Competição e fatores abióticos influenciam comunidades vegetais nos páramos brasileiros

Abstract

Competição e fatores abióticos influenciam comunidades vegetais nos páramos brasileiros. Orientadora: Andreza Viana Neri. As montanhas tropicais são grandes centros de biodiversidade no mundo, servindo como abrigos, berçários, mas também túmulos para muitas espécies. No Brasil, os campos de altitude, ou páramos brasileiros, são abrigos para diversas espécies endêmicas. Contudo, se encontram altamente ameaçados pelas mudanças climáticas, tendo em vista a sua distribuição restrita. A altitude e o solo são tidos como os principais promotores dos padrões de diversidade nesses ambientes, sendo o papel das interações bióticas negligenciado. Este estudo visa compreender como interações competitivas em associação com as variáveis topográficas determinam a estrutura e os padrões de diversidade desses ambientes, em seus aspectos taxonômico e funcional. Para tanto, estabelecemos 135 parcelas de um metro quadrado em uma montanha do Parque Estadual da Serra do Brigadeiro. Coletamos dados de composição de espécies – pelos quais calculamos índices de diversidade taxonômica –, e traços funcionais – pelos quais medimos a média e a variância de cada traço na comunidade, bem como a diversidade funcional de diversidade funcional. Este estudo foi divido em dois capítulos, que buscam responder as seguintes perguntas: 1) Como a interação entre altitude, disponibilidade de solo e densidade da cobertura vegetal influenciam na composição e na diversidade de espécies em montanhas tropicais, em nível local? 2) Como estes mesmos fatores influenciam na filtragem de estratégias funcionais entre hábitats e na coexistência de diferentes estratégias em um mesmo hábitat? No primeiro capítulo, observamos que a composição de espécies foi influenciada pelos fatores ambientais, sendo a disponibilidade de solo o fator com maior poder de explicação. Observamos também, que a diversidade aumentou com a altitude e com a escassez de solo, mas diminuiu com a densidade da cobertura vegetal. Contudo, esse padrão esteve mais associado ao aumento da equidade do que com o aumento da riqueza. Isso pode ser explicado pela redução da dominância sob condições extremas, devido à presença de espécies altamente adaptadas, que devem apresentar fitness similares entre elas. No segundo capítulo, vimos que a vegetação da montanha é composta primordialmente por espécies tolerantes ao estresse, mas que variaram com relação a estratégias de uso do carbono, de resistência à seca e de investimento em crescimento. Para traços relacionados ao uso de carbono, houve um aumento da convergência funcional sob maiores altitudes e densidade de cobertura vegetal. Para traços relacionados a estratégias de resistência à seca, houve um aumento da convergência funcional em maiores altitudes e sob maior disponibilidade de solo. Nossos resultados sugerem que a altitude atua como um importante filtro abiótico nessas comunidades. Contudo, a filtragem de estratégias só acontece na presença de exclusão competitiva favorecida pelo aumento da disponibilidade de recursos e aumento da densidade de cobertura. Além disso, as médias de traços da comunidade variaram em função da interação entre os três preditores, sugerindo não haver uma única estratégia capaz de prover maior habilidade competitiva em todo o gradiente. Ao nível do habitat, a coexistência de espécies foi determinada principalmente pela disponibilidade de solo e altitude. Em alta altitude e alta disponibilidade de solo, houve maior dominância de espécies convergentes em estratégias de resistência à seca e de investimento em altura. Já em áreas de solo escasso em baixa altitude, as comunidades foram dominadas por espécies que divergem nessas estratégias, mas que apresentam alta tolerância ao estresse. Nosso estudo mostrou que os padrões de composição e diversidade taxonômica e funcional na montanha estudada são determinados pela interação entre fatores abióticos e bióticos. A predição dos impactos das mudanças climáticas nesses ambientes deve, portanto, levar em consideração as interações competitivas, que limitam a distribuição e permanência das espécies ao longo dos gradientes de altitude e solo. Palavras-chave: Campos de altitude. Filtragem ambiental. Competição. Estratégias ecológicas. Diversidade.

Tropical mountains are great centres of biodiversity in the world, serving as hosts, cradles, but also graves for many species. In Brazil, the campos de altitude, or Brazilian páramos, are home for several endemic species. However, they are highly threatened by climate change, given their restricted distribution. Elevation and soil are considered the main drivers of diversity patterns in these environments, with the role of biotic interactions being neglected. This study aims to understand how competitive interactions in association with topographic variables determine the structure and diversity patterns of these environments, in their taxonomic and functional aspects. In order to do that, 135 1 m 2 plots were established on a mountain in the Serra do Brigadeiro State Park. Species composition data was collected – by which taxonomic diversity indices were calculated –, and functional traits – by which community‟s mean, variance and functional diversity were measured. This study was divided into two chapters, which aims to answer the following questions, respectively: 1) How does the interaction between elevation, soil availability and vegetation cover density influence the composition and diversity of species in tropical mountains at a local level? 2) How do these same factors influence the filtering of functional strategies between habitats and the coexistence of different strategies in the same habitat? In the first chapter, we observed that species composition was influenced by environmental factors, with soil availability being the factor with the greatest explanatory power. We also observed that diversity increased with elevation and soil scarcity, but decreased with the density of vegetation cover. However, this pattern was more associated with an increase in evenness rather than with an increase in richness. This can be explained by the reduction in dominance under extreme conditions, due to the presence of highly adapted species, which might have similar fitness. In the second chapter, we saw that the vegetation in this mountain is primarily composed of stress-tolerant species, but that varied in terms of carbon use strategies, drought resistance strategies and investment in growth. For traits related to carbon use, there was an increase in functional convergence under higher elevations and vegetation cover density. For traits related to drought resistance strategies, there was an increase in functional convergence at higher elevations and under greater soil availability. Our results suggest that elevation acts as an important filter abiotic filter in these communities. However, strategy filtering only occurs with the presence of competitive exclusion favoured by the increase in resource availability and plant cover density. In addition, the means of community traits varied as a function of the interaction between the three predictors, suggesting that there is no single strategy capable of providing greater competitive ability along the whole gradient. At the habitat level, species coexistence was mainly determined by soil availability and elevation. At high elevation and high soil availability, there was a greater dominance of convergent species in drought resistance strategies and in height. On the other hand, in areas of scarce soil at low elevation, communities were dominated by species that diverge in these strategies, but that present high stress-tolerance. Our study showed that the patterns of taxonomic and functional composition and diversity in the studied mountain are determined by the interaction between abiotic and biotic factors. The predictions of climate change impacts on these environments must, therefore, take into account the competitive interactions, which limit the distribution and permanence of species along the gradients of elevation and soil. Keywords: Brazilian Páramos. Environmental filtering. Competition. Ecological strategies Diversity.