Ecologia de comunidades de Bromeliaceae ao longo de um gradiente de continentalidade no sul do Brasil

Abstract

Gradientes ambientais estabelecem cenários ecológicos excepcionais para analisar os padrões e processos que determinam a estrutura de comunidades ecológicas. A compreensão da estrutura de comunidades ecológicas ao longo de um amplo escopo de gradientes ambientais requer pesquisas com enfoque em diferentes escalas espaciais (regional e local), incluindo aspectos taxonômicos, funcionais e filogenéticos. A busca por teorias que expliquem as causas da organização da estrutura de comunidades ecológicas tem impulsionado o surgimento de abordagens promissoras, como o arcabouço teórico de metacomunidade e de montagem de comunidades ecológicas. Considerando este contexto, a família Bromeliaceae constituí um sistema ecológico extraordinário para a compreensão de padrões e processos que determinam a estrutura de comunidades ecológicas, em razão das importantes funções e interações ecológicas que desempenham; e por se destacar na diversidade taxonômica, funcional e filogenética da vegetação neotropical (florestas e campos rupestres). Nesta tese, investigamos os determinantes que estabelecem a estrutura de comunidades ecológicas de Bromeliaceae ao longo de um gradiente de continentalidade, tendo por base uma sequência de 71 morros testemunhos distribuídos em um corredor geográfico subtropical, que se estende do Litoral Atlântico até as proximidades do Rio Uruguai, na porção central do Estado do Rio Grande do Sul, no sul do Brasil. No primeiro manuscrito, investigamos os padrões e processos metacomunitários de bromélias epifíticas. Demostramos que as comunidades de bromélias epifíticas estão ligadas a um padrão orientado por um gradiente Clementsiano de baixa rotatividade (turnover), constituído de quatro compartimentos metacomunitários. Além disso, evidenciamos que o arquétipo alocação de espécies (species sorting) melhor representou os processos de estabelecimento da estrutura metacomunitária. No segundo manuscrito, examinamos a estrutura funcional e filogenética das comunidades ecológicas de Bromeliaceae. Verificamos que as linhagens de Bromeliaceae manifestaram conservadorismo de nicho filogenético tropical ocupando ou rastreando nichos ancestrais. Além disso, descobrimos que a hipótese de dominância de estresse (SDH) gerou diferentes respostas nas estruturas funcional e filogenética. No entanto, evidenciamos que a montagem de comunidade foi predominantemente aleatória em relação ao pool de espécies. Concluímos que fatores ambientais (temperatura e umidade), espaciais (dispersão e conectividade) e estocásticos, assim como as formas de vida das Bromeliaceae, determinam o estabelecimento de diferentes estruturas taxonômicas, funcionais e filogenéticas das comunidades ecológicas, dando origem a um complexo biogeográfico constituído por diferentes compartimentos metacomunitários com dinâmicas estruturantes distintas.

Environmental gradients establish exceptional ecological scenarios to analyze the patterns and processes that determine the structure of ecological communities. Understanding the structure of ecological communities along a broad scope of environmental gradients requires research focusing on different spatial scales (regional and local), including taxonomic, functional, and phylogenetic aspects. The search for theories explaining the causes of the organisation of ecological community structure has driven the emergence of promising approaches, such as the theoretical framework of metacommunity and ecological community assembly. Considering this context, the Bromeliaceae family constitutes a unique ecological system for the understanding of patterns and processes that determine the structure of ecological communities; due to the functions and ecological interactions they perform and for standing out in the taxonomic, functional, and phylogenetic diversity in the Neotropical vegetation (forests and rupestrian grasslands). In this thesis, we investigated the determinants that establish the structure of ecological communities of Bromeliaceae along a continental gradient, based on a sequence of 71 testimonial hills distributed in a subtropical geographic corridor, which extends from the Atlantic Coast to the proximities of the Uruguay River, in the central portion of the State of Rio Grande do Sul, in southernmost Brazil. In the first manuscript, we investigated the patterns and metacommunity processes of epiphytic bromeliads. We demonstrated that epiphytic bromeliad communities are linked to a Clementsian pattern-oriented by the low turnover gradient, composed of four metacommunity compartments. Moreover, we evidenced that the species sorting archetype best represented the processes of establishing metacommunity structure. In the second manuscript, we examined the functional and phylogenetic structure of the ecological communities of Bromeliaceae. We verified that Bromeliaceae lineages manifested tropical phylogenetic niche conservatism occupying or tracking ancestral niches. Also, we found that the stress-dominance hypothesis (SDH) generated different functional and phylogenetic structure responses. However, community assembly was predominantly random concerning the species pool. We conclude that environmental (temperature and moisture), spatial (dispersal and connectivity), and stochastic factors, as well as the life forms of the Bromeliaceae, determine the establishment of different taxonomic, functional, and phylogenetic structures of the ecological communities, giving rise to a biogeographic complex constituted by four compartments of metacommunities with distinct structuring dynamics.