SIMULAÇÃO DA DINÂMICA DE UMA PASTAGEM NATURAL COM AUTÔMATO CELULAR (1) Enio Sosinski ² (1) Parte da tese de Enio Sosinski - Modelos de Simulação Espacial de Efeitos de Pastejo em Vegetação Campestre, Departamento de Ecologia, UFRGS, Porto Alegre, RS, Brasil. (2) Pos-doutorando UNICAMP – FAPESP / Biota Gradiente Funcional (3) Professor Titular, Departamento de Ecologia, UFRGS, Porto Alegre, RS, Brasil. (4) Doutoranda, Departamento de Ecologia, UFRGS, Porto Alegre, RS, Brasil. Valério Pillar ³ Carolina Blanco 4
31
Embed
SIMULAÇÃO DA DINÂMICA DE UMA PASTAGEM NATURAL COM AUTÔMATO CELULAR (1) Enio Sosinski ² (1) Parte da tese de Enio Sosinski - Modelos de Simulação Espacial.
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
SIMULAÇÃO DA DINÂMICA DE UMA
PASTAGEM NATURAL COM
AUTÔMATO CELULAR (1)
Enio Sosinski ²
(1) Parte da tese de Enio Sosinski - Modelos de Simulação Espacial de Efeitos de Pastejo em Vegetação Campestre, Departamento de Ecologia, UFRGS, Porto Alegre, RS, Brasil.
Foto aérea da área experimental indicando o posicionamento das 30 unidades amostrais (parcelas) e as áreas excluídas da amostragem
Durante o período de pastejo, permaneciam apenas
os marcadores no solo. Vegetação foi descritas por
espécies e atributos morfológicos.
Dez-02 Fev-03 Mar-03 Abr-03 Jun-03 Ago-03
1
2
3
4
P P
Série 1 Série 2 Série 3
59 dias 33 dias 62 dias
93 dias 38 dias 63 dias
94 dias 112 dias 62 dias
61 dias 108 dias 62 dias
Quatro tipos de tratamentos realizados, referentes a períodos diferenciados de exposição ao pastejo e exclusão: (1) dois períodos de pastejo; (2) parcelas excluídas (3) somente no segundo período de pastejo; (4) somente no primeiro período de pastejo.
15 parc.
5 parc.
5 parc.
5 parc.
Exclusão ao pastejo
Dez-02 Fev-03 Mar-03 Abr-03 Jun-03 Ago-03
1
2
3
4
P P
Série 1 Série 2 Série 3
59 dias 33 dias 62 dias
93 dias 38 dias 63 dias
94 dias 112 dias 62 dias
61 dias 108 dias 62 dias
A alternância entre condições experimentais de exposição e exclusão de pastejo permitiu produzir variação em padrões espaciais e temporais da composição da vegetação.
15 parc.
5 parc.
5 parc.
5 parc.
Resultados Descrição funcional
Quatro PFTs foram identificados
PFT 1 : rizomatosos com baixa resistência à força de tração da lâmina.
PFT1 PFT2 PFT3 PFT4
PFT 2 : estolonífero com média a baixa resistência à força de tração da lâmina.
PFT 3 : cespitoso com média resistência à força de tração da lâmina.
PFT 4 : hábito rizomatosos com alta resistência à força de tração da lâmina.
1 2 3 4 5
Cada uma das parcelas
Média dos quadros 2 e 4 Média dos quadros 3 e 5
Determinação do Banco de Dados empírico.
Própria célula e média do entorno
Média dos quadros 1 e 3
123456789
101112131415161718192021222324252627282930
Dez-02 Fev-03 Mar-03 Abr-03 Jun-03 Ago-03
Banco de dados empírico
30 parcelas
x 3 quadros
x 3 séries
=
270 séries (trajetórias)
observadas
Grade com 8 vizinhos
SIMULAÇÃOREGRAS DE INTERAÇÃO ( 1 )
Célula alvo
Comunidade quadro 2 Comunidade quadro 3 Comunidade quadro 4
1 2 3 4 5
Cada uma das parcelas
Compara com as comunidades observadas do Banco de Dados empírico.
A célula alvo
Grade com 8 vizinhos
REGRAS DE INTERAÇÃO ( 2 )
Comunidade média do entorno.
1 2 3 4 5
Cada uma das parcelas
Média dos quadros 1 e 3 Média dos quadros 2 e 4 Média dos quadros 3 e 5
Compara com as comunidades MÉDIAS do entorno no Banco de Dados empírico.
Comunidade média do entorno Regra 2
A célula – Regra 1
123456789
101112131415161718192021222324252627282930
Dez-02 Fev-03 Mar-03 Abr-03 Jun-03 Ago-03
Exemplo da escolha da série para cada célula da grade.
Banco de dados empírico com os 270 quadros.
Escolha do quadro mais semelhante à célula da grade.
Determina uma Matriz de transição
A descrição dos estados futuros X t + 1 é obtida a partir de um
estado inicial Xt e uma matriz de transição P,
p 11 p 12 p 13
X t + 1 = X t * P => P = p 21 p 22 p 23
p 31 p 32 p 33
onde um elemento phi dessa matriz, intersecção da linha h
com a coluna i, expressa o índice no qual a população h
perdeu cobertura para população i (h ≠ i) ou para si mesma
(h = i), quando a trajetória moveu-se de um dos seus
estados a um estado futuro.
Tempo ( t )
Próximo passo no tempo
Tempo ( t + 1 )
Uma interação.
Aplica a matriz de transição da trajetória
selecionada para cada célula, e gera a nova grade
de simulação.
X t + 1 = X t * P
Resultados das simulações
PCoA das comunidades médias excluídas do pastejo e descritas pelos PFTs (t1, t2, t3 e t4). Comunidades estão indicadas pela época do levantamento (1. dezembro; 2. março; 3. junho; 4. agosto), dados de simulação (número de vizinhos: q - 4; h -6; o - 8) ou observados (r).
q1q2 q3
q4h1
h2 h3h4
o1
o2
o3o4
r1
r2 r3
r4
t1
t2t3
t4
Eixo I ( 94 % )
Eix
o II
( 6
% )
.
PCoA das comunidades médias excluídas do pastejo e descritas pelos PFTs Comunidades estão indicadas pela época do levantamento (1. dezembro; 2. março; 3. junho; 4. agosto), dados de simulação (o) ou dados observados (r).
t4
t3t2
t1
r4
r3r2
r1o4
o3o2
o1
Eixo I ( 94 % )
Eix
o II
( 6
% )
.
Dados de simulação desconsiderando células vizinhas (q) e observados (r).
t4
t3t2
t1
r4
r3r2
r1
q4q3
q2
q1
Eixo I ( 89 % )
Eix
o II
( 1
1 %
).
PCoA comunidades sempre pastejadas indicadas pela época do levantamento (1. dezembro; 2. fevereiro; 3. março; 4. abril; 5. junho; 6. agosto), dados observados (r).
r1
r2
r3
r4
r5
r6
t1
t2
t3t4
Eixo I ( 76 % )
Eix
o II
( 2
2 %
).
PCoA comunidades sempre pastejadas indicadas pela época do levantamento (1. dezembro; 2. fevereiro; 3. março; 4. abril; 5. junho; 6. agosto), dados observados (r).
q1
q2
r1
r2
r3
r4
r5
r6
t1
t2
t3t4
Eixo I ( 76 % )
Eix
o II
( 2
2 %
).
PCoA comunidades sempre pastejadas indicadas pela época do levantamento (1. dezembro; 2. fevereiro; 3. março; 4. abril; 5. junho; 6. agosto), dados de simulação (q) ou dados observados (r).
t4 t3
t2
t1
r6
r5
r4
r3
r2
r1
q4
q3
q2
q1
Eixo I ( 76 % )
Eix
o II
( 2
2 %
).
PCoA comunidades sempre pastejadas indicadas pela época do levantamento (1. dezembro; 2. fevereiro; 3. março; 4. abril; 5. junho; 6. agosto), dados de simulação (q) ou dados observados (r).
q1
q2
q3
q4
q5
q6
r1
r2
r3
r4
r5
r6
t1
t2
t3t4
Eixo I ( 76 % )
Eix
o II
( 2
2 %
).
Considerações finais
- O uso de PFTs facilitam a construção de modelos da dinâmica espacial explicita, tornando mais clara as definições de regras de vizinhança.
- O uso de dados empíricos num modelo generalista (PFTs) permite explorar aspectos da dinâmica vegetacional, ainda que limitados aos dados.
- A discordância entre resultados observados e simulados sob distúrbio requer exploração adicional, considerando principalmente o arranjo espacial explícito.