O cerrado além das fronteiras : padrões de diversidade e ameaças presentes e futuras à sua flora na Bolívia, Brasil e Paraguai

Abstract

Resumo: No primeiro capítulo " Using worldwide edaphic data to model plant species niches: an assessment at a continental extent ", foi abordado as seguintes questões principais: (i) Qual é a influência de distintas variáveis preditoras (por exemplo, climática vs. edáfica) em diferentes algoritmos empregados em modelos de nicho ecológico (ENM's, em inglês)? (ii) Qual é a relação entre o desempenho de diferentes preditores e as características geográficas das espécies? Utilizou-se 125 espécies de plantas distribuídas na região Neotropical para explorar o efeito de usar dados edáficos disponíveis no banco de dados SoilGrids e sua combinação com dados climáticos do CHELSA. Além disso, essas diferentes variáveis foram relacionadas com as características geográficas das espécies e diferentes algoritmos. O uso de diferentes preditores (climáticos, edáficos e ambos) afetou significativamente o desempenho do modelo e a complexidade espacial das previsões. Foi demostrado que o uso simultâneo de variáveis climáticas e edáficas geram ENM's com acurácia similar ou melhor que as construídas apenas com variáveis climáticas. Além disso, o desempenho de modelos que consideram essas diferentes variáveis preditoras, separadamente ou em conjunto, teve uma relação com as propriedades geográficas das ocorrências das espécies, como o número e a amplitude de distribuição. A grande extensão geográfica, a variabilidade dos ambientes e as características geográficas das diferentes espécies consideradas permitiram demonstrar que os dados edáficos globais agregam informações úteis para ENM's da planta. Isto é particularmente valioso para estudos de espécies que ocorrem em regiões onde informações mais detalhadas sobre propriedades do solo são pobres ou não existem. No segundo capítulo "Looking beyond borders: patterns of richness and rarity of the Cerrado flora and its transboundary conservation opportunities", foi estuado a flora do Cerrado de forma transfronteiriça para (i) prever padrões de riqueza e raridade de espécies para Bolívia, Brasil e Paraguai, (ii) estudar a concentração de espécies raras a nível global e regional, e (iii) avaliar áreas que apresentam oportunidades e conflitos para conservar a riqueza e a raridade do Cerrado nas três nações. Foi utilizado sete técnicas de modelagem de nicho ecológico para modelar 1559 espécies de plantas do Cerrado. Definimos cenários de oportunidade e conflito para a conservação com base na relação entre o grau de alteração da paisagem e a riqueza e concentração da raridade global e local. A maior concentração de riqueza de espécies e raridade global são encontradas na parte central da ecorregião do Cerrado no Brasil. A Bolívia é o segundo país com maior riqueza e raridade, principalmente associado ao Cerrado e à Floresta Seca Chiquitana. No Paraguai, a riqueza e a raridade estavam concentradas na parte norte do Chaco Úmido e Chaco Seco. Oportunidades e conflitos de conservação foram diferentes para cada país devido à interação entre a diversidade e os padrões de uso da terra. Na medida do nosso conhecimento, esta é a primeira tentativa de descrever a diversidade vegetal do bioma Cerrado além dos limites políticos brasileiros. Apesar de grande parte da flora do Cerrado estar concentrada no Brasil, este país também possui a maior proporção de seu território em um cenário de conflito onde a maior alteração de paisagem ocorre em áreas com maior diversidade. No entanto, foram encontradas grandes oportunidades de conservação na Bolívia e no Paraguai, porque a riqueza e a raridade de espécies preditas estendem-se em áreas com baixo grau de alteração, tornando-os países importantes para conservar a flora do Cerrado. O terceiro capítulo "A dark scenario for Cerrado plant species, effects of future climate, land use and inefficiency of protected areas" teve como objetivo (i) avaliar o efeito da mudança climática e do uso da terra na distribuição das espécies de plantas do Cerrado para diferentes países onde ocorre, (ii) avaliar a eficiência da atual rede de áreas protegidas para salvaguardar espécies sob diferentes emissões de gases de efeito estufa e uso da terra, e (iii) estimar o grau de ameaça de espécies causada pela eficiência de proteção e perda de habitat. Foi mostrado que as mudanças climáticas e a mudança do uso da terra poderiam causar grandes danos à flora do Cerrado até 2050 e 2080, mesmo em condições otimistas. Infelizmente, a maior intensidade e expansão do uso da terra ocorrerá nas regiões onde a maior riqueza será abrigada. A conservação das espécies será seriamente afetada, uma vez que a rede de áreas protegidas não é tão eficiente para protegê-las em condições atuais ou futuras. O baixo nível de proteção, junto às perdas causadas pelo avanço da fronteira agrícola levará a que a maioria das espécies seja altamente ameaçada. As estratégias de conservação do Cerrado devem ser implementadas tanto a nível nacional e como transfronteiriço devido a que o clima e os efeitos do uso da terra foram diferentes em cada país. Palavra-chave: Modelos de distribuição espécies. Mudanças climáticas. Padrões de riqueza. Perda de hábitat. Raridade. Variáveis edáficas

Abstract: Cerrado beyond borders: diversity patterns and current and future threats it its flora in Bolivia, Brazil and Paraguay. Abstract: In the first chapter "Using worldwide edaphic data to model plant species niches: an assessment at a continental extent" we address the following main questions: What is the influence of distinct predictor variables (e.g. climatic vs edaphic) on different ENM algorithms? and what is the relationship between the performance of different predictors and geographic characteristics of species? We used 125 plant species distributed over the Neotropical region to explore the effect on ENMs of using edaphic data available from the SoilGrids database and its combination with climatic data from the CHELSA database. In addition, we related these different predictor variables to geographic characteristics of the target species and different ENM algorithms. The use of different predictors (climatic, edaphic, and both) significantly affected model performance and spatial complexity of the predictions. We showed that the use of global edaphic plus climatic variables generates ENMs with similar or better accuracy compared to those constructed only with climate variables. Moreover, the performance of models considering these different predictors, separately or jointly, was related to geographic properties of species records, such as number and distribution range. The large geographic extent, the variability of environments and the different species' geographical characteristics considered here allowed us to demonstrate that global edaphic data adds useful information for plant ENMs. This is particularly valuable for studies of species that are distributed in regions where more detailed information on soil properties is poor or does not even exist. In the second chapter "Looking beyond borders: patterns of richness and rarity of the Cerrado flora and its transboundary conservation opportunities" we studied the flora of Cerrado in a transboundary way to (i) predict species richness and rarity patterns for Bolivia, Brazil, and Paraguay, (ii) study the concentration of rare species at global and regional levels and (iii) evaluate areas presenting opportunities and conflicts to conserve the plant richness and rarity of Cerrado across these three nations. We defined scenarios of opportunity and conflict for conservation based on the relationship between the degree of landscape alteration and the richness and concentration of global and local rarity. Rarity index was based on species geographic range sizes, marginality, and specificity of their niches. The greatest concentration of species richness and global rarity of Cerrado's plant species is found in the central part of the Cerrado ecoregion in Brazil. Bolivia is the second country with the highest richness and rarity, mainly associated with Cerrado and Chiquitano Dry Forest. In Paraguay, richness and rarity were concentrated in the northern part of the Humid and Dry Chaco. Opportunities and conflicts for conservation were different for each country resulting from the interaction between diversity and land-use patterns. To the extent of our knowledge, this is the first attempt to describe the plant diversity of the Cerrado biome beyond Brazilian borders. Despite much of the Cerrado flora being concentrated in Brazil, this country also has the greatest proportion of its territory under a conflict scenario where the major landscape alteration happens in areas with the highest diversity. However, high opportunities for conservation were found in Bolivia and Paraguay where species richness and rarity concentrate in areas with low alteration degree, which makes them important countries to conserve the flora of Cerrado. "A dark scenario for Cerrado plant species, effects of future climate, land use and inefficiency of protected areas" We aimed to (i) assess the effect of the climate change and landuse on the distribution of the Cerrado plant species for different countries where it occurs, (ii) evaluate the efficiency of the current protected area network to safeguards species under different greenhouse-gas emissions and land-use and (iii) estimate the vulnerability of species caused by protection efficiency and habitat loss. We demonstrate that climate change and land-use will cause great damage to Cerrado flora by 2050 and 2080, even under optimistic conditions. Unfortunately, the greatest intensity and extent of land-use will have to overcome on the regions where the greatest richness will be harbored. The conservation of the species will be seriously affected since the protected areas network is not as efficient in safeguarding them under current or future conditions. The low level of protection together with the losses caused by the advance of the agricultural frontier will lead to most species being highly vulnerable. Due to the climate and land-use, effects showed different interactions in each country, conservation strategies should be implemented at transboundary and national levels. Keywords: Climate changes. Edaphic variables. Habitat loss. Rarity. Richness patterns. Species distribution models.