Padrões de organização de comunidades arbóreas da Mata Atlântica

Abstract

Resumo: Um dos maiores desafios da ecologia é desvendar os processos responsáveis por gerar padrões de diversidade em diferentes escalas. Esse desafio se torna especialmente intrigante em regiões altamente biodiversas, como as florestas da Mata Atlântica brasileira. Em escalas locais, espera-se que os processos relacionados ao nicho das espécies (filtragem ambiental e interações bióticas) expliquem grande parte dos padrões de composição e riqueza de espécies. Assim, o emprego de diferentes abordagens que capturam aspectos distintos do nicho se torna fundamental para elucidar esses processos. Para esta tese, nós realizamos uma amostragem intensiva de espécies e atributos funcionais de árvores da Mata Atlântica do litoral do Paraná. O objetivo geral foi analisar padrões de diversidade e inferir processos de nicho responsáveis por variações na composição e riqueza de espécies arbóreas em escala local. A tese foi organizada em três capítulos: no primeiro, nós analisamos se os processos de nicho que determinam a diversidade beta de árvores variam de acordo com estágios de vida, grãos espaciais e pools de espécies. Nós encontramos que os processos variam com o estágio de vida em grãos finos, onde a diversidade beta de juvenis é afetada pela partição de recursos e a dos adultos, por competição. Porém, essas diferenças somem em grãos maiores, onde a competição determina a diversidade beta de ambos os estágios de vida. Diferenças no pool de espécies influenciam o padrão de agregação, mas não os processos que determinam a diversidade beta. No segundo capítulo, nós utilizamos uma abordagem funcional para analisar se diferenças na habilidade competitiva e os padrões de ocupação e preenchimento do espaço de nicho (volume funcional) influenciam a riqueza de espécies numa escala de vizinhança, em relação a diferentes tamanhos de pool de espécies. Concluímos que a competição deve ocorrer em algumas parcelas, mas não influencia o gradiente de riqueza. No entanto, à medida que as espécies são adicionadas à comunidade, em relação ao maior pool de espécies, são hermeticamente sobrepostas no espaço funcional, restrito pela filtragem ambiental, de modo que a filtragem ambiental é um processo dependente da escala responsável por gerar e manter a riqueza de espécies. No terceiro capítulo, partimos para uma abordagem metodológica com o objetivo de analisar o efeito do esforço amostral (número de unidades amostrais) em métricas de estrutura funcional (CWM e Rao) e na captura da resposta das espécies a gradientes ambientais. Nós encontramos que a composição funcional não foi afetada, mas a diversidade aumentou com a diminuição do esforço amostral, como um possível reflexo do aumento das diferenças funcionais entre espécies capturadas em menores amostragens. A resposta das espécies aos gradientes ambientais variou de acordo com o atributo considerado, sendo que, em geral, amostragens maiores apresentaram menos erros e foram, portanto, consideradas mais precisas. Em resumo, os resultados reforçam o papel dos processos de nicho em determinar a diversidade de árvores da Mata Atlântica e demonstram que o uso de diferentes abordagens pode ser crucial para englobar vários desses processos. Palavras-Chave: Nicho. Filtragem ambiental. Exclusão competitiva. Partição de recursos. Diversidade funcional. Diversidade beta.

Abstract: One of the greatest challenges of ecology is to unravel the processes responsible for generating diversity patterns at different scales. This challenge becomes especially intriguing in highly biodiverse systems, such Brazilian Atlantic Forest. At local scales, niche processes (environmental filtering and biotic interactions) are expected to account for a large part of species composition and richness patterns. Thus, the use of different approaches that capture distinct aspects of the niche becomes fundamental to elucidate these processes. For this thesis, we performed an intensive sampling of species and functional traits of the Atlantic Forest trees at Paraná State coast. The general objective was to analyze diversity patterns and infer niche processes responsible for variations in the composition and richness of tree species on a local scale. The thesis was organized in three chapters: in the first, we analyzed whether the niche processes that determine the beta diversity of trees vary according to life stages, spatial grains and species pools size. We found that the processes differ for life stages in the fine grain, where the juvenile beta diversity is affected by the resource partitioning and adults beta diversity, by competition. However, these differences disappear in larger grains, where competition determines the beta diversity of both life stages. Differences in the species pool size influence the aggregation pattern, but not the processes that determine beta diversity. In the second chapter, we use a functional approach to analyze whether differences in competitive ability and occupancy and filling of the niche space influence the species richness on a neighborhood scale in relation to different species pool sizes. We conclude that competition should occur in some plots but does not influence the richness gradient. However, as species are added to the community, in relation to the largest species pool, they are hermetically overlaid in the functional space, restricted by environmental filtration, so that environmental filtering is a scale-dependent process responsible for generating the species richness gradient. In the third chapter, we use a methodological approach with the objective of analyzing the effect of sample effort (number of sample units) on functional structure metrics (CWM and Rao) and on the capture of species response to environmental gradients. We found that the functional composition was not affected, but the diversity increased with the reduction of the sampling effort, as a possible reflection of the increase of the functional differences between species captured in smaller samplings. The species response to environmental gradients varied according to the trait considered, and, in general, larger samplings presented lower errors and were therefore considered more accurate. In summary, the results reinforce the role of niche processes in determining the diversity of Atlantic Forest trees and demonstrate that the use of different approaches may be crucial to encompass several of these processes. Keywords: Niche. Environmental filtering. Competitive exclusion. Resource partitioning. Functional diversity. Beta diversity.