Determinantes ecológicos da diversidade beta de árvores em florestas atlânticas no sul do Brasil

Abstract

Abordagens integrativas considerando diferentes dimensões da diversidade (p.ex., taxonômica, funcional, ou filogenética) cada vez mais estão sendo utilizadas para (1) avançar o nosso conhecimento sobre os mecanismos que criam e mantém a biodiversidade, e (2) elucidar a distribuição da biodiversidade tanto em áreas geográficas de interesse como dentro de áreas protegidas. De fato, entender como a biodiversidade se distribui no espaço e como ela é mantida ao longo do tempo é fundamental para embasar o planejamento de áreas protegidas e corredores ecológicos, assim como auxiliar no manejo de espécies invasoras, restauração de habitats degradados e manejo de ecossistemas. Nessa perspectiva, os objetivos centrais desta tese foram: (1) avaliar os mecanismos ecológicos e evolutivos, que potencialmente influenciam a diversidade beta taxonômica e filogenética de árvores nas florestas Atlânticas do sul do Brasil, e (2) avaliar como os componentes taxonômicos e filogenéticos se distribuem ao longo destas florestas, e como eles são representados dentro da rede regional de áreas protegidas. Para tal, utilizei modelagem de equações estruturais (capítulo 1) para testar a validade de uma rede de hipóteses ligando dados e teoria. No capítulo 1, avaliei a relação entre a diversidade beta taxonômica e filogenética, e como elas se relacionam com a riqueza de espécies, filtragem ambiental, espaço geográfico e estrutura filogenética (agrupamento filogenético). Nesse capítulo, concluí que a diversidade beta taxonômica é influenciada principalmente pelos gradientes altitudinais e climáticos, enquanto que a diversidade beta filogenética é determinada também pelo grau de agrupamento filogenético, em nível local, que provavelmente reflete o conservadorismo de nicho dentro das linhagens e distúrbio humano, que historicamente tem conduzido as florestas estudadas a um processo de homogeneização biótica. Em relação ao segundo objetivo, utilizei uma abordagem integrativa para predizer e mapear os componentes taxonômicos e filogenéticos da diversidade de árvores e, em seguida, avaliar a efetividade da rede de áreas protegidas em representar tais componentes nas florestas Atlânticas do sul Brasil. Nesse capítulo, concluí que as áreas protegidas são insuficientes para preservar adequadamente a biodiversidade de árvores nestas florestas. Sugeri que a expansão da rede em direção as áreas de alta singularidade taxonômica e filogenética, como definidas aqui, poderia aumentar, ao mesmo tempo, a representação da riqueza de espécies, da diversidade beta e da história evolutiva das espécies estudadas. Sugeri também que a inclusão de áreas de alta insubstituibilidade, em termos de história evolutiva, poderia ajudar a aumentar a proteção da diversidade de características e do potencial evolutivo das espécies.

Integrative approaches considering different dimensions of biodiversity are increasingly being used in ecology and conservation to (1) advance our knowledge about the mechanisms underlying current patterns of biological diversity, and (2) elucidate the distribution of biodiversity in geographical areas of interest, and within the protected areas. Indeed, understanding how biodiversity is distributed in space and how it is maintained over time is critical to support the planning of protected areas and ecological corridors as well as assist the management of invasive species, the restoration of degraded areas and ecosystem management. In this perspective, the central goals of this thesis were: (1) to evaluate the ecological and evolutionary mechanisms that potentially influence the tree taxonomic and phylogenetic beta diversity in Atlantic forests located in southern Brazil, and (2) to evaluate how the taxonomic and phylogenetic diversity components are distributed across these forests, and how they are represented within the regional network of protected areas. For this, I used structural equation modeling (chapter 1) to test the validity of a network of hypotheses linking data and theory. In the chapter 1, I evaluate the relationship between taxonomic and phylogenetic beta diversity, and how they are related to species richness, environmental filtering, geographical space and phylogenetic structure (phylogenetic clustering). In this chapter, I conclude that taxonomic beta diversity (at the study scale) is mainly driven by the altitudinal and climatic gradients, while phylogenetic beta diversity is also determined by the degree of phylogenetic clustering at local level, more likely reflecting niche conservatism within lineages and human disturbance that has historically conducted the studied forests to a process of biotic homogenization. In relation to the second goal, I used an integrative approach to predict and map the taxonomic and phylogenetic components of tree diversity, and to assess the effectiveness of the protected areas network in representing these components in the Atlantic forests. In this chapter, I conclude that protected areas are insufficient to adequately preserve the tree biodiversity in these forests. I suggest that expanding the network towards the areas of taxonomic and phylogenetic uniqueness, as defined here, could increase the representation of species richness, beta diversity and evolutionary history of angiosperm trees at the same time. Furthermore, the inclusion of areas of high irreplaceability in terms of evolutionary history could help to improve the protection of feature diversity and evolutionary potential of species.