ABSTRACT Germination rate and establishment success of plants in harsh environments depend on the ability of seeds to withstand unfavorable environmental conditions and avoid predators. Brazilian coastal plains, known as restinga, are subject to environmental factors that seriously limit plant establishment and survival (e.g. salinity, desiccation, oligotrophy, flooding, high temperature and radiation levels). We tested, both in field and laboratory experiments, conditions for germination and establishment of Allagoptera arenaria, a palm tree often found in restinga ecosystems of southeastern Brazil, and which have a principal role in plant community dynamics. Our results showed that the absence of mesocarp, high radiation exposure, and temperature were the main drivers of seed germination. In the field, the highest germination rate was linked to nude seeds buried in open areas. High temperatures and/or predation damaged seeds that remained on the soil surface, especially if they were close to the mother plant and alongside dung piles made by dispersers. Under controlled conditions, seeds exhibited optimum germination at 35 ºC. Therefore, the germination and establishment of A. arenaria depend as much on environmental conditions as on a network of interactions including vertebrates and invertebrates, which allow this species to colonize harsh, open areas in restinga ecosystems.

Ormosia arborea (Vell.) Harms e Ormosia fastigiata Tul. são espécies similares em muitos caracteres morfológicos, o que resulta em dificuldade na sua identificação, tanto em campo quanto em material herborizado. Neste estudo foram descritas as características morfológicas das sementes e morfoanatômicas das plântulas e plantas jovens de O. arborea e O. fastigiata, coletadas em restinga e em mata ciliar, respectivamente. Sementes e plântulas foram processadas segundo técnicas usuais. As sementes de O. arborea são mais pesadas e têm germinação hipógea criptocotiledonar. O caule contém tricomas tectores esparsos e grande quantidade de lenticelas e, na raiz, nodulações. A folha apresenta parênquima paliçádico de células mais curtas, com base mais larga e presença de pigmentos vacuolares, espaços intercelulares conspícuos no parênquima esponjoso, tricomas tectores restritos à nervura principal e células epidérmicas da face adaxial maiores que as da face abaxial. A germinação de O. fastigiata é fanerocotiledonar, e a plântula possui muitos tricomas ao longo do caule e lenticelas restritas à região basal deste. As folhas apresentam tricomas tectores em todas as nervuras, com parênquima paliçádico de células tipicamente alongadas e parênquima esponjoso com espaços intercelulares reduzidos. Tais características são consistentes para separar as plântulas e sementes dessas espécies, que têm a mesma denominação popular e contribuem com informações úteis para o meio produtivo.

Ormosia arborea (Vell.) Harms and Ormosia fastigiata Tul. are similar species in many morphological characters, which impairs their identification both in field and herbarium specimens. This study describes morphological characteristics of seed and morpho-anatomy traits of seedlings and young plants of O. arborea and O. fastigiata, collected in restinga and riparian forest, respectively. Seeds and seedlings were submitted to usual anatomical techniques to make slides and analysis. Seeds of O. arborea are heavier seeds and have hypogeous cryptocotylar germination. The stem showed tector trichomes sparse and large amount of lenticels and nodules in the root. The leaf has palisade parenchyma with of shorter cells and wider at base and presence of vacuolar pigment, conspicuous intercellular spaces in the spongy parenchyma, trichomes restricted to the midrib and adaxial epidermal cells larger than abaxial face. Germination of O. fastigiata is hypogeous phanerocotylar and the seedling has many trichomes along the stem and lenticels restricted to its basal region. The leaves have many trichomes on all the veins, with palisade parenchyma of elongated cells and spongy parenchyma with intercellular spaces reduced. These characteristics are consistent to separate the seeds and seedlings of the species, which have the same popular name and contribute with useful information for the productive environment.

Scarano (2008) apresentou uma análise bem fundamentada das motivações que levam aos cientistas a alcançar o objetivo final da jornada científica, i.e., a publicação de suas descobertas. Além disto, Scarano propôs que devemos buscar criatividade e originalidade em artigos que levantem questões, ao invés de publicar artigos puramente descritivos. Apesar de concordar com esses pontos, considero que esta visão, mesmo sendo necessária, é incompleta. A principal falha é que não foi demonstrado que para ser criativo e original é necessário um profundo entendimento de um domínio específico do conhecimento. Além disto, criatividade e originalidade não podem ser alcançadas em um vácuo teórico. Deve-se lembrar que a jornada científica é um processo cognitivo complexo. Nosso aprendizado e entendimento somente podem avançar a partir do que já sabemos. O avanço nas teorias já estabelecidas ou a proposição de novas teorias ocorre através da análise, síntese e integração do conhecimento científico atualmente aceito. Isto só é possível através do exame minucioso dos conceitos, proposições e predições das teorias atualmente aceitas. Indo além das ideias propostas por Scarano, eu proponho que para avançar nossa compreensão da natureza e para lançar as bases para a construção de conhecimento, os ecólogos Brasileiros devem ter como objetivo um conjunto específico de artigos. Esses artigos são os que levantam questões sobre o porquê dos fenômenos naturais. Somente esse tipo de artigo pode ter algum papel no avanço do conhecimento científico e promover a explicação dos mecanismos subjacentes aos processos ecológicos.

Fabio Scarano (2008) shows an attractive picture of the motivations leading to the final goal of the scientific enterprise, i.e. why scientists must publish their findings. Moreover, he proposes that scientists must aim for creativity and originality through question-driven papers, rather than unenlightening descriptive ones. I agree, but I will show that this view, albeit necessary, is incomplete. The most important flaw is that he does not show how that, in order to be creative and original one needs a deep understanding of a domain of knowledge. I will argue that these qualities cannot be reached in a theoretical vacuum. It must be remembered that the scientific enterprise is a complex cognitive process. One can only advance, learn and understand from the springboard of what one already knows. The improvement of established theories or the proposition of new ones can only be possible through a deep analysis, synthesis and integration of accepted scientific knowledge. This is only possible through the scrutiny of the concepts, propositions and predictions of accepted theories. Going deeper into Scarano's ideas, I propose that to further our comprehension of nature and to give a basis for the generation of knowledge, Brazilian ecologists should look for a specific set of question-driven papers. These are what I will call the 'why-question' papers. Only why-question driven papers can provide accounts which advance scientific knowledge and foster explanations of the mechanisms behind ecological processes.

RESUMO Este trabalho é uma síntese das informações obtidas em mais de dez anos de pesquisas sobre variação morfofisiológica entre populações e dentre indivíduos de uma mesma população para seis espécies da restinga de Jacarepiá: os arbustos Alchornea triplinervia, Andira legalis, Clusia fluminensis e Myrsine parvifolia, a bromélia Aechmea maasii (anteriormente identificada como Aechmea bromeliifolia, que agora é como são denominadas plantas ocorrentes no Brasil central) e a palmeira geófita Allagoptera arenaria. Forma, porte e crescimento de indivíduos, anatomia foliar, fotoinibição da fotossíntese e uso de carbono, nitrogênio e água foram os principais parâmetros estudados. Com freqüência, a análise isolada da variação de um desses parâmetros não permite distinguir aclimatação de sintoma de injúria. Logo, os estudos aqui revisados apresentam uma abordagem que integra os diferentes parâmetros auto-ecológicos mencionados, assim como estes a parâmetros populacionais. Variação em caracteres morfológicos, anatômicos e fisiológicos foi detectada para a maioria destas espécies e, em geral, apontou para uma grande capacidade de aclimatação das mesmas a distintas circunstâncias ambientais. Tal capacidade de ajuste deve ter sido essencial para que várias destas espécies, na maioria oriundas de ambientes florestais, pudessem vir a colonizar um ambiente extremo como as restingas. Esta mesma capacidade é um elemento a mais a ser contabilizado como componente da grande biodiversidade existente no complexo vegetacional atlântico. Por fim, discutimos as implicações para conservação da biodiversidade da variação intra-específica encontrada ao nível populacional.

ABSTRACT This paper is a synthesis of over ten years of research on inter- and intra-population variation in morphophysiology of six plant species at the Jacarepiá restinga: the shrubs Alchornea triplinervia, Andira legalis, Clusia fluminensis and Myrsine parvifolia, the bromeliad Aechmea maasii (formerly identified as Aechmea bromeliifolia, now recognized as a species only found in Central Brazil) and the geophyte palm Allagoptera arenaria. Individual shape, stature and growth, leaf anatomy, photoinhibition, and carbon, nitrogen and water use were the main parameters studied. The isolated study of intra-specific variation in one or a few of the above-mentioned traits often does not allow a distinction between acclimation and stress symptoms. Thus, we used an approach that integrated morphology, anatomy, physiology and also population parameters. Variation in morphological, anatomical and physiological traits was found for the majority of these species, and often indicated great acclimation capacity to distinct environmental extremes. This acclimation capacity may be partly responsible for the broad colonization success of extreme habitats in restingas, by species often originating in mesic forest environments. This phenomenon is an additional element to be accounted for as an important component of the high biodiversity of the Atlantic forest complex. Finally, we discuss implications for biodiversity conservation of intra-specific variation at the population level.

O principal objetivo deste artigo é apresentar e discutir a melhor forma para estimar a biomassa viva acima do solo (BVS) na Mata Atlântica. A biomassa viva acima do solo em florestas tropicais esta contida principalmente nas árvores. A biomassa das árvores é uma função do seu volume de madeira, obtido do diâmetro e da altura, de sua arquitetura e da densidade de sua madeira (peso seco por unidade de volume fresco). Ela pode ser quantificada pelo método direto (destrutivo) ou pelo método indireto onde a quantificação da biomassa é feita através de modelos matemáticos. Os modelos alométricos podem ser específicos para um determinado local, quando elaborado para um ecossistema particular, ou gerais, que podem ser utilizados em para estimar a biomassa em diferentes locais. Para a Mata Atlântica, a despeito de sua importância, existem somente duas medidas diretas de biomassa de árvores, que resultaram em modelos alométricos específicos para essas florestas. Para selecionar um ou outro modelo alométrico para estimar BVS, disponível na literatura, é necessário levar em conta o a questão a ser respondida e a facilidade com a qual é possível medir as variáveis independentes do modelo. Preferencialmente, deve-se utilizar modelos que apresentem estimativas mais acuradas, entretanto modelos mais simples (aqueles com apenas uma variável independente, normalmente o DAP) podem ser utilizados quando o foco for o monitoramento das variação no estoque de carbono através do tempo. Observações para a Mata Atlântica sugerem que o modelo pan-tropical proposto por Chave et al. (2005) podem ser utilizadas com confiança entre os biomas, uma vez que o mesmo engloba o DAP a altura e a densidade da madeira. Na Mata Atlântica, onde as lianas, bambus, palmeiras, fetos arborescentes e epífitas são um importante componente do sistema, recomenda-se a quantificação dos mesmos. Este artigo é o resultado do workshop "Estimativa da biomassa e estoques de carbono: o processo de Mata Atlântica", realizado em Ubatuba, São Paulo, Brasil, entre 4 e 8 de Dezembro de 2006 como parte do projeto temático BIOTA/FAPESP "Composição florística, estrutura e funcionamento da Floresta Ombrófila Densa dos Núcleos Picinguaba e Santa Virgínia do Parque Estadual da Serra do Mar", BIOTA Gradiente.

The main objective of this paper is to present and discuss the best methods to estimate live above ground biomass in the Atlantic Forest. The methods presented and conclusions are the products of a workshop entitled "Estimation of Biomass and Carbon Stocks: the Case of Atlantic Rain Forest". Aboveground biomass (AGB) in tropical forests is mainly contained in trees. Tree biomass is a function of wood volume, obtained from the diameter and height, architecture and wood density (dry weight per unit volume of fresh wood). It can be quantified by the direct (destructive) or indirect method where the biomass quantification is estimated using mathematical models. The allometric model can be site specific when elaborated to a particular ecosystem or general that can be used in different sites. For the Atlantic Forest, despite the importance of it, there are only two direct measurements of tree biomass, resulting in allometric models specific for this ecosystem. To select one or other of the available models in the literature to estimate AGB it is necessary take into account what is the main question to be answered and the ease with which it is possible to measure the independent variables in the model. Models that present more accurate estimates should be preferred. However, more simple models (those with one independent variable, usually DBH) can be used when the focus is monitoring the variation in carbon storage through the time. Our observations in the Atlantic Forest suggest that pan-tropical relations proposed by Chave et al. (2005) can be confidently used to estimated tree biomass across biomes as long as tree diameter (DBH), height, and wood density are accounted for in the model. In Atlantic Forest, we recommend the quantification of biomass of lianas, bamboo, palms, tree ferns and epiphytes, which are an important component in this ecosystem. This paper is an outcome of the workshop entitled "Estimation of Biomass and Carbon Stocks: the Case of Atlantic Rain Forest", that was conducted at Ubatuba, São Paulo, Brazil, between 4 and 8 December 2006 as part of the Brazilian project "Ombrophylus Dense Forest floristic composition, structure and function at the Núcleos Picinguaba and Santa Virginia of the Serra do Mar State Park", BIOTA Gradiente.

Ordenar espécies em relação a um contínuo de variação de características foliares pode ser útil para inferir sobre a suscetibilidade de uma comunidade a alterações na disponibilidade de recursos e/ou condições ambientais ao longo do tempo. Dez espécies lenhosas de restinga foram acompanhadas quanto à variação temporal de atributos morfológicos foliares. Folhas de dez espécies de restinga foram coletadas nos meses de fevereiro, abril e agosto ao longo de três anos para caracterização da variação temporal da massa de folha por unidade de área (MFA), suculência (SUC), espessura (ESP) e densidade (DEN). As espécies apresentaram uma tendência de valores mais elevados para as características estudadas nos meses mais secos. A partir da comparação sazonal e interanual da MFA, SUC, ESP e DEN sugerimos que a natureza das respostas das plantas à heterogeneidade temporal na disponibilidade de água foi convergente, independentemente do padrão fenológico de produção foliar e filogenia. Portanto, a similaridade observada entre as espécies na dinâmica temporal dos atributos foliares indica a disponibilidade hídrica como um fator determinante para o sucesso na ocupação das planícies arenosas costeiras do norte fluminense.

Ranking species in relation to a continuum of leaf-trait variation can be useful to infer community susceptibility to changes in resource availability and/or environmental conditions over time. Leaves of ten woody restinga species were sampled in February, April and August over a period of 3 years to characterize temporal variability of leaf mass per area (LMA), succulence (SUC), thickness (THI) and density (DEN). The species showed a trend toward higher leaf-trait values in dry months during the three-year study. Based on seasonal and interannual comparison of LMA, SUC, THI and DEN we suggest that plant responses to temporal heterogeneity in water availability were convergent, independent of leaf phenological patterns and phylogeny. Thus, the similarity observed among species in temporal dynamics of leaf traits points to water availability as a limiting factor for the success of sandy-coastal-plain occupation in northeastern Rio de Janeiro.

Neste trabalho foram avaliadas características fotossintéticas e padrões de acúmulo de biomassa de duas espécies arbóreas de uma floresta estacional semidecidual. Plântulas de Trema micrantha (L.) Blum. (pioneira) e Hymenaea courbaril (L.) var. stilbocarpa (Hayne) Lee & Langenh. (climácica) foram cultivadas por quatro meses sob baixa radiação (BR) (5%-8% da radiação solar incidente) e alta radiação (AR) (100% da radiação solar incidente). Sob AR, T. micrantha apresentou maiores taxas de assimilação de CO2 (A CO2) e ponto de saturação luminosa. Sob BR, A CO2 foram maiores em H. courbaril. Sob BR, o conteúdo de clorofilas e carotenóides totais por unidade de área foliar foi maior em H. courbaril. A razão clorofila a/b foi maior em T. micrantha sob os dois tratamentos. A CO2 e razão Fv/Fm antes do amanhecer e no horário de máxima intensidade luminosa em H. courbaril foram menores sob AR, indicando a ocorrência de fotoinibição crônica. Apesar da suscetibilidade à fotoinibição, H. courbaril teve maior produção de biomassa. Desta forma, ambas as espécies apresentaram características que favorecem o crescimento sob as condições de seu ambiente natural, no entanto H. coubaril também cresceu em AR. A amplitude de respostas ecofisiológicas desta espécie sob condições contrastantes de intensidade luminosa parece ser mais ampla que o comumente observado em espécies climácicas de florestas tropicais úmidas. Nós propomos que isso pode estar relacionado ao regime de luz peculiar das florestas semidecíduas.

In this study we evaluated photosynthetic characteristics and patterns of biomass accumulation in seedlings of two tree species from a Semideciduous Tropical Forest of Brazil. Seedlings of Trema micrantha (L.) Blum. (pioneer) and Hymenaea courbaril (L.) var. stilbocarpa (Hayne) Lee & Langenh. (climax) were grown for 4 months under low light (LL) (5%-8% of sunlight) and high light (HL) (100% of sunlight). Under HL, T. micrantha showed higher CO2 assimilation rates (A CO2) and light saturation than H. courbaril. Under LL, A CO2 were higher in H. courbaril. Under LL, total chlorophyll and carotenoid contents per unit leaf area were higher in H. courbaril. Chlorophyll a/b ratio was higher in T. micrantha under both light regimes. A CO2 and Fv/Fm ratio at both pre-dawn and midday in H. coubaril were lower in HL indicating chronic photoinhibition. Thus, the climax species was more susceptible to photoinhibition than the pioneer. However, H. courbaril produced higher total biomass under both treatments showing high efficiency in the maintenance of a positive carbon balance. Thus, both species expressed characteristics that favor growth under conditions that resemble their natural microenvironments, but H. courbaril also grew under HL. The ecophysiological range of responses to contrasting light levels of this climax plant seems to be broader than generally observed for other rainforest climax species. We propose that this could be related to the particular spatio-temporal light regime of the semideciduous forests.

Esta é uma resposta ao Ponto de Vista de Buckeridge & Aidar (2002) sobre a possível utilidade de organismos modificados geneticamente para aumentar o sequestro de carbono atmosférico e de Terapia Gênica Vegetal, particularmente em florestas tropicais chuvosas, como futuras ferramentas para reduzir dióxido de carbono em excesso na atmosfera. Nós defendemos o argumento que as alternativas apresentadas naquele artigo não devem ser tratadas como prioridades científicas ou políticas, uma vez que pecam por não considerarem importantes aspectos ecológicos e sócio-políticos, tais quais imprevisibilidade ecológica, a existência de um grande potencial de sequestro de carbono por plantas nativas não-manipuladas, e a relevância da soberania científica e política no que se refere ao tema das mudanças globais.

This is a reply to Buckeridge & Aidar's (2002) Point of View on the possible usefulness of GMOs (genetically modified organisms) built to increase carbon sequestration, and Plant Gene Therapy (PGT), particularly in rain forests, as future tools to reduce excessive atmospheric CO2. We argue that the alternatives to carbon sequestration they presented should not be treated as scientific or political priority, since their arguments have major ecological and socio-political flaws, such as ecological unpredictability, the existence of an already high potential for carbon sequestration by native non-manipulated plants, and the relevance of scientific and political sovereignty in regard to the global change issue.