Decaimento de similaridade em metacomunidades de peixes em riachos : efeitos de dissimilaridades ambientais, distância geográfica e barreiras físicas

Abstract

O conceito de metacomunidade de Leibold ressalta a importância que processos ocorrendo em diferentes escalas espaciais têm na estruturação de comunidades. Porém, este conceito é comumente ignorado no contexto de sistemas dendríticos, onde geralmente só existe um único canal de dispersão para alguns organismos, como é o caso de peixes de riachos. Uma métrica que pode ser utilizada para representar a conectividade em sistemas lóticos é derivada da teoria de grafos, onde a paisagem é representada como um conjunto de vértices conectados por arestas que unem funcionalmente os pares de vértices. O primeiro objetivo deste trabalho foi avaliar a importância dos efeitos ambientais e espaciais sobre o decaimento de similaridade entre comunidades locais de peixes bentônicos, utilizando três formas de representação da distância: Euclidiana, pelo curso d’água ou distância incorporando a resistência à dispersão. O segundo objetivo foi criar um modelo de conectividade (grafo) que maximize a explicação das similaridades entre as comunidades locais de peixes de corredeiras. Conduzi este estudo na bacia hidrográfica do Rio Maquiné, Litoral Norte do sul do Brasil, caracterizada por riachos de substrato pedregoso e águas transparentes. Estudei 31 comunidades locais, em trechos de corredeiras, e em cada uma obtive amostras da composição da fauna ictiológica através do método kick sampling e dados de caracterização do habitat local. Considerei estes pontos e as confluências da bacia como vértices, e os cursos d’água entre os pontos como arestas no modelo de grafos. Para representar a distância biológica entre as comunidades, utilizei a dissimilaridade de Bray-Curtis calculada a partir de dados de composição e abundância de espécies. Para representar os custos à x dispersão, calculei uma matriz de distância de custo a partir da análise de menores caminhos do grafo. A fim de testar a contribuição de cada variável de custo, testei os pesos de 0, 0,5 e 1 para cada uma das oito variáveis de custo em todas as suas combinações. Utilizei correlações parciais entre as matrizes biológicas e de custo, removendo o efeito ambiental. O decaimento da similaridade entre as comunidade locais apresentou uma correlação significativa com as dissimilaridades ambientais, e fraca e não significativa com a distância pelo curso dos riachos. As correlações parciais entre as dissimilaridades biológicas e a distância de custo (removido o efeito das dissimilaridades ambientais), foram baixas na maior parte das combinações de pesos. Obtive a maior correlação com as matrizes de distância de custo quando utilizei os pesos de 1 e 0,5 para altura máxima de barreiras e peso 0 para as demais. Entretanto, este padrão não se manteve após a validação do modelo. Concluo que, na escala de estudo adotada neste trabalho, a variação do ambiente é um fator importante e o espaço e o custo à dispersão não têm efeitos significativos para a explicação das similaridades ictiológicas entre as comunidades estudadas. Porém, outros fatores como chuva e enchentes, não avaliados neste estudo, podem estar atuando para o aumento da estocasticidade do sistema. Desta forma, não foi possível observar um padrão claro de preponderância de uma ou mais variáveis de custo.

The metacommunity concept highlights the importance of processes occurring in different spatial scale in the structure of communities. However, this concept is commonly ignored in the context of dendritic systems, where there is usually only one dispersal path available for some organism, such as stream dwelling fishes. A metric that can be used to represent the connectivity in lotic systems is derived from de graph theory, in which the landscape is represented by a group of nodes, connected functionally by edges. The first objective of this study was to evaluate the importance of environmental and spatial effects on the similarity decay between local communities of benthic fish, adopting three forms of distance representation: Euclidean, watercourse and distance incorporating resistance to dispersal. The second objective was to create a connectivity (graph) model that maximizes the explanation of the similarities between local fish communities. I conducted this study in Rio Maquiné basin, Northern Littoral of Rio Grande do Sul, characterized by gravel and boulder bed streams with transparent water. I studied 31 local communities each one consisting of riffle segments. I sampled the fish fauna using a kick sampling technique and obtained in each site environmental variables regarding the local habitat. These sites, along with the basin’s confluences, were considered nodes and the water courses between them were considered edges on a graph model. In order to represent the biological dissimilarity among communities, I used thee Bray-Curtis dissimilarity index, calculated using composition and abundance data. In order to represent the costs of dispersion, I calculated a distance matrix based on the graph shortest paths. To evaluate the contribution of each cost variable I tested the weights of 0, 0.5 and 1 xii to each one of the eight cost variable, in all their combinations. I used partial correlations between the biological and cost matrix, removing the environmental effect. The similarity decay between local communities was significantly correlated with the environmental dissimilarities and weakly and non-significantly related to the watercourse distance. The partial correlation between biological similarities and the cost distance (removing the environmental dissimilarities effects) were small in most of the weight combinations. The highest correlations with the distance cost matrices were obtained when I used weights 1 and 0.5 to the variable maximum height of barriers. However. this pattern was not maintained after a validation of the model. I conclude that, in the studied spatial scale, the environmental variation among sites is an important factor and the space and the costs to dispersion do not have important effects on the explanation of the fish similarities. It is possible that other variables not evaluated in this work, such as rain and floods, can contribute for the raise of stochasticity in this system. Hence it was not possible to observe a clear pattern of preponderance of one or more cost variables and, therefore, the similarity decay among communities was more related to the differences among local environment conditions.