Padrões de distribuição da diversidade vegetal e dos estoques de carbono da Floresta Atlântica do estado de Santa Catarina

Abstract

Resumo: Um dos principais argumentos que sustentam a conservação da biodiversidade está embasado na sua influência positiva sobre o funcionamento dos ecossistemas. Especialmente na Floresta Atlântica, um bioma megadiverso, as relações entre biodiversidade e funções ecossistêmicas, como o armazenamento de biomassa sobre o solo (AGB) e os estoques de carbono (C) ainda são pouco conhecidas. Neste estudo exploramos as relações entre diferentes dimensões da biodiversidade (diversidade taxonômica, diversidade funcional) e a estrutura da paisagem com o processo de armazenamento de biomassa e carbono na Floresta Atlântica do sul do Brasil. Os dados que utilizamos nesta tese são provenientes do Inventário Florístico Florestal do estado de Santa Catarina (IFFSC), um esforço de levantamento florístico e estrutural da vegetação, com um total de 407 unidades amostrais, 92.754 indivíduos de 668 espécies arbustivo-arbóreas, nas diferentes fitofisionomias da Floresta Atlântica. No primeiro capítulo exploramos as influências diretas e indiretas dos mecanismos que afetam o armazenamento da biomassa, buscando compreender o papel dos fatores abióticos, atributos dominantes na comunidade (razão de massa) e a diversidade (complementaridade de nicho) sobre a funcionalidade ecossistêmica. Descobrimos que a biomassa é direta e positivamente influenciada pela diversidade taxonômica, levando ao aumento da diversidade de atributos na comunidade, sugerindo a existência de mecanismo de complementaridade de nicho. Além disso, a relação do diâmetro dos indivíduos arbóreos e da densidade da madeira com a AGB, sugere mecanismos de razão de massa. Os fatores abióticos desempenham funções diretas e indiretas sobre a AGB, por meio da isotermalidade, precipitação anual e o potencial de evapotranspiração. No segundo capítulo avaliamos como a paisagem afeta as diversidades taxonômica e funcional bem como os estoques de carbono da vegetação. Observamos que a quantidade de habitat medida por meio da área total dos fragmentos e a qualidade da matriz circundante (índice de agregação e tamanho efetivo da rede), afetam positivamente a diversidade, enquanto os efeitos de borda (total de borda) têm efeitos negativos sobre as comunidades, pois as mudanças microclimáticas nas bordas dos fragmentos alteram sensivelmente a estrutura e composição das comunidades. Por outro lado, a AGB não teve relação com a paisagem, o que pode ser resultado de fatores como a variação temporal da qualidade da paisagem, retirada seletiva de madeira, grau de resiliência da floresta, os quais não foram avaliados neste estudo. Em conclusão, nossos resultados demonstram a importância da diversidade em suas diferentes dimensões para manutenção da funcionalidade ecossistêmica de armazenamento de biomassa e consequente estocagem de carbono e da quantidade e qualidade do habitat para as diversidades taxonômica e funcional. Esses resultados são importantes para apoiar iniciativas de restauração e conservação da Floresta Atlântica, cujas agendas podem ser compartilhadas, conservar a biodiversidade implica em garantir estoques de carbono. Palavras-chave: biomassa, funcionamento do ecossistema, complementaridade do nicho, efeitos de massa, fragmentação, quantidade de habitat

Abstract: One of the main arguments supporting biodiversity conservation is based on its positive influence on the functioning of ecosystems. Especially in the Atlantic Forest, a megadiverse biome, the relationships between biodiversity and ecosystem functions such as aboveground biomass storage (AGB) and carbon stocks (C) are still poorly understood. In this study we explore the relationships between different dimensions of biodiversity (taxonomic diversity, functional diversity) and landscape structure with the biomass and carbon storage process in the Atlantic Forest of southern Brazil. The data we use in this thesis come from the Inventário Florístico Florestal de Santa Catarina (IFFSC), a floristic and structural vegetation survey effort, with a total of 407 sampling units, 92,754 individuals from 668 tree species sampled, in the different phytophysiognomies of the Atlantic Forest. In the first chapter we explore the direct and indirect influences of the mechanisms that affect biomass storage, seeking to understand the role of abiotic factors, dominant community attributes (mass ratio) and diversity (niche complementarity) on ecosystem functionality. We found that biomass is directly and positively influenced by taxonomic diversity, leading to increased attribute diversity in the community, suggesting the existence of a niche complementarity mechanism. Moreover, the relationship between tree diameter and wood density with AGB suggests mass ratio mechanisms. Abiotic factors perform direct and indirect functions on AGB through isothermality, annual precipitation and evapotranspiration. In the second chapter we evaluate how the landscape affects taxonomic and functional diversity as well the carbon stocks of vegetation. We observed that the amount of habitat measured by the total area of the fragments and the quality of the surrounding matrix (aggregation index and effective mesh size) positively affect the diversity, while the edge effects (total edge) have negative effects on the habitat communities, with microclimatic changes in the edges of fragments significantly alter the structure and composition of communities. On the other hand, AGB was not related to the landscape, which may be a result of other factors, such as temporal variation of landscape quality, selective logging, and degree of forest resilience, which were not evaluated in this study. In conclusion, our results demonstrate the importance of diversity in his different dimensions for maintaining the ecosystem functionality of biomass storage and consequent carbon storage and habitat quantity and quality for taxonomic and functional diversity. These results are important to support Atlantic Forest restoration and conservation initiatives, whose agendas can be shared, since conserving biodiversity means securing carbon stocks. Key-words: biomass, ecosystem functioning, niche complementarity, mass ratio effects, fragmentation, quantity of habitat.