Recent palynological spectra from the Planalto region of the Serra Geral, Rio Grande do Sul, Brazil: Reconstruction of contemporary vegetation - a case study

Abstract

The relationships between vegetation and recent palynomorphs are examined along a areal of 8000 km² in the state of Rio Grande do Sul, South Brazil. This areal is located between Caxias do Sul (NW) and Cambará do Sul (NE), and Canela/Gramado (SW) and the CPCN Pró-Mata (Centro de Pesquisas e Conservação da Natureza Pró-Mata, SE). Local plant communities of semi-deciduous and deciduous forests, Araucaria forests, Capões, gallery forests, Capoeiras, grasslands (Campos) and anthropogenic affected areas were sampled for palynological analysis and plant identification. The distribution of these communities can be related to the equivalent specific regional environmental parameters such as topography, temperature and moisture. The palynomorphs of eighty-five surface-soil samples were classified using TILIA and raster interpolation method ArcGIS 8/ArcMap for visualisation of counted pollen and spore data, cluster analysis and were ordinated using Principal Component Analysis (PCA). Results indicate that the plant communities sampled have distinct pollen and spore assemblages: Araucaria forests are characterised by Dicksonia sellowiana; semi-deciduous and deciduous forests are characterised by Cyatheaceae; Capões are characterised by Podocarpus sp., Poaceae, Euphorbiaceae, Ilex sp. and Drymis brasiliensis, gallery forests are also characterised by Podocarpus sp., Poaceae, Euphorbiaceae and Ilex sp. but in lower amounts, and grasslands are characterised by Poaceae, Anthocerotaceae, Cyperaceae and Asteraceae. While Capoeiras are characterised by pollen and spores of the previous (original) plant communities, anthropogenic affected areas are characterised by pollen and spores of actual plant communities. The raster interpolation method shows that two spore types (Dicksonia sellowiana and Cyatheaceae) are sufficient to distinguish Araucaria forests, semi-deciduous and deciduous forests. Cluster analysis and PCA revealed that palynological spectra permit to interpret the distribution of vegetation. Applied on fossil assemblages, they allow an interpretation of the vegetation history.

In der vorliegenden Arbeit waren die Beziehungen zwischen Vegetation und der rezenten Palynomorphae in Oberflächenbodenproben Gegenstand der Untersuchungen. Als Untersuchungsgebiet wurde ein 8000 km² großes Areal im Bundesstaat Rio Grande do Sul, Brasilien ausgewählt, das sich zwischen den Ortschaften Caxias do Sul (NW) und Cambará do Sul (NO) sowie Canela/Gramado (SW) und dem Pró-Mata - Schutzareal (CPCN, Centro de Pesquisas e Conservação da Natureza Pró-Mata, SO) erstreckte. In dieser Region lassen sich 7 pflanzensoziologische Einheiten unterscheiden - subtropisch Halbimmergrüne Feuchtwälder und Laubabwerfende Trockenwälder, Araukarien-Wälder, inselartige Araukarienwälder (Capões), Galleriewälder, verbuschte Grasländer (Capoeiras), offene Grasländer (Campos) und stark anthropogen überprägte Flächen. Aus den Oberböden der in dem Untersuchungsgebiet anzutreffenden Vegetationstypen wurden die Pollen- und Sporengesellschaften isoliert und sowohl qualitativ als auch quantitativ analysisert. Außerdem wurde für jede Fläche eine bodengestützte Vegetationskartierung nach der Methode von BRAUN-BLANQUET durchgeführt. Die Verteilung dieser pflanzensoziologischen Einheiten ist stark an die abiotischen Parameter der Region, wie Topographie, Temperatur und Feuchtigkeit, gekoppelt. Insgesamt wurden 85 Oberflächenbodenproben quantitativ und qualitativ palynologisch ausgewertet. Die Ergebnisse wurden mit Hilfe der TILIA-Software und der Raster-Interpolations-Methode von ArcGIS 8/ArcMap visualisiert. Außerdem wurden die Ergebnisse aus der palynologischen Untersuchung einer multivariaten statistischen Auswertung - Clusteranalyse, Hauptkomponentenanalyse (Principal Component Analysis, PCA) - unterzogen. Die Ergebnisse zeigen, daß jede der unterschiedenen pflanzensoziologischen Einheiten ein spezifisches palynologisches Spektrum aufweist: Araukarienwälder können mit Hilfe der Sporen des Baumfarnes Dicksonia sellowiana charakterisiert werden; in den halbimmergrünen und laubabwerfenden Wäldern sind Sporen einer zweiten Baumfarn-Familie, die der Cyatheaceae, dominant; Podocarpus sp., Poaceae, Euphorbiaceae, Ilex sp. und Drymis brasiliensis sind typisch für Capões; Galleriewälder werden ebenfalls von den Pollen von Podocarpus sp., Poaceae, Euphorbiaceae und Ilex sp. dominiert jedoch zu einem deutlich geringeren Anteil als in Capões; und für Grasländer sind die Pollen der Poaceae, Anthocerotaceae, Cyperaceae und Asteraceae charakteristisch. Während in den Oberflächenbodenproben der Capoeira-Flächen vor allem Palynomorphae der vormals anzutreffenden Vegetation nachweisbar sind, werden die stark anthropogen überprägten Flächen durch Pollen und Sporen der aktuellen Vegetation charakterisiert. Die angewendete Raster-Interpolations-Methode hat deutlich gezeigt, daß zwei Sporen-Typen (Dicksonia sellowiana und Cyatheaceae) ausreichend sind, um Araukarienwälder, halbimmergrüne und laubabwerfende Wälder palynologisch voneinander zu unterscheiden. Die Clusteranalyse und die PCA haben verdeutlicht, daß palynologische Spektren eine Interpretation der Vegetationsverteilung gestatten. Wird diese Methode auf fossile Proben angewendet, erlaubt sie eine Interpretation der Vegetation in Raum und Zeit.