Fenologia remota: uso de imagens digitais no acompanhamento fenológico de plantas em uma área de cerrado sensu stricto, no município de Itirapina, São Paulo

Abstract

Plant phenology is a traditional science to observe recurring events in plant life cycles and their relation mainly to climate, as well as to biotic factors and phylogeny. Leafing in plants defines the growth season and controls crucial ecosystems processes such as nutrient cycling, water storage, and carbon balance, regulating the productivity in terrestrial ecosystems and the dynamics of carbon sequestration. Phenological studies have been efficiently applied to track environmental changes, answering questions about the current scenario of global climate change and stimulating the search for innovative tools of plant monitoring. The use of satellite imagery and digital cameras has being considered as alternative methods of observation of phenological changes. The technique of taken repeated photographs using digital cameras has increased due the low cost investment, reduction in size to set up installation, and the possibility of dealing with high resolution data, making digital cameras reliable tools for a range of ecological applications. Therefore, regular digital cameras have been effectively used as three-channel imaging sensors, providing measures of leaf color change or phenological shifts in plants largely on North Hemisphere and in temperate vegetation types. We monitored a species rich Brazilian cerrado savanna to assess the reliability of digital images to detect leaf-changing patterns aiming to answer the following questions: (i) Do digital cameras capture leaf changes in tropical cerrado savanna vegetation? (ii) Can we detect differences on phenological changes among species crowns and the cerrado community? (iii) Is the greening pattern detected for each species crown by digital cameras validated by our on-the-ground leafing phenology (direct observation of tree leaf changes)? Since digital camera phenology generate a large amount of data, to explore computational tools that could support phenology studies we applied machine..

Fenologia é uma ciência tradicional que estuda os eventos recorrentes dos ciclos de vida de plantas e animais e da sua relação com o clima, bem como com fatores bióticos e filogenia. O brotamento foliar define a estação de crescimento das plantas e controla processos cruciais dos ecossistemas, tais como: ciclagem de nutrientes, o armazenamento de água e balanço de carbono, regula a produtividade dos ecossistemas terrestres e as dinâmicas de trocas de carbono. Estudos fenológicos têm sido aplicados de forma eficiente no controle de distúrbios ambientais, respondendo a perguntas sobre o atual cenário de mudanças climáticas globais e estimulando a busca de ferramentas inovadoras no monitoramento de plantas. O uso de imagens de satélite e câmeras digitais vem sendo considerado métodos alternativos de observação das mudanças fenológicas. A técnica de fotografias repetidas utilizando câmeras digitais tem aumentado devido ao seu baixo custo, redução no tamanho, facilidade de instalação, e alta resolução dos dados obtidos tornando as câmeras ferramentas confiáveis para uma variedade de aplicações ecológicas. Estas ferramentas vêm sendo efetivamente utilizadas como sensores dos três canais de cor, fornecendo padrões de mudança de cor em folhas e mudanças fenológicas em plantas, principalmente no Hemisfério Norte e em vegetações temperadas. Acompanhamos com câmeras uma área de cerrado para avaliar a confiabilidade de imagens digitais para detectar padrões de mudança foliar com o objetivo de responder às seguintes perguntas: (i) as câmeras digitais são capazes de capturar as trocas foliares numa comunidade tropical de cerrado? (ii) podemos detectar diferenças nas mudanças fenológicas entre espécies e a comunidade de cerrado? (iii) o padrão de verde detectado para cada espécie pelas câmeras pode ser validado pelos dados fenológicos do chão (observação direta das mudanças de folhas das árvores)...