Mudanças na estrutura da vegetação e estratégias ecológicas : evidências de uma avaliação temporal do adensamento de plantas lenhosas sobre campos

Abstract

Resumo: Campos nativos e florestas podem ocorrer lado a lado na paisagem, formando um complexo sistema de mosaicos. Ambos são considerados estados estáveis alternativos da vegetação, mantidos por diferentes feedbacks estabilizadores. Na ausência, ou sob uma baixa frequência de distúrbios, ocorre o processo de adensamento de lenhosas. Esse processo resulta na mudança gradual da fisionomia da vegetação, que passa de uma vegetação campestre com poucos indivíduos lenhosos, para uma floresta, criando ecótonos caracterizados por condições ambientais contrastantes. Espécies lenhosas que ocorrem ao longo do gradiente de adensamento precisam adotar estratégias ecológicas que sejam viáveis, o que pode ser contrastante dadas condições ambientais de cada habitat. Para isso, as plantas tem o desafio de coordenar de forma eficiente o funcionamento de dimensões interdependentes da planta, acima e abaixo do solo. No presente trabalho buscamos avaliamos o que acontece com a estrutura da vegetação e com a funcionalidade das espécies ao longo de um gradiente de adensamento de lenhosas sobre campos nativos. A nossa hipótese é de que após 10 anos sem distúrbios, ocorram mudanças estruturais na vegetação, que são associadas com mudanças nos padrões funcionais da comunidade e nas estratégias ecológicas das espécies lenhosas. Para avaliar isso, amostramos 60 parcelas em duas áreas com vegetação formada por mosaicos campo-floresta em dois períodos de tempo diferentes (2012-2022), para coletar dados temporais do adensamento de lenhosas. Utilizamos uma abordagem integradora para acessar as diferentes dimensões de variação dos atributos funcionais das plantas, incluindo atributos acima e abaixo do solo (whole-plant, folha, caule e raízes). Correlações bivariadas e análises multivariadas foram utilizadas para acessar a variação dos atributos. Nossos resultados mostraram que a densidade de indivíduos lenhosos aumentou no campo, que atualmente possui uma vegetação com estrutura vegetacional similar a uma floresta secundária. Em geral, espécies lenhosas colonizando o campo tiveram folhas conservativas, como estratégia para proteção contra alta incidência luminosa e seca; raízes aquisitivas para competir de forma eficiente por nutrientes, e casca espessa, como um importante atributo de resistência ao fogo. Em contrapartida, as espécies de floresta foram maiores em altura e tiveram folhas aquisitivas, indicando uma alta habilidade de competir por luz no ambiente florestal, onde a luz é um recurso limitante. Nossos resultados demonstram que campo e floresta possuem comunidades formadas por espécies lenhosas com diferentes estratégias ecológicas, e que na ausência de distúrbios os campos sofrem mudanças estruturais e na fisionomia da vegetação, em consequência do adensamento. Essa mudança favorece a chegada de novas espécies com diferentes estratégias ecológicas, que tornaram-se viáveis considerando as novas condições ambientais resultado pelo processo de adensamento de lenhosas.

Abstract: Forests and grasslands often occur side by side in the landscape forming a complex mosaic system. These alternative vegetation states are maintained by different disturbances stabilizing feedbacks. Under absence or very low frequency of disturbances, woody plant encroachment (WPE) takes place, and the vegetation changes from grassland with few woody individuals to forest, thereby creating ecotones with contrasting environmental conditions. Woody species that occur along this gradient adopt viable ecological strategies which may be contrasting in each habitat. For this, plants are challenged to efficiently coordinate the functioning of interdependent plant strategy dimensions above and belowground. Here we aim to evaluate what happen to vegetation structure and functionality of woody species along gradient of WPE over grasslands. We hypothesized that after 10 years without disturbances, the vegetation experiences structural changes that are associate to shifts in the community functional pattern and in species ecological strategies. We surveyed 60 plots in forest-grassland mosaics at two different times (2012-2022), capturing a gradient from open grasslands, to encroached grassland and to closed forest, to collect temporal field data about WPE process happening. We used an integrated functional approach to assess the different dimensions of plant trait variation, including above and belowground traits (whole-plant, leaf, stem, and root traits). Bivariate correlations and multivariate analyses were used to assess trait coordination. Our results show that the density of woody individuals increased in the former grassland, which today has a structure similar to a young forest. In general, woody species colonizing the grassland had conservative leaves, a strategy for protection against high solar incidence and drought; acquisitive roots for efficient competition for nutrients; and thick barks, that is an important fire-resistance trait. On the other hand, forest species usually were taller and had acquisitive leaves, indicating highly competitive ability for light in the light-limited forest habitat. Interestingly, our results indicate that woody species occurring in forest-grassland mosaics exhibited a clear trade-off between leaf and belowground. Overall, our results demonstrate that forest and grassland harbor woody species with different ecological strategies, and that without disturbance grasslands passes to gradual changes in vegetation physiognomy, which allowed the arrival of species that have different ecological strategies that become viable under the new environmental conditions formed by WPE.