Fatores que afetam a substituição de espécies durante a sucessão em Florest Atlântica

Abstract

Resumo: Mesmo sendo foco de estudos a mais de 100 anos, a sucessão ecológica ainda não foi totalmente compreendida e permanece uma teoria em expansão. A sucessão pode ser considerada como a montagem da comunidade em progresso e as mudanças na composição de espécies e no turnover de indivíduos podem ser afetadas por processos estocásticos e determinísticos. Além destes, fatores bióticos e abióticos agem estruturando as comunidades durante a sucessão. Assim, quantificar a importância dos processos e fatores que atuam na estruturação das comunidades ao longo da sucessão é essencial para ações que visem a manutenção da biodiversidade em ambientes naturais e a restauração de áreas degradadas. Neste estudo, avaliou-se o efeito relativo de processos determinísticos e estocásticos na estruturação de comunidades de árvores ao longo da sucessão secundária de uma floresta tropical. Com base em uma análise de indicadores estruturais de filtragem biótica e abiótica sobre a demografia, buscou-se identificar os fatores que atuam na estruturação das comunidades. Avaliamos a demografia (recrutamento, sobrevivência e substituição de espécies e indivíduos) das árvores (DAP?5cm) que ocorrem em um gradiente edáfico-sucessional (florestas com idades entre 7-17, 20-30, 30-55 e >80 anos, em dois tipos de solo) em Floresta Atlântica em Antonina, Paraná, sul do Brasil. Testamos a estocasticidade a partir da construção de modelos nulos para cada intervalo de idade da floresta e utilizamos a abordagem de seleção de modelo (AICc) para avaliar a importância relativa da filtragem ambiental (indiretamente medida pelo tipo de solo e idade da floresta) e as interações das espécies (medidas por área basal, densidade individual, diversidade taxonômica, funcional e filogenética) para prever taxas de recrutamento, sobrevivência, turnover de indivíduos e espécies. A composição e abundância de plantas em todas as comunidades diferiram das esperadas pelos modelos nulos, indicando determinismo. Os resultados revelaram também que a filtragem abiótica e biótica afetou de diferentes formas a montagem da comunidade ao longo do gradiente sucessional. A filtragem ambiental (possivelmente através do estresse do solo e das limitações relacionadas à complexidade estrutural) pareceu ser mais importante para recrutamento, sobrevivência e turnover de indivíduos. A filtragem biótica (possivelmente por dependência de densidade, capacidade competitiva e complementaridade de nicho) foi mais importante para sobrevivência, recrutamento e turnover de espécies. Sendo assim, a montagem das comunidades durante a sucessão é o resultado de um processo multifatorial com efeitos distintos no estabelecimento, sobrevivência, substituição das espécies e indivíduos. Nossos resultados adicionam achados importantes para teoria sucessional, separando os múltiplos fatores que atuam temporalmente na montagem da comunidade. Palavras-chave: cronossequência; demografia; diversidade funcional; diversidade filogenética; Mata Atlântica; recrutamento; regeneração natural; restauração; sobrevivência.

Abstract: Even being the focus of studies over 100 years, the succession has not yet been fully understood and remains a theory in expansion. Knowing that succession can be considered as the assembly of the community in progress, the changes in the composition of the species and in the turnover of individuals can be affected by stochastic and deterministic processes. In addition, biotic and abiotic factors act to structure communities during the succession. Thus, quantifying the relative importance of the processes and the factors that act on the patterns found throughout the succession are essential for the maintenance of biodiversity in natural environments and restoration of degraded areas. This study evaluated the relative effect of deterministic and stochastic processes along the secondary succession of a tropical forest, and based on a proxy analysis of biotic and abiotic filtering on demography, to identify the factors that structure communities. We assessed the demography (recruitment and survival rates, species and individual turnover) of trees (DHB?5cm) occurring in a edaphic-successional gradient (forests aged 7-17, 20-30, 30-55, and >80 years; two soil tipes) of Atlantic Forest in Antonina, Paraná State, southern Brazil. Stochasticity was tested by building null models (randomizing species composition and abundance) for each forest age interval. Also, model selection approach (AICc) was used to assess the relative importance of environmental filtering (indirectly measured by soil type, forest age) and species interactions (measured by basal area, individual density, taxonomic, functional, and phylogenetic diversity) to predict recruitment, survival, individual and species turnover rates. The composition and abundance of plants in all communities differed from the expected by the null models, indicating determinism. The results also showed that the abiotic and biotic filtering affected in different ways the community assembly in successional gradient. Environmental filtering (possibly via soil stress and limitations related to structural complexity) seemed to be more important for recruitment, survival, and individual turnover. Biotic filtering (possibly via density-dependency, competitive ability and niche complementarity) was more important for survival, recruitment and species turnover. Thus, the community assemblage during the succession is the result of a multi-factor process with distinct effects in the establishment, survival, substitution of species and individuals. This study adds some important findings on the successional theory, by disentangling the multi-factors acting temporarily in community assembly. Keywords: Atlantic Forest; chronosequence; demography; functional diversity; phylogenetic diversity; recruitment; regeneration; restoration; survival.