Padrões de diversidade de samambaias e licófitas da mata atlântica

Abstract

Resumo: A biodiversidade engloba toda a variação em sistemas biológicos, desde o nível molecular até o ecossistêmico, e seu estudo é crucial nas áreas da ecologia e biogeografia. Abordagens recentes propõem a consideração de múltiplas dimensões da biodiversidade, como a taxonômica, funcional e filogenética, para uma compreensão mais holística e apropriada em ações de conservação. Além disso, a avaliação de diferentes componentes da biodiversidade (alfa, beta e gama) são cruciais para compreender diferentes aspectos dos padrões de diversidade e seus determinantes. Samambaias e licófitas são duas linhagens distintas de plantas vasculares que compartilham muitas características morfológicas, fisiológicas e funcionais. A Mata Atlântica é uma região interessante para estes grupos, dada a grande riqueza e endemismo encontrados no bioma, associados ao histórico climático e geológico da região, além da grande variabilidade ambiental. Nesta tese, descrevemos os padrões de distribuição e diferentes dimensões da diversidade de samambaias e licófitas da Mata Atlântica, além de avaliar os impactos das mudanças climáticas e a efetividade das Unidades de Conservação em proteger a diversidade. No Capítulo 1, demonstramos que a riqueza e tamanho de distribuição de samambaias e licófitas são associadas a variáveis climáticas e ecológicas. Identificamos que regiões com alta diversidade e com espécies com tamanho de distribuição reduzidos estão concentradas na área central do bioma. Além disso, Unidades de Conservação são insuficientes em proteger essas regiões. No Capítulo 2, revelamos que a composição de espécies de samambaias e licófitas muda entre ecorregiões da Mata Atlântica. A substituição de espécies foi mais importante em explicar dissimilaridades na composição de espécies considerando toda a Mata Atlântica e dentro de cada ecorregião. No entanto, o aninhamento foi mais importante em explicar mudanças na composição entre ecorregiões. Diferentes combinações de variáveis climáticas, edáficas e distância geográfica explicaram os padrões de beta diversidade, evidenciando a importância em compreender os processos ecológicos e evolutivos que causam os padrões de biodiversidade. No Capítulo 3, demonstramos que as dimensões taxonômica, funcional e filogenética de samambaias ao longo da Mata Atlântica são concordantes apenas em algumas regiões. Destacamos a importância das ecorregiões da Costa e Interior da Bahia, por comportarem uma grande parte de alta diversidade para todas as dimensões. Identificamos uma diminuição nas diversidades taxonômica e filogenética, e um aumento na diversidade funcional em cenários futuros de mudanças climáticas. Discutimos como esses resultados apontam para um processo de homogeneização das comunidades de samambaias e a consequente diminuição da sua resistência. Esse resultado é especialmente importante quando combinado com a baixa proteção por Unidades de Conservação para todas as dimensões da diversidade. Esta tese apresenta novas informações sobre a diversidade e distribuição de samambaias e licófitas, evidenciando, principalmente, os diferentes padrões encontrados entre as linhagens e a alta ameaça que as mudanças climáticas representam para a diversidade destes organismos da Mata Atlântica.

Abstract: Biodiversity encompasses all variation in biological systems, from the molecular to the ecosystem level, and its study is crucial in the fields of ecology and biogeography. Recent approaches propose considering multiple dimensions of biodiversity, such as taxonomic, functional, and phylogenetic, for a more holistic understanding and appropriate application in conservation actions. Moreover, evaluating different components of biodiversity (alpha, beta, and gamma) is critical in understanding various aspects of diversity patterns and their determinants. Ferns and lycophytes are two distinct lineages of vascular plants that share many morphological, physiological, and functional characteristics. The Atlantic Forest is an interesting region for these groups, given the great richness and endemism found in the biome, mainly associated with the historical climatic and geological background, as well as the great environmental variability. In this thesis, we describe the distribution patterns and different dimensions of diversity of ferns and lycophytes in the Atlantic Forest, as well as evaluate the impacts of climate change and the effectiveness of protected areas in conserving diversity. In Chapter 1, we demonstrate that the richness and range sizes of ferns and lycophytes are associated with climatic and ecological variables. We identify regions with high diversity and with small-ranged species concentrated in the central area of the biome. Furthermore, protected areas are insufficient in conserving diversity within this region. In Chapter 2, we reveal that the species composition of ferns and lycophytes changes between ecoregions of the Atlantic Forest. Turnover was more important in explaining dissimilarities in species composition across the entire Atlantic Forest and within each ecoregion. However, nestedness was more important in explaining changes in composition between ecoregions. Different combinations of climatic, edaphic, and geographic distance variables explained the patterns of beta diversity, highlighting the importance of understanding the ecological and evolutionary processes that cause biodiversity patterns. In Chapter 3, we show that the taxonomic, functional, and phylogenetic dimensions of ferns along the Atlantic Forest are only concordant in some regions. We highlight the importance of the Coastal and Interior ecoregions of Bahia, as they harbor a significant part of high diversity for all dimensions. We identify a decrease in taxonomic and phylogenetic diversities, and an increase in functional diversity in future climate change scenarios. We discuss how these results may indicate a process of homogenization of fern communities and the consequent decrease in their resilience. This result is especially important when combined with the low protection by protected areas for all diversity dimensions. This thesis presents new insights into the diversity and distribution of ferns and lycophytes, highlighting, in particular, the different patterns found among lineages and the high threat that climate changes represent for the diversity of these organisms in the Atlantic Forest.