Tomas Ferreira Domingues.

A Vila do Ipê Empreendimentos SA, de Ribeirão Preto mantem convênio com o Depto. de Biologia da FFCLRP/USP, coordenado por um docente do Núcleo Permanente do PPGBC/USP, de um onde financia duas bolsas de iniciação científica para serem desenvolvidos projetos na área de preservação permanente desta empresa vizinha a Estação Ecológica de Ribeirão Preto.

As florestas tropicais são um dos mais importantes sumidouros globais de carbono, compensando uma fração significativa das emissões antropogênicas globais de CO2. É portanto de extrema importância compreender o que impulsiona sua capacidade de absorver e armazenar carbono no futuro. Além de sua relevância fundamental para os ciclos globais de carbono e água, biodiversidade e populações humanas tradicionais, a floresta amazônica também é a única região tropical considerada como um "tipping point" do sistema climático. O impacto resultante ou a recuperação de perturbações que ocorrem na maior floresta tropical do mundo, como desmatamento, degradação florestal e, principalmente, mudança climática, dependerá fortemente da resposta fisiológica direta da floresta ao aumento de CO2 atmosférico (eCO2). No entanto, a falta de evidências sobre a resposta das florestas tropicais ao eCO2 faz com que os modelos do sistema terrestre geralmente projetem que os impactos das mudanças climáticas na floresta amazônica serão amortecidos pela fertilização com CO2 - o que é amplamente hipotético, dado o nosso conhecimento atual. Até o momento, o melhor método científico para avaliar as respostas de ecossistemas florestais ao eCO2 é a tecnologia Free-Air CO2 Enrichment (FACE). Mas experimentos FACE florestais anteriores ocorreram apenas em regiões temperadas e nunca em ecossistemas com alta biodiversidade. Esses experimentos FACE anteriores mostraram que a falta de nutrientes limita a resposta do ecossistema ao eCO2. Este pode ser o caso da floresta amazônica, uma vez que o fósforo é um nutriente limitante do solo em pelo menos 60 da área da bacia. No entanto, a hiperdiversidade de espécies vegetais encontradas nas florestas tropicais nos impede de supor que os resultados dos experimentos anteriores do FACE sejam prontamente aplicáveis à Amazônia. Neste projeto temático, aproveitamos a infraestrutura já financiada (BRL$32million do MCTI + BRL$30million do UK/FCDO) do programa AmazonFACE para investigar a seguinte questão geral: como o aumento do CO2 atmosférico afetará a ecologia da floresta amazônica, sua biogeoquímica, a biodiversidade que abriga e os serviços ecossistêmicos que fornece ? Este esforço de pesquisa será dividido em 6 subprojetos que investigam (1) se a assimilação líquida de carbono aumentará sob eCO2 (carbono) e, se assim for, se a resposta será sustentada durante um horizonte de tempo de 5 anos, (2) se esse estímulo na assimilação de carbono se traduz em aumento da biomassa nas parcelas experimentais, (3) se as respostas ao eCO2 são limitadas pelos nutrientes do solo, (4) mudanças nos fluxos de água, (5) representação das respostas com modelagem de vegetação baseada em características funcionais variantes, e (6) implicações socioambientais (através do uso dos resultados do experimento em políticas públicas), liderado por cientistas da UNICAMP e da USP. Solicita-se um orçamento geral de R$ 5,6 milhões + USD$ 778 mil, a ser executado em um período de 5 anos. Este projeto se beneficiará de esforços abrangentes de pesquisa preliminar para implementar e caracterizar as parcelas experimentais do AmazonFACE, incluindo identificação taxonômica e funcional da comunidade vegetal, medições de campo de NPP e biomassa, bem como atividades preliminares de modelagem e avaliações socioambientais. Também se beneficia de uma rede de cientistas internacionais do Reino Unido, Alemanha e EUA atuantes no projeto. O legado final esperado desta pesquisa será a redução de uma das principais incertezas que permeiam os modelos de vegetação, clima e sistema terrestre, que é a maneira como a Amazônia responderá ao eCO2 e às mudanças climáticas.

Forest ecosystems play a crucial role in the global carbon cycle and the global climate. Through photosynthesis and growth, forests across the globe are absorbing 30 of anthropogenic annual CO2 emissions, thus directly contributing to the mitigation of climate change. Besides their climate-regulating function, forests also provide a variety of additional ecosystem services. Tropical forests store the majority of global live biomass in forests and are considered as a biodiversity hotspot. Despite this important role tropical forests play in our climate system and society, there is increasing evidence that forests globally are under increasing pressure from climate change. How climate change impacts forests and their subsequent functions is, however, not fully understood, especially considering larger spatial and longer temporal scales. Deforestation and forest degradation account for about 12 of global anthropogenic carbon emissions, which is second only to fossil fuel combustion. This estimate is highly uncertain due to inadequate estimates of forest carbon stocks and is expected to range from 6 to 17. Carbon emissions are partly compensated for by carbon uptake from the regrowth of secondary forests and the rebuilding of soil carbon pools following afforestation. However, the global distribution of terrestrial carbon sinks and sources remains highly uncertain. Constraining the inaccuracy of these carbon estimates is essential to support effective forest management and future climate mitigation actions. The debate concerning a possible Amazon forest die-back, i.e catastrophic losses of forest cover and biomass, illustrates the growing concern that terrestrial ecosystems (and tropical forests in particular) might not be able to maintain uptake of anthropogenic emissions at the current rate. A better understanding of forest growth dynamics will improve our understanding of the carbon cycle and mechanisms responsible for terrestrial sources and sinks of carbon, reducing their uncertainties of magnitude and distribution. The responses of forests to elevated CO2, e[CO2], have not been tested in the Amazon or anywhere else in the tropics, and there is a compelling need to reduce this uncertainty. A Free Air CO2 Enrichment (FACE) experiment is the most direct and robust scientific approach for accomplishing this. The AmazonFACE experiment will provide primary scientific information that advances our knowledge and understanding of the physiological and ecological effects of e[CO2] in tropical forests. It will provide data needed for parameterizing and improving predictive models of the long-term effects of elevated CO2 on carbon cycle and climate feedbacks. AmazonFACE is directed towards resolving a key source of uncertainty about the future of the Amazon forest: the potential for rising atmospheric CO2 concentrations to buffer tropical forests against the deleterious effects of climate change by stimulating forest growth and resilience to drought. The central pivot of AmazonFACE is a CO2 enrichment experiment of unprecedented scope and importance in a primary, old-growth forest in central Amazon, near Manaus, Brazil. The experiment will simulate the atmospheric CO2 composition of the near future (50 year) to help answer the question: "How will rising atmospheric CO2 affect the resilience of the Amazon forest, the biodiversity it harbours, and the ecosystem services it provides?". Within this project we will work at AmazonFACE to study the forest dynamics and microclimate buffering capacity using novel sensor technologies and plant functional traits.

A compreensão de como estratégias fenológicas, especialmente aquelas vinculadas ao uso da água, influenciam a resposta de plantas e ecossistemas ao aumento de CO2 (eCO2) permanece sendo tema crucial de pesquisa e com diversas lacunas de conhecimento. Além disso, a avaliação de como a coordenação entre fenologia e atributos funcionais poderia restringir a ocorrência de diversos padrões fenológicos e modular essas respostas ainda está por ser avaliada. Para abordar essas questões, propomos, pela primeira vez na floresta amazônica, uma integração entre dados e modelos envolvendo um experimento FACE (Free Air Co2 Enrichment), o AmazonFACE, e o modelo de vegetação baseado em indivíduos TROLL. Com o TROLL, simularemos o funcionamento do ecossistema nas parcelas do AmazonFACE, calibrando o modelo com dados climáticos e de atributos funcionais coletados em uma fase pré-experimental. Avaliaremos o desempenho do modelo na representação da estrutura da vegetação, ciclos de carbono e água usando técnicas estatísticas goodness-of-fit. Avaliaremos também, por meio de análises da distribuição de atributos e posicionamento dentro do espaço funcional, a capacidade do modelo de representar estratégias fenológicas observadas (sempreverde, semidecídua e decídua) e a diversidade de atributos funcionais ligadas à fenologia (por exemplo, brotação de folhas, longevidade e senescência) e sua coordenação com outras atributos essenciais ligadas ao espectro econômico da planta (por exemplo, taxas de incremento de diâmetro do caule, densidade da madeira, N e P foliar, condutância estomática e capacidade fotossintética). Um experimento virtual com o modelo será conduzido para simular a aplicação de níveis elevados de CO2 (+200 ppmv), espelhando o alvo do AmazonFACE. Com este experimento, temos como objetivo investigar se o eCO2 induz mudanças na ocupação do espaço funcional, alterando a ocorrência de estratégias fenológicas e sua coordenação com outros atributos. Também realizaremos simulações incorporando níveis variados de diversidade fenológica ajustando a ocupação de espaços funcionais para representar diferentes estratégias fenológicas. Isso nos permitirá avaliar o impacto dessas variações no funcionamento do ecossistema (ciclos de carbono e água) sob condições climáticas regulares e com concentração de CO2 elevada. Esta abordagem integrada possui um potencial substancial para avançar na nossa compreensão de como os ecossistemas tropicais respondem ao eCO2, contribuindo para previsões mais precisas dos impactos das mudanças climáticas na biodiversidade e na capacidade da Amazônia de fornecer processos e funções cruciais.

A Amazônia vem experimentando intensificação do seu ciclo hidrológico, com aumento na precipitação e maior descarga de água do rio Amazonas. Há também a formação de um dipolo no regime de precipitação e aumento na frequência de extremos hidrológicos e climáticos. Florestas intactas têm perdido sua característica de sumidouro de carbono. Além disso a Amazônia tem sofrido forte pressão humana. Os efeitos antrópicos associados às projeções de mudanças climáticas poderão levar a uma degradação sem precedentes, que teria um impacto fundamental na economia da região, por exemplo, através de mudanças nos padrões de chuva e circulação de água e seus consequentes impactos em sobre a agricultura e hidrelétricas. Perdas financeiras em função destas possíveis mudanças no ciclo hidrológico são da ordem de US$ 8,2 trilhões. Entretanto, a trajetória que a Amazônia irá tomar nas próximas décadas é incerta. Modelos tem apresentado cenários que vão de savanização, à resiliência da vegetação atual. No centro desta incerteza está a resposta da floresta Amazônica a elevação da concentração de CO2 na atmosfera (eCO2). Como o CO2 influencia a fotossíntese, e pode ocasionar a diminuição da condutância estomática (gs), este ajuste fisiológico pode por um lado aumentar a tolerância à seca, mas por outro pode afetar os fluxos de transpiração de água e os padrões de precipitação em toda a Bacia. Esta proposta visa avaliar experimentalmente o efeito do eCO2 sobre o ciclo hidrológico na Amazônia e seus impactos sociais. Utilizando do recém-construído experimento de aumento de CO2 a céu aberto na Amazônia (AmazonFACE), pretende-se avaliar diretamente o impacto fisiológico do eCO2 sobre o transporte de água no sistema solo-planta-atmosfera. Os dados sobre os efeitos do eCO2 serão utilizados para a parametrização e desenvolvimento de modelos dinâmicos de vegetação, de forma a permitir a realização de projeções mais realistas da trajetória da Amazônia nas próximas décadas

Os estudos metabolômicos tem crescido vertiginosamente em todo o mundo em diversas de áreas da ciência. Os avanços tecnológicos nas últimas duas décadas permitiram o desenvolvimento de análises do metaboloma em um nível de detalhamento como nunca imaginado. Os instrumentos de espectrometria de massa são as ferramentas mais utilizadas para investigar essa diversidade química associada a sistemas biológicos. Contudo temas como análise na quinta dimensão ou ganho de reso-lução de imagens de metabólitos em nível celular até pouco tempo se mantinham apenas como uma perspectiva de futuro. A cerca de dois anos a empresa Bruker lançou o sistema timsTOF com os incrementos citados acima. Sua incrível melhora de performance como a focalização espacial e a focalização temporal de íons, acumulados durante 100 milisegundos e eluídos em cromatografia por cerca de 5 milisegundos, permitem acelerar o equipamento a taxas de aquisição de cerca de 120-150 Hz. O resultado é que, cerca de 60 diferentes substâncias podem ser analisadas a cada 0,5 segundo, obtendo informações de m/z, padrão isotópico, mobilidade e fragmentação. Outro ponto a se desta-car é a possibilidade de aplicação do que vem sendo chamado de "Spatialomics" que, além de iden-tificar os metabólitos pelo padrão de fragmentação permite realizar obter sua localização em nível celular (cerca de 5 micrômetros em resolução espacial) tornando realidade a linha de pesquisa de-nominada de "single cell". Em resumo o presente edital abre perspectivas para darmos um salto qua-litativo nas pesquisas em metabolômica realizadas no Brasil, através da aquisição do sistema deno-minado de tims-Tof FlexMALDI-2. Trata-se do primeiro sistema na América Latina e abre definiti-vamente o caminho para os estudos de "single cell" no país.

The overall aim of this project is to determine and communicate the risk of significant change to the Amazon rainforest caused by anthropogenic disturbance and climate change. We will address a fundamental issue of our time, on the likelihood of Amazon rainforest dieback in the 21st century and identify regions that are most susceptible. We will combine this new knowledge with policies and scenarios developed by key stakeholders to co-design a Safe-Operating-Space for Amazonia.To address the iconic issue of Amazon dieback we will advance new ecological understanding of how forests grow, decline and recover following disturbance from climate extremes, forest fire and deforestation and their interaction in the context of 21st Century global warming. We will build novel datasets using a new forest plot network, drones and satellites to produce near-real-time maps of the risk to forests from climate, and track individual large-tree mortality across the basin. Together this information will be used in mathematical models to help estimate the risk of future forest dieback. We will join this work with models used to predict the effects of land use (forest conversion, degradation) on forest function, and the ecosystem services these forests provide to humanity. The outputs will enable us to deliver new information to policy makers regarding future options for land use, helping them to build optimal land use pathways that minimise the risks that may arise out of large-scale forest loss or dysfunction in Amazonia.The Amazon forest plays a vital role in the world's climate. In addition, by annually absorbing 5-10 of human-related CO2 emissions via vegetation growth, the region acts as a large brake on climate change. Climate extremes (eg drought), forest fires and deforestation reverse this process, causing net emissions to the atmosphere. If this were to happen on a large enough scale, via increased forest loss or increased rates of climate change - or their interaction - the resulting positive effect on global CO2 and climate change, would make the already-challenging Paris climate targets virtually impossible.In short, climate change, forest fires and deforestation have been identified as major intensifying and interacting threats to Amazonia. A substantive loss of Amazonian forest, also known as "Amazon dieback", would have huge negative consequences for human well-being, biodiversity, biogeochemical cycling, and regional and global climate. However, the level of global climate change combined with human disturbance that could trigger large-scale dieback is not known. Climate change is predicted to become more intense in the region alongside increases in human-driven deforestation and forest degradation (e.g fires, logging). Their impacts are poorly understood because of a lack of data, and because models cannot currently represent the key processes well enough.We have gathered leading UK and S American scientists in the fields of ecology, ecophysiology, Earth observation (using satellites) and the mathematical modelling of vegetation growth, land-use and climate as applied to Amazonia. We are uniquely positioned to make a step-change in understanding the combined effects of climate stress and human disturbance on Amazonia. Our measurements will build new knowledge about intact and disturbed forests, their stability and the physiology driving their stress responses. These knowledge advances will enable new modelling of forest-climate-land-use interactions which we will use to inform policymakers. We will engage with stakeholders from state to international levels to co-develop land-use scenarios that minimise risk in future climate and forest ecosystem services. Overall, we propose multiple large and integrated advances in empirical and modelling studies of the forests of Amazonia, and will build a science-policy dialogue that del

Mudanças globais influenciam profundamente o funcionamento e a estabilidade das comunidades vegetais e, consequentemente, dos ecossistemas. A perspectiva de alterações no funcionamento de ecossistemas decorrentes das mudanças globais é uma ameaça real ao bem-estar humano. A diversidade funcional de atributos da vegetação se baseia fortemente no campo da Ecofisiologia Vegetal e está relacionada ao funcionamento de ecossistemas, sua resiliência e sua capacidade de prover serviços. A análise da diversidade funcional nos ajuda a responder perguntas como, por exemplo: De que maneira o aumento da concentração atmosférica em CO2, eventos de seca e maiores temperaturas afetarão a estrutura de comunidades da Floresta Amazônica e consequentemente, seu funcionamento? Estudos prévios na região amazônica são raros e avaliaram invariavelmente poucas espécies e/ou poucos parâmetros, impossibilitando a exploração de relações entre o padrão de diversidade funcional, fatores limitantes e funcionamento de ecossistema. Esta proposta tem três objetivos principais: 1) Determinar a relação entre diversidade funcional (ao nível de comunidade) de atributos relacionados à fotossíntese (capacidade fotossintética, limitação difusional ao CO2, uso da água e de nutrientes), fatores limitantes (eg. temperatura, estresse hídrico, disponibilidade de nutrientes) e aspectos de funcionamento de ecossistema relacionados à produtividade primária (eg. transpiração, produção de serapilheira, incremento de área basal, recrutamento e mortalidade, etc); 2) Avaliar como padrões de competição entre indivíduos lenhosos se altera em resposta às mudanças globais e 3) Aprimorar formulações e parametrizações de Modelos Globais de Vegetação Dinâmica e de distribuição de espécies. Além produzir subsídios para responder questões científicas inovadoras e relevantes no campo da ecofisiologia e modelagem de florestas tropicais, este projeto irá gerar informações fundamentais para a compreensão de como a estrutura das comunidades dos biomas brasileiros pode ser alterada, ou seja, como a performance de diferentes espécies poderá levar a uma reorganização dos das florestas do Brasil.

Climate change has altered the environment, triggering extreme events of drought, heat, and flood, affecting plants, animals, and human activities, increasing the unequaled biodiversity loss that we witnessed today. Recent IPCC and United Nations reports indicate the need for information regarding biotic responses to climate change and associated extreme events, especially for the tropical regions holding most of Earth's biodiversity. Phenology, the study of recurrent life cycles in plants and animals, is highlighted as a key research topic to unravel the effects of climate change on high diverse systems. The project aims to investigate phenological responses to extreme drought events, and consequences for biodiversity and ecosystem services across Brazilian and Chinese forests in four work packages (WP): WP1: explore the tropical ecosystem (mainly forest) response to extreme drought using remote sensing (land surface phenology) temporal and spatial trends in drought and phenological extracted from the EVI and SIF datasets. WP2: explore the mechanisms under tropical phenology using multisource datasets (Phenocam, UVA , in situ data sets; WP3: how the phenology changes affect the biodiversity in tropical forests/ecosystem; WP4: Citizen science - building a common citizen science phenology network program using the common urban tree Blue Jacaranda (Fabaceae).The proposal is in line with the United Nations Sustainable Development Goals (SDGs), prominently 15 - Life on Earth and 13 - Climate Action.

Esta proposta visa formar um núcleo de análise e síntese de soluções baseadas na natureza (o BIOTA SÍNTESE) voltado à resolução de problemas socioambientais apresentados pelo governo do estado de São Paulo, com foco em demandas que foram postas pelas Secretarias de Infraestrutura e Meio Ambiente, Agricultura e Abastecimento e de Saúde. A abordagem de pesquisa é inspirada no formato de Centros de Sínteses, onde são formados grupos heterogêneos e colaborativos para incubar novas ideias ou soluções, a partir da reanálise ou reorganização de bancos de dados já existentes, ou da análise sistemática de intervenções ou políticas públicas previamente aplicadas. No caso do BIOTA SÍNTESE, serão formados cinco grupos temáticos de síntese e um grupo de coprodução de políticas, cada um deles reunindo pesquisadores e profissionais de instituições de pesquisa, do governo e de ONGs. O foco se dará em desafios ligados à agricultura sustentável, à segurança hídrica, ao controle de zoonoses, e na prevenção de doenças crônicas não-transmissíveis e transtornos mentais comuns em cidades. Vamos valorizar "soluções inspiradas e suportadas pela natureza", que a princípio são mais efetivas e menos custosas em relação a soluções baseadas unicamente em infraestrutura construída. Todas estas ações ou soluções se baseiam nos serviços ecossistêmicos, ou seja, nos benefícios que a natureza aporta para a sociedade, como no caso da polinização na agricultura, ou no papel da vegetação nativa e das Unidades de Conservação na proteção de recursos hídricos, e na redução da propagação de algumas doenças zoonóticas. Estas soluções levam a ações de restauração e conservação da vegetação nativa, tanto em áreas públicas (e.g. Unidades de Conservação) quanto privadas (e.g. Reservas Legais, Áreas de Preservação Permanente), na manutenção, expansão ou melhoria da infraestrutura verde em áreas urbanas, no adequado planejamento espacial destas áreas e de suas espécies (por exemplo, fazendo o controle de espécies amplificadoras de doenças, como o java-porco) e, sobretudo, no fortalecimento ou estabelecimento de políticas públicas sólidas e eficientes que promovam estas ações. Além da abordagem colaborativa e do foco em soluções baseadas na natureza, os diferentes grupos de síntese serão integrados diante de um desafio mais amplo, as mudanças climáticas, que impacta todos os desafios temático abordados. Como a atuação destes grupos será sempre no formato de coprodução de ideias e soluções, valorizando tanto o conhecimento científico como a experiência técnica e as práticas de atuação, estas soluções têm uma alta probabilidade de serem transformadas em ações e políticas públicas no âmbito do governo estadual.

As águas superficiais e subterrâneas são mananciais que servem como fonte de água potável na maioria das regiões em todo globo. No Brasil, cerca de 16 da população vive em áreas rurais (IBGE, 2022), consideradas as mais deficitárias em termos de acesso à água. Centros urbanos com até 50 mil habitantes representam 89 das cidades brasileiras, e dependem de pequenos sistemas de abastecimento de água. Estes mananciais, ou sistemas hídricos, são denominados nesta proposta como "de interesse local", em contraposição aos mananciais "regionais", que abastecem diversos municípios ou centros urbanos. As áreas de estudo correspondem a bacias hidrográficas situadas em regiões de Florestas Tropicais Sazonais Secas (FTSS), Caatinga e Cerrado. Nestas bacias, a componente da evapotranspiração (ET) corresponde entre 85 e 95 da precipitação de longo prazo, ou seja, apenas entre 5 e 15 da precipitação será convertida em escoamento superficial, alimentando os nos mananciais e podendo estar disponível para comunidade. Assim como a ET, a recarga é um dos componentes do ciclo hidrológico mais subestimados, muitas vezes sendo atribuído como um resíduo de outros componentes. Duas hipóteses são consideradas nesta proposta: 1- A disponibilidade hídrica dos mananciais de interesse local pode ser estimada com melhor acurácia se houver melhoria das estimativas da evapotranspiração na bacia (ET), cobertura do solo e da recarga de aquíferos e/ou reservatórios. 2- A redução da incerteza na estimativa da disponibilidade hídrica dos mananciais de interesse local pode aumentar a efetividade dos processos de gestão dos aquíferos e/ou reservatórios. Espera-se com o intercâmbio de idéias e recursos humanos criar um elo entre as instituições, formar recursos humanos em alto nível a partir do desenvolvimento de trabalhos acadêmicos ligados ao projeto e avançar em formas de comunicar tais resultados aos gestores de recursos hídricos via comitês de bacias hidrográficas.

Simulações de modelos sugerem que o aumento do CO2 atmosférico (eCO2) poderia aumentar a produtividade florestal, resultando em menores alterações na Amazônia em função da mudança no clima. Entretanto, isto depende do papel que a disponibilidade de nutrientes no solo pode desempenhar no controle da produtividade florestal e na limitação das respostas ao eCO2. Se a disponibilidade de nutrientes no solo já estiver limitando a produtividade florestal, a capacidade de resposta da Amazônia ao eCO2 será restrita, tornando-a mais vulnerável. Muito do que sabemos sobre limitação nutricional vem de florestas temperadas, limitadas por N, entretanto florestas tropicais tendem a ser limitadas por elementos de rochas (P e cátions), assim, a compreensão dos controles nutricionais sobre a produtividade em regiões temperadas não se aplica aos trópicos. Muito do que sabemos sobre limitação nutricional na Amazônia vem de estudos de gradientes naturais de fertilidade, onde também ocorrem mudanças de clima e composição de espécies, confundindo sua interpretação. Neste contexto, experimentos de manipulação de nutrientes fornecem um método direto para avaliar o efeito da limitação nutricional. Esta proposta pretende avaliar o impacto da limitação nutricional sobre o ciclo do C em uma floresta na Amazônia, utilizando um experimento de manipulação de nutrientes em larga escala. Este experimento manipula N, P, Cátions e controle num desenho fatorial completo, em 4 blocos e 32 parcelas de 50x50m. Em particular, iremos determinar, em nível foliar e ecossistêmico, quais nutrientes limitam os processos de produtividade primária bruta e liquida (fotossíntese, produtividade de folhas, madeira e raízes) e a eficiência no uso do carbono, através da respiração dos diferentes componentes. Compreender os processos e mecanismos de funcionamento do ecossistema vai permitir a parametrização e avaliação de modelos do sistema terrestre usados para simular os efeitos das mudanças climáticas na Amazônia.

Tropical dry forests and savannahs (TDFS) represent 34% of Brazil's land area and contain >50% of Brazil's plant species. However, <10% of Brazil's dry forest and <20 % of its savannahs remain intact, with only 1.2% of dry forests and 7.5% of savannahs protected. More than 100 million people live in the TDFS regions of Brazil and rely on the essential ecosystem services they provide, including: food-, economic-, social-, and water-security. Furthermore, the resilience of TDFS has been questioned by Earth system modelling studies suggesting increased drought threats arising from both climate-change and climate-extremes will adversely impact TDFS. Thus, it is vital that the long-term resilience of TDFS is understood to facilitate their restoration. The main aim of this research is to evaluate how functional composition is linked to TDFS restoration success, in order to improve tropical dry forest and savannahs (TDFS) restoration policy in Brazil and facilitate the creation of TDFS which are resilient to climate change. We will develop new understanding of how community-scale functional diversity is linked to: i) taxonomic and phylogenetic diversity and; ii) ecosystem resistance and resilience to environmental change across restored TDFS sites. Working at sites which span the various restoration strategies in TDFS, we will, in collaboration with the Brazilian governments Ministry for Environment and Ministry for Agriculture, develop new scientific knowledge targeted at the creation of new restoration policy within Brazil. We will achieve this through using plant functional traits, to understand how to create TDFS ecosystems which are &quot;climate-smart&quot;, maximising the likelihood of long-term restoration success under current and future climates. We will test five key hypothesis, using cutting-edge scientific techniques, which will lead to globally important high-impact scientific output and a step-change in Brazilian restoration policy: H1: Maximum taxonomic and phylogenetic diversity is not synonymous with maximum functional diversity and ecosystem resistance in restored TDFS. H2: Restoration success varies with restoration strategy due to shifts in functional diversity. H3: Restoring plant communities with greater drought resistance reduces the risk of desertification and exotic invasion. H4: Exotic invasive grasses reduce the resistance of TDFS to drought.H5: Greater resistance to current climate extremes increases resilience to future climate change.

Este projeto financiado pelo Instituto Serrapilheira prevê, em sua primeira etapa, a investigação dos efeitos do aumento de CO2 atmosférico sobre arvoretas no sub-bosque da Amazônia. Isso é feito com o uso de câmaras de topo aberto (open-top chambers, OTCs) no sítio experimental do AmazonFACE.

O objetivo principal desta proposta é aplicar uma nova abordagem relacionada a caracterização de árvores tropicais quanto a atributos funcionais relacionados a sensibilidade ao ozônio e a emissão de isoprenos. Tais conhecimentos serão aplicados em um modelo de dinâmica de comunidades no intuito de testar repostas em performance de indivíduos e consequências na estrutura da comunidade. Tais objetivos serão complementados pela formação de uma nova parceria entre as equipes envolvidas neste projeto, e troca de expertises em ecologia tropical e análises de isoprenóides. Este fortalecimento desta equipe será empregado em estudos em andamento nos biomas Caatinga, Cerrado e Amazônia.

This project (jointly with German collaborator scientists funded by DFG) initiates the long-term ecosystem modeling activities within the AmazonFACE (Free-Air CO2 Enrichment) experiment that is initiated in central Amazonia aiming to investigate the effects of increased atmospheric CO2 on the ecology and resilience of the forest ? which is also the major objective of this proposal. A set of scientific questions related to carbon metabolism and cycling, water use, nutrient cycling and tropical forest plant diversity are investigated inside three project tasks: (1) an intercomparison of results from 12 dynamic global vegetation models (DGVM) run with LBA input data from the AmazonFACE experimental site under current and +200ppmv [CO2] that will provide the first set of hypothesis to be verified in the field experiment; (2) development of a new DGVM based on functional traits and trade-offs (instead of the standard plant functional types logic) that will provide better ways to tackle the enormous plant diversity found in tropical forests and how they respond to environmental changes; and (3) a simple exercise to investigate potential feedbacks that elevated [CO2] can cause between the Amazonian biosphere and atmosphere using a DGVM dynamically coupled to a general circulation model of the atmosphere. The approach of integrating ecosystem modeling and observational experimentation such as done here is key to efficiently enhance our predictive understanding of climate change?s impact on the Amazon and other tropical ecosystems.

This proposal aims to develop a multi-scale remote sensing to model and predict the carbon sink of secondary forests. As such, it is within a priority area of research and innovation between FAPESP, CONFAP (National Council for the State Funding Agencies) and The UK Academies. The proposal will also benefit the FAPESP-NERC funded project: ?ECOFOR: Biodiversity and Ecosystem Functioning in degraded and recovering Amazonian and Atlantic Forests?. Our novel method examines plant functional traits (PFTs) along gradients of forest succession. It will take advantage of airborne LiDAR (light detection and ranging) images, satellite images and comprehensive forest inventory data in order to quantify the functional relation between forest structure (e.g. heights) and other PFTs (leave, stems and biomass) during forest succession. We will address the following questions: (i) How do forest carbon stocks estimates by airborne LiDAR (tree heights) compare to those measured in permanent plots of secondary forests (biomass)? (ii) How do the soil, climate and land-use processes interfere in the successional trajectory of secondary forests? (iii) What are the extent, rate of recovery and resilience of secondary forests in the Amazon? This research will be developed by the Coordinator and Visiting Researcher with the support of a undergraduate student from Brazil (USP) and collaborators from Lancaster University (LU), University of São Paulo (USP-Ribeirão Preto) and University of Campinas (UNICAMP).

A cobertura vegetal nativa do Bioma Mata Atlântica do Estado de São Paulo, reduzida hoje a aproximadamente 13,9% de sua área original encontra-se extremamente fragmentada sendo que mais de 80% de seus fragmentos são menores que 20ha. Tal estado de conservação gera incertezas sobre a resistência e/ou resiliência de tais fragmentos frente a distúrbios, além da manutenção da biodiversidade local e regional e a capacidade de manutenção do estoque de carbono existente na vegetação e nos solos. Como resultado, existe uma real preocupação com o comprometimento de importantes processos ecológicos e, consequentemente, a prestação de serviços ecossistêmicos. O campus da Universidade de São Paulo em Ribeirão Preto estabeleceu entre 1998 e 2004, um grande projeto de reflorestamento com espécies nativas em uma área de 75ha (13% da área total do campus), hoje conhecida por Floresta da USP-RP. Esta iniciativa, pioneira e inédita, ampliou em 20% a cobertura vegetal da área urbana de Ribeirão Preto e implantou o primeiro e único Banco in vivo de Diversidade Genética de Floresta Mesófila Semidecidual Estacional no Brasil, com 45ha com 45 espécies nativas das bacias dos rios Pardo e Mogi-Guaçu. Apesar de sua relevância para a região, esta floresta, que desde de 2012 faz parte das áreas de Reservas Ecológicas do campus de Ribeirão, sofreu sérios impactos causados pela invasão por gado e por sucessivos incêndios. Os objetivos deste projeto são: a)&#09;Providenciar um diagnóstico da situação atual da área do Banco in vivo de Diversidade Genética, compreendendo levantamento de indivíduos arbóreos vivos (introduzidos originalmente e também regenerantes naturais), levantamento de mortalidade para cada espécie utilizada, levantamento de indivíduos que já atingiram estágio reprodutivo e estimativa de carbono estocado na biomassa acima do solo; b) Planejar, baseando-se em conhecimento ecológico, a recuperação dos danos causados pelos incêndios que atingiram a área, compreendendo a escolha de espécies a serem plantadas, assim como sua distribuição espacial; c) Avaliar empresas fornecedoras de mudas nativas, quanto a variabilidade genética; d) Planejar eventuais coletas de sementes em remanescentes de vegetação nativa, das espécies selecionadas; e) Monitorar os processos ecológicos na área (crescimento, recrutamento, mortalidade, produtividade e reprodução das árvores, além de interações ecológicas com outros organismos); f) Manter e disponibilizar um banco de dados; g) Buscar recursos orçamentários complementares, junto a agências de fomento; h) Instituir de uma comissão permanente de gestão do Banco in vivo de Diversidade Genética.

A região nordeste do Brasil é relativamente seca, quando comparada ao resto do país, e com irregularidade incomum nos padrões de precipitação e frequentes secas severas. Os solos desta região tendem a ser relativamente férteis e, apesar de colheitas arruinadas nos anos mais secos, esta área é habitada por uma população relativamente densa (aproximadamente 15% da população Brasileira), embora geralmente em condições precárias.&#10;Assim como em outras partes do mundo sob condições similares de solo e clima, a vegetação natural desta área compreende várias formas de vegetação decídua, conhecida coletivamente como Caatinga. Possivelmente pelo fato de a Caatinga ser tipicamente mais simples e menos opulenta que os ecossistemas de floresta tropical, esta vegetação está comparativamente atrasada em esforços de programas de conservação e pesquisa científica.&#10;Desenhado com um programa integrado de pesquisa, envolvendo pesquisadores brasileiros e do Reino Unido, &quot;Nordeste&quot; tentará remediar esta negligência:&#10;1.&#09;Através do estabelecimento de uma rede de parcelas permanentes de estudo, similar àquela existente para florestas tropicais, possibilitando monitoramento de estrutura e dinâmica da biomassa, além das respostas de curto e longo prazo às mudanças globais &#10;2.&#09;Com o auxílio de técnicas inovadoras planejadas para melhor quantificar a biodiversidade desta região e para desenvolver uma compreensão de como a biodiversidade varia espacialmente e temporalmente em resposta à variações em solo e clima.&#10;3.&#09;Através do desenvolvimento de modelos mecanísticos para respostas de ecossistemas semi-áridos ás mudanças globais e uma série de mensurações detalhadas de estrutura de ecossistema e de variáveis ecofisiológicas em uma gama variada de subtipos de Caatinga encontrados na região. Tais medidas vão ser tomadas tanto acima como abaixo do solo, em sistemas tanto naturais como também em áreas modificadas por ação antrópica. Ênfase especial será dada a dimensões relacionadas à compreensão do porquê sob certas circunstâncias uma alta biomassa se desenvolve apesar de uma escassa ocorrência de chuvas.&#10;4.&#09;Experimentos em casa de vegetação, comparando respostas ao estresse hídrico de plântulas nativas de floresta úmida, savana e caatinga também serão realizados no intuito de se compreender quais adaptações metabólicas específicas estão envolvidas na adaptação das plantas à frequentes e/ou erráticas condições extremas de déficit hídrico no solo. &#10;Para alcançar estas metas, o projeto foi estruturado em uma série de seis workpackages interrelacionados e baseados em atividades experimentais e observacionais, com um sétimo workpackage focado em modelagem de distribuição de espécies, fluxos ecossistêmicos e compreensão mecanística das respostas funcionais da vegetação da Caatinga a variações tanto do clima quanto de aspectos pedológicos.&#10;Arquitetada para também gerar uma série de produtos bem definidos para assistir ambos tomadores de decisões e comunidades locais a melhor manejar este recurso natural único, esta proposta servirá para prover um valioso primeiro passo em direção a uma melhor compreensão da vegetação da Caatinga e suas respostas a pressões antrópicas.

PARTNERSHIPS FOR ENHANCED ENGAGEMENT IN RESEARCH (PEER)&#10;http://sites.nationalacademies.org/PGA/PEER/PEERscience/PGA_168066&#10;This project will generate novel understanding on the diversity of plant traits related to water use and photosynthesis. The functional diversity present in a given community is a key dimension of biodiversity that effectively modulates how forests respond to disturbances, such as logging, precipitation, and temperature extremes or the increase in carbon dioxide concentration. It also determines the extent of the feedback between forest and climate, therefore informing us on possible consequences of forest mortality or land use change. To better predict the resilience of the forest and its capacity to provide ecosystem services, it is essential to evaluate the current spectrum of functional diversity, still a major unknown component in biodiversity research. Dr. Domingues and his colleagues will use a new approach looking at the carbon and water cycles as fundamentally coupled at both the leaf and tree level. In order to achieve a qualitative and quantitative assessment of water and carbon strategies by Amazonian trees, they will continuously monitor both the transport of water in tree trunks and the continuous expansion and contraction of the tree?s bole diameter, which relates to water storage, mobilization of photosynthetic products, and growth. This will be complemented by leaf-level measurements of photosynthetic apparatus and hydraulics to comprehend the individual link of photosynthesis with water usage. This novel dataset will demonstrate the coupling between transport of water and carbon within trees and how it relates to forest productivity. The new data will be applied to broader scales by using land-surface and ecosystem models to simulate the interaction between forest and atmosphere at different scenarios of functional diversity. This step will be achieved by collaboration with U.S. Government-supported partner Pierre Gentine, who is implementing a soil-plant-atmosphere-continuum model able to reproduce the carbon and water relationship in the Community Land Model. Brazilian students will also receive much-needed training in computational modeling.

Em decorrência das mudanças climáticas são esperados eventos climáticos extremos como secas, enchentes e ondas de calor mais intensos e mais frequentes. Recentemente o IPCC, baseado em evidências consistentes, concluiu que o aquecimento global já está ocorrendo e que o incremento da temperatura média global será maior que a prevista em 2007, podendo alcançar valores maiores que 2°C nas próximas décadas em função dos cenários das emissões antrópicas de gases de efeito estufa. Esse incremento na temperatura média global resultará em outras mudanças climáticas extremas como alterações nos níveis e distribuição da precipitação causando o aumento da seca em algumas regiões, alagamentos em outras e extremos térmicos e ondas de calor em diferentes regiões do planeta. O Brasil é o segundo maior produtor e o maior exportador de carne bovina no mundo, no entanto, não existe suficiente informação e dados que permitam estimar qual o impacto das pastagens nas mudanças climáticas (mitigação) e qual o impacto das mudanças climáticas nas pastagens (adaptação). Embora seja bem reconhecido que as pastagens tropicais têm um potencial de alta produtividade, e podem contribuir na mitigação das mudanças climáticas através do sequestro do carbono no solo, no Brasil, o impacto das mudanças climáticas sobre o desempenho das pastagens e de suas espécies individuais ainda não foi estudado criticamente. A presente proposta de pesquisa foi desenhada para estudar os efeitos da deficiência hídrica e do incremento da temperatura em 2 graus centígrados em relação ao controle em um sistema denominado T-FACE (Temperature ? Free air controlled enhancement), onde os níveis de temperatura são ajustados automaticamente utilizando um sistema de aquecedores de cerâmica em ambiente aberto. Nesta proposta serão utilizadas duas espécies forrageiras, uma gramínea C4 (Panicum maximum Jacq.) e uma leguminosa C3 (Stylosanthes capitata Vogel). A proposta foi projetada especificamente para abordar uma série de questões científicas focadas essencialmente na resposta das duas espécies forrageiras tropicais a um cenário futuro da mudança climática RCP6 do IPCC que prevê incremento da temperatura entre 2-3,7°C associada à deficiência hídrica, em uma abordagem interdisciplinar com a participação de agrônomos, biólogos e fisiologistas de plantas. Serão avaliados os efeitos dos tratamentos aplicados sobre a expressão gênica, fisiologia, bioquímica, dinâmica do fluxo de carbono e gases de efeito estufa do solo, respostas de crescimento vegetativo, rendimento e qualidade nutricional, bem como a biologia reprodutiva e interação plantas-polinizadoras nas duas espécies de forrageiras tropicais em estudo. A hipótese da proposta é que a exposição de plantas ao aquecimento sob adequada disponibilidade de água e nutrientes poderia aumentar o crescimento e produção das plantas, mas as respostas das plantas serão modificadas pelo efeito da deficiência hídrica afetando severamente a fisiologia, o crescimento e produção das plantas, bem como a produção de flores e de néctar causando alterações nas relações planta-polinizadores e na biologia reprodutiva das plantas. A grande relevância deste projeto é que ele se constitui no primeiro estudo no Brasil, sobre a adaptação de uma gramínea C4 e de uma leguminosa C3, a uma situação climática futura esperada para os próximos anos utilizando uma metodologia inovadora de pesquisa de mudanças climáticas em campo e que servirá para estimar a capacidade das plantas forrageiras para enfrentar os problemas de aquecimento e da deficiência hídrica nas diferentes regiões dedicadas à pecuária brasileira

O objetivo principal desta proposta é a consolidação de dados disponíveis sobre os principais biomas brasileiros a respeito de características vegetais relacionadas com a produção primária, em especial, aqueles ligados à fotossíntese. A Ecologia avançou significativamente após a constatação de um espectro econômico global encontrado em folhas de plantas. Entretanto, a tradução de tal conhecimento e devida implementação em modelos de balanço de carbono não tenha avançado no mesmo passo. Análises de perfil filogenético serão incorporadas à tal base de dados consolidada possibilitando a geração de informações inéditas sobre padrões de evolução de caracteres em relação a mudanças globais passadas. Ainda, tal abordagem deverá auxiliar a compreensão contemporânea das associações de espécies vegetais em comunidades, além de auxiliar na distinção da principal razão para as associações de espécies em comunidades contemporâneas (se casuais ou funcionais). Propomos para isso, duas rodadas de discussão e esforços concentrados a serem realizadas em Londres, e uma outra a ser desenvolvida no Brasil. Curtos workshops serão realizados, um no Brasil e outro em Londres.

Tropical Forests hold half of the total stock of carbon in the world?s vegetation and produce 34% of the total gross primary productivity in terrestrial systems across the planet, which represents the largest contribution to Earths' productivity from a single biome and is more than four times the contribution from boreal and temperate forests combined. At the same time, tropical forests support staggering levels of biodiversity, and are notable hotspots for almost all terrestrial plant and animal groups. They are also highly threatened by human activities with deforestation rates reaching 8 ? 10 Million hectares yr-1 from 2000-2010. The remaining forests have already been degraded by over-exploitation of timber and non-timber resources, patch isolation and edge-effects, fire and climate change. This project aims to deliver a step-change in our understanding of the consequences of forest degradation and regeneration for biodiversity and associated ecological processes and services in Amazon and Atlantic Forests. We will: 1) establish the first intensive network of long-term monitoring sites along a gradient from intact to severely altered forests in the Brazilian Amazon, and significantly enhance the existing network of modified and intact sites in the Atlantic Forest; 2) complement these intensive-sites with a network of extensive study plots across multiple river catchments in the Amazon and the Atlantic Forest; 3) develop an integrated research framework that links the data and process understanding from both intensive and extensive observations of human-modified gradients to multi-scale ecosystem models. Within this specific call for proposals data and results will also be compared with those of the SAFE Project in Malaysia.

Undisturbed tropical rainforests absorb more than a gigatonne of C each year, with the Amazon alone estimated to account for 40-50% of this uptake. Thus, determining how tree growth and C storage in tropical forests is controlled, and will respond to global change, remains one of the most important priorities for climate change research, and has major implications for the tens of millions of people who live in rainforest regions. In temperate ecosystems, manipulative experiments have greatly improved our understanding of the degree to which nitrogen (N) availability controls ecosystem functioning, and it has been shown that previous failure to incorporate N limitation into models led to potentially erroneous predictions of responses to both elevated CO2 and climate change. In contrast to temperate systems, one of the most important paradigms in tropical ecology is that the productivity of forests growing on highly-weathered ?infertile? tropical soils is limited by phosphorus (P) availability. However, due to the interrelated nature of many variables [e.g. rainfall, disturbance, soil structure and nutrient availability], meta-analyses of C-nutrient-climate relationships have been unable to produce unequivocal support for the P paradigm. This has led to recent high-profile reviews emphasising the urgent need for experimental manipulation studies to identify how nutrient availability controls tropical forest productivity. Critically, this endeavour is undermined by the fact that, to date, no large-scale nutrient-manipulation study has been carried out in the world?s largest tropical rainforest, the Amazon. Furthermore, the forests growing on the low fertility soils in central and eastern Amazonia are also those which have been predicted to be most vulnerable to the impacts of climate change, with recent studies suggesting that their resilience depends on their ability to respond positively to rising CO2 levels. If the productivity of these forests is highly nutrient limited, the potential for dieback may be greater than IPCC models predict. Finally, because global change is likely to have different effects on the availability of different nutrients, determining which nutrient plays the greatest role in controlling Amazon forest productivity is critical for predicting future C uptake by this globally significant biome. To address this fundamental knowledge gap, we propose to implement the first large-scale nutrient-addition experiment in Amazonia, at a site representative of the most extensive Amazon soil type, and will determine the responses of all key components of the forest C cycle. Furthermore, we will use the understanding developed to improve process-representation in a dynamic global vegetation model (DGVM).

One of the top-priority questions in global environmental change science today is to know the effects increasing atmospheric [CO2] can have on the physiological/ecological dynamics of tropical forest and its fluxes of greenhouse-gases in the context of climate change. However, so far no Free-Air CO2 Enrichment experiment has been implemented in a tropical forest. This project aims at the scientific exchange between researchers from Oak Ridge National Laboratory USA and Brazilian scientists at University of São Paulo USP and São Paulo State University UNESP for the elaboration of a sound proposal for implementation and operation of a long-term FACE experiment in the Amazon forest

Recent work suggests that gross primary productivity (GPP) is largely underestimated by global earth system models [Welp et al., Nature, 2011], reflecting the persistent challenge in extrapolating from local process observations to earth system models. This poor understanding of GPP at large spatial scales is of particular concern in tropical forests. In tropical forests, some earth systems models forecast a powerful feedback between a warming climate and a decline in GPP resulting in forest dieback. While this simulated feedback is debated, we lack robust large-scale constraints on GPP that are needed to resolve this debate. Here we propose an integrated measurement and modeling study of regional-scale GPP in the Amazon rainforest using atmospheric carbonyl sulfide to provide a new constraint on GPP mechanisms in earth system models. Project activities include three primary components: (1) a ground-based field campaign near Manaus (Brazil) will provide the first tropical measurements of COS using eddy covariance and chamber based approaches in order to assess the relationship between CO2 GPP fluxes and ecosystem COS fluxes; (2) tropospheric vertical profiles will be sampled and analyzed for COS and CO2 during the dry season and wet season using an airborne platform; (3) an atmospheric analysis using a mesoscale inverse model and these airborne observations will provide estimates of regional GPP and an assessment of the GPP representation in earth systems models. This project will provide the fundamental ecosystem measurements needed to extend the COS-GPP tracer approach to the tropics and an application to a critical uncertainty for carbon-climate feedbacks. In addition to the carbon cycle, the new understanding of COS resulting from this project may have broad impacts in related scientific disciplines including its use as a conservative tracer of convection in the biophysical climate investigations of the GOAmazon campaign.