um gráfico de esqueleto para cada amostra de árvore morta, compare o gráfico de esqueleto de cada árvore morta com a cronologia mestre derivada de árvores vivas (datada cruzada) 20 . A chave para combinar os padrões de crescimento dos anéis das árvores entre as árvores mortas e a cronologia principal é combinar o padrão dos anos com o crescimento suprimido (pequenos anéis das árvores). Por definição, pequenos anéis de árvores são devidos a um padrão climático que resulta em falta de umidade. Como as secas são experimentadas e registradas por todas as árvores, esse padrão comunal será refletido nos padrões de anéis de árvores de todas as árvores na área de estudo.
  9. Quando o padrão de crescimento da árvore morta corresponder perfeitamente ao gráfico de cronologia principal, determine o ano civil em que a árvore morreu. Ou seja, o anel mais externo da amostra corresponderá aos anos em que a árvore morreu, mas apenas se a casca ainda estiver presente. Sem a casca, é impossível saber o ano em que a árvore morreu, embora ainda seja possível datar o resto dos anéis de árvores na amostra.
  10. Nos casos em que as árvores mortas não estão perfeitamente sincronizadas com a cronologia principal, identifique o problema (identifique anéis ausentes e/ou falsos) e faça os ajustes apropriados, seguindo o mesmo procedimento usado para árvores vivas.
  11. Uma vez que cada amostra de cicatriz de fogo tenha sido pré-datada (datada preliminarmente), meça a largura de cada anel de árvore individual ao longo de uma linha perpendicular ao longo da seção transversal usando um sistema de medição (por exemplo, Velmex com uma precisão de 0,001 mm)21. Aqueles que não possuem um Velmex, podem usar um scanner de alta resolução. Ou seja, as medições e datações dos anéis das árvores também podem ser feitas usando imagens digitalizadas das seções transversais e um software como o CDendro / CooRecorder. As medidas das larguras dos anéis das árvores serão usadas para verificar a qualidade da datação estatisticamente com o programa COFECHA22. Isso é recomendado para validar a qualidade da datação.
  12. Se houver uma cronologia anterior desenvolvida na região de estudo com base nos anéis de árvores anuais que foram verificados estatisticamente, use essa cronologia ou série mestre para apoiar a datação de amostras de cicatrizes de fogo.

4. Datação por cicatriz de fogo

  1. Após a conclusão da datação dos anéis de árvores em cada amostra, identifique todas as cicatrizes de incêndio dentro da amostra e determine o ano em que o incêndio ocorreu (Figura 6A).

Diagrama de análise de anéis de árvores; datação de anéis de crescimento, dendrocronologia; seções de close-up com marcações.
Figura 6: Posição da cicatriz de fogo e sazonalidade dentro do anel de árvores e ano civil correspondente. O painel A é um exemplo de uma seção transversal com cicatrizes de fogo individuais indicadas pela seta vermelha e precedidas pelo ano em que cada incêndio ocorreu entre 1902 e 2003. Os painéis B, C e D mostram exemplos ampliados de cicatrizes de fogo no lenho dormente (D), no início do lenho (EE) e no meio do início (ME) dentro do anel de árvores anual, respectivamente. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

5. Determinando a sazonalidade da cicatriz de incêndio

  1. Use a posição da cicatriz de fogo dentro do anel de árvore anual para determinar a estação em que o fogo ocorreu. Em geral, atribua a localização de cada cicatriz de fogo em uma das seguintes categorias (Figura 6B) dentro do anel de árvores: EE (parte inicial da madeira inicial), ME (parte do meio da madeira inicial), LM (parte final da madeira inicial), L (madeira tardia) e D (dormência ou limite do anel) 23 , 18 .
  2. Atribua cicatrizes de fogo que ocorrem durante o período de dormência (entre os limites do anel), ao início da madeira precoce do próximo ano (incêndios de primavera), a menos que outras amostras tenham cicatrizes de fogo na seção de madeira tardia do anel de árvores 24,25,26. As categorias de sazonalidade também podem ser agrupadas em primaveras (D + EE) e verão (ME + LE + L)11.
    NOTA: O agrupamento dessas categorias pode variar de acordo com a região geográfica e o tipo de floresta.

6. Análise dos dados

  1. Para analisar os dados de cicatrizes de incêndio, primeiro construa um banco de dados de histórico de incêndios usando uma planilha, onde cada amostra é uma linha e cada coluna é uma variável associada a essa amostra. Considere incluir os campos a seguir para cada amostra.
    1. Inclua o nome científico da árvore: gênero e espécie.
    2. Incluir o número da amostra: O número designado para a amostra durante a coleta de campo, por exemplo, CRN01a (Cuenca Río Nazas, árvore 01, amostra a).
    3. Inclua o ano: Esta seção inclui duas datas, ano do anel mais interno (ou central) e anel mais externo (mais próximo da casca). É importante indicar quando o primeiro anel corresponde à medula e se o anel mais externo é adjacente à casca, o que indica a data em que a amostra morreu ou parou de gravar. Essas informações são exigidas pela maioria dos programas usados para a análise do histórico de incêndios.
    4. Inclua a data do anel mais interno.
    5. Inclua a data do toque mais externo.
    6. Inclua a medula (Sim ou Não).
    7. Lista de todos os anos e estações de cicatrizes de fogo. Por exemplo: 1902EE, indicaria que um incêndio foi registrado na primeira parte da madeira primitiva no ano de 1902 (Figura 6C).
  2. Carregue o arquivo de histórico de incêndio no Sistema de Análise e Exploração de Histórico de Incêndios (FHAES) Versão 2.0.0-SNAPSHOT27. Se o programa não estiver disponível, baixe-o usando este link: https://www.frames.gov/partner-sites/fhaes/fhaes-home/.
    1. Abra o programa. Haverá três opções: Criar um novo arquivo FHX, Carregar arquivos FHX existentes e Executar análise de época sobreposta.
    2. Selecione a primeira opção: Criar um novo arquivo FHX. Uma nova janela chamada Gravador de Histórico de Incêndio será aberta e fornecerá as seguintes opções: Dados, Metadados, Resumo e Gráficos.
    3. Selecione Dados para selecionar as amostras carregadas no momento e clique no sinal de cruz verde para adicionar uma nova amostra a esse conjunto de dados.
    4. Uma nova janela será aberta solicitando: Nome da amostra, Primeiro ano (o anel mais interno corresponde à medula ou não?), Ano passado (o ano corresponde à casca ou não?). Depois que essas informações gerais forem fornecidas, clique em OK para continuar.
    5. A janela com as informações gerais que foram adicionadas agora está ativada e inclui três campos: Tipo de Evento, Temporada de Eventos e Ano do Evento. Comece a adicionar as informações específicas, incluindo cada evento de incêndio, à primeira amostra. Clique em Adicionar evento para adicionar informações para cada um dos três campos.
    6. As informações necessárias para cada um dos campos são: Em Tipo de Evento , selecione Cicatriz de Fogo, em Temporada de Eventos , selecione a posição da cicatriz de fogo dentro do anel de árvores e, no Ano do Evento , inclua o ano civil em que o incêndio ocorreu. Comece do registro mais antigo para o mais recente.
    7. Em Adicionar evento, adicione o próximo evento de disparo até que o último disparo dentro dessa amostra tenha sido adicionado.
    8. Depois de terminar o exemplo, salve o arquivo de acordo com o nome do site e a extensão FHX (por exemplo: CRN. FHX), preferencialmente na mesma pasta do programa FHAES, quando tiver a opção de salvar. Você será notificado de que o arquivo foi salvo com sucesso, a menos que haja um problema com o arquivo, caso em que essa mensagem não aparecerá. Nesse caso, o problema precisará ser corrigido antes de continuar.
    9. Para adicionar as informações para o novo exemplo, clique em Adicionar um novo exemplo a este conjunto de dados e forneça as informações para o novo exemplo.
    10. Clique em Ok para continuar.
    11. Isso ativa uma nova janela para adicionar informações sobre cada incêndio na amostra. Siga o mesmo procedimento para adicionar todas as amostras de cicatrizes de incêndio ao arquivo. Salve as informações sempre que uma nova amostra for adicionada e verifique se ela foi salva corretamente observando a mensagem de que o arquivo FHX foi salvo com êxito.
    12. Se não for possível adicionar todas as informações em uma sessão, continue trabalhando no banco de dados mais tarde. Para fazer isso, abra o programa FHAES e clique em Carregar arquivo(s) FHX existente(s). Selecione o arquivo para continuar trabalhando. Clique em Abrir e uma nova janela deve ser aberta com os dados do exemplo. Selecione Editar arquivo localizado no menu acima, que deve abrir uma nova janela Gravador de histórico de incêndios-CRN.FHX com o arquivo; A partir daqui, continue inserindo as informações que ainda são necessárias.
    13. Para finalizar o arquivo, adicione as informações que podem ser importantes como parte dos Metadados. Essas informações podem incluir Resumo e Gráficos, que foram gerados com esse arquivo. Outra opção para análise de histórico de incêndios e gráficos é o novo software "burnr in R"28.
  3. Gerando um gráfico de histórico de incêndios. Abra o programa FHAES e abra o arquivo criado usando o banco de dados descrito acima (CRN. FHX). Selecione a opção Gráfico e o histórico do incêndio pode ser visto graficamente.
  4. Gere estatísticas descritivas do histórico de incêndios com base no ano e na estação em que os incêndios ocorreram. Semelhante aos processos usados para criar os gráficos, abra o arquivo no FHAES e selecione Análise > Executar Análise > Aplicar. No lado direito da tela do programa, uma nova janela será aberta (resultado da análise FHAES) exibindo o Resumo da Análise de Intervalo e o Resumo da Sazonalidade. As estatísticas descritivas mais importantes são: intervalo médio de disparo (MFI), intervalos mínimo e máximo, intervalo médio de disparo por amostra e o intervalo de probabilidade mediana de Weibull (WMPI) ou recorrência de incêndio. Esta última é uma medida de distribuição central usada para modelar a distribuição assimétrica dos intervalos de disparo e para expressar intervalos de recorrência em termos probabilísticos29,30.
  5. Para cada estatística, considere três filtros: 1) todas as cicatrizes, 2) filtro de 10%, que são anos de fogo registrados como cicatrizes por 10% ou mais das amostras, e 3) filtro de 25%, que são anos de fogo registrados como cicatrizes por 25% ou mais das amostras. O último filtro permite determinar os intervalos dos incêndios mais extensos30.
  6. Em relação à sazonalidade do incêndio, diferentes parâmetros são exibidos, sendo o mais importante o número e a porcentagem de cicatrizes registradas para cada categoria intra-anel. Da mesma forma, o número e a porcentagem de incêndios registrados nas estações de primavera e verão são fornecidos11.

7. Análise do fogo climático

  1. Abra o programa FHAES e selecione Executar Análise de Época Sobreposta (SEA).
  2. Para esta análise, use dois arquivos: 1) Arquivo de série temporal contínua e 2) Arquivo de lista de eventos. O primeiro arquivo refere-se aos dados climáticos ordenados em coluna (por exemplo: Precipitação, Temperatura, PDSI, ENSO, etc.) e o segundo arquivo lista os incêndios reconstruídos ordenados dentro de uma coluna, ambos os arquivos devem estar em formato de texto (.txt).
  3. Carregue cada um desses arquivos em seus formatos apropriados.
  4. Ao executar a análise SEA, é possível modificar o número de anos anteriores e posteriores aos anos de incêndio na janela Simulação e estatísticas. No entanto, é altamente recomendável manter os parâmetros padrão.
  5. Na parte inferior, clique em Executar para executar a análise.
  6. Isso gera as informações resumidas; a partir daí, clique em Gráfico para criar os resultados que são exibidos automaticamente como gráficos de barras.
  7. Interprete estes gráficos: no eixo X "0" representa o ano do incêndio, valores negativos e positivos indicam anos antes dos incêndios e depois do incêndio. Os intervalos de confiança em 95, 99 e 99,9% são apresentados na forma de linhas acima e abaixo do eixo médio, expressando a significância da análise.
  8. Salve a saída no formato PNG ou PDF.
  9. Com base nessa análise, é possível avaliar a influência da variabilidade climática na ocorrência de incêndios ao longo do tempo, incluindo as condições climáticas durante os anos antes, durante e após os incêndios incluídos na análise. Para mais apoio na execução e interpretação dos resultados com FHAES, consulte o manual do usuário31.

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Resultados

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Quando um incêndio de superfície queima em uma floresta, os troncos das árvores de algumas árvores são frequentemente danificados, causando ferimentos que posteriormente cicatrizam (Figura 7A). Essas cicatrizes se formam quando o fogo é intenso o suficiente ou tem um tempo de permanência longo o suficiente para penetrar na casca e matar parte do câmbio. Historicamente, esses incêndios ocorreram com frequência suficiente para evitar o acúmulo de combustíveis; portanto, a maioria desses incênd...

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Discussão

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Nos ecossistemas florestais, o fogo é um processo ecológico fundamental; Portanto, reconstruir regimes históricos de fogo é importante para entender a frequência, sazonalidade e variabilidade dos incêndios ao longo do tempo. Mudanças no regime histórico de incêndios podem levar a consequências não intencionais em relação à estrutura e saúde da floresta; portanto, essas informações são críticas no manejo florestal. Esta abordagem metodológica enfoca a importância de selecionar a área e os...

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Divulgações

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Os autores não têm nada a divulgar.

Agradecimentos

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

O projeto de pesquisa foi realizado graças ao financiamento através do projeto: Estudo da relação clima-incêndios no centro-norte do México, financiado pelo fundo SEP-CONACYT.

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
LixadeiraDewalt Dwp352vs-b3 3x21 PuLGPara lixar amostras
Botas de motosserra FornecedoresflorestaisNão há nenhuma característica específicahttps://www.forestry-suppliers.com/Search.php?stext=Chain%20Saw%20Boots
Motosserra ChapsForestry FornecedoresPGI 5-Ply Para-Aramidhttps://www.forestry-suppliers.com/Search.php?stext=Chain%20Saw%20Chaps
MotosserraStihl ou Husqvarna, por exemploMS 660Equipamento essencial para a recolha de amostras (Exemplo: barra de 18-24 polegadas)
ClinómetroForestry FornecedoresSuunto PM5/360PC com Escalas de Percentagem e Graushttps://www.forestry-suppliers.com/Search.php?stext=Clinometer
COFECHA Softwarehttps://www.ldeo.columbia.edu/tree-ring-laboratory/resources/software
florestaisbússolaSuunto MC2 Navigator Mirror Sightinghttps://www.forestry-suppliers.com/Search.php?stext=compass
trabalho de campo dendroecológicoPrograma onde as habilidades de namoro podem ser adquiridas ou aprimoradashttp://dendrolab.indstate.edu/NADEF.htm
fita de diâmetroFornecedores florestaisModelo 283D / 10M Tecido ou aço.https://www.forestry-suppliers.com/Search.php?stext=Diameter%20tape
Câmera digitalCANONEOS 90D DSLRPara tirar fotos do local e das amostras coletadas (https://www.canon.com.mx/productos/fotografia/camaras-eos-reflex)
Câmera digital para microscópioOLYMPUSDP27https://www.olympus-ims.com/es/microscope/dp27/
Fita isolante ou filme plástico para proteger amostrasuline.comhttps://www.uline.com/Product/Detail/S-6140/Mini-Stretch-Wrap-Rolls/
FHAEShttps://www.frames.gov/partner-sites/fhaes/fhaes-home/
FormatoNão há nenhuma característica específicaPara coletar informações de cada uma das amostras
CadernoPara fazer anotações sobre as informações do local de estudo
LuvasPara proteção de campo
Protecção auditivaSilvicultura FornecedoresNão existe qualquer característica específicahttps://www.forestry-suppliers.com/Search.php?stext=Hearing%20protection
MochilasNão existe qualquer característica específicaMochila forte para o transporte de amostras no campo
Óculos de segurançaSilvicultura FornecedoresNão existe qualquer característicaespecíficahttps://www.forestry-suppliers.com/Search.php?stext=Safety%20Glasses
LixaDe 40 a 1200 grãos
Software CDendro/ CooRecorderAs medições e datação dos anéis das árvores também podem ser feitas usando imagens digitalizadas das seções transversaishttps://www.cybis.se/forfun/dendro/
Software Measure J2XVersão 4.2ttp://www.voortech.dreamhosters.com/projectj2x/tringSubscribeV2.html
EstereomicroscópioOLYMPUSSZX10https://www.olympus-ims.com/en/microscope/szx10/
Mapa topográfico, mapaObtido de uma instituição pública ou gerado em uma primeira fase de pesquisa
EquipamentoVelmex Velmex, Inc.Precisão de 0,001 mmwww.velmex.com
Capacete de Incêndio FlorestalFornecedores FlorestaisNão há nenhuma característica específicahttps://www.forestry-suppliers.com/Search.php?stext=Wildland%20Fire%20Helmet
de cinta , Fornecedores da programa deSoftware de campo de campo grandes de cobertura do solo

Referências

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