Impactos da fragmentação na diversidade filogenética, functional e co-benefícios na Floresta Tropical Atlântica

Abstract

A fragmentação de habitat e a degradação das florestas tropicais causadas por mudanças no uso da terra, são as principais ameaças à biodiversidade e a emissões de carbono antropogênico. Consequentemente, o desenvolvimento de políticas adequadas de conservação requer uma compreensão de como as comunidades são afetadas pelas mudanças antropogênicas das paisagens. Para investigar os efeitos da fragmentação e possíveis co-benefícios entre carbono e biodiversidade em florestas em renegeração, focamos nas espécies arbóreas, tendo três objetivos gerais: (i) verificar os efeitos da configuração e composição das paisagens e o efeito de borda sobre a diversidade filogenética; (ii) avaliar o impacto da fragmentação sobre a diversidade funcional; (iii) verificar a existência de co-benefícios entre biodiversidade e o estoque de carbono para aplicação de mecanismos de conservação, por meio do mercado de carbono (Reducing Emissions from Deforestation and Forest Degradation - REDD+), utilizando como modelo florestas em regeneração. Nosso estudo foi desenvolvido na floresta tropical brasileira conhecida como Florestas de Tabuleiro. Para o objetivo geral (i), amostramos 27 fragmentos de diferentes tamanhos, formas e graus de isolamento, com um total de 280 parcelas de 10mx10m, sendo que, para 12 destes fragmentos também alocamos 120 parcelas de igual tamanho no ambiente de borda. Para o objetivo geral (ii) utilizamos os mesmos 27 fragmentos descrito para o objetivo (i), contudo, sem o ambiente de borda. Para o objetivo (iii), utilizamos 27 fragmentos de floresta primária, 11 fragmentos de florestas em regeneração e 11 pastos de criação de gado, totalizando 490 parcelas de 10mx10m. Em cada parcela coletamos todos os indivíduos arbóreos, com diâmetro à altura do peito (DAP; a 1,30 metros acima do solo) ≥4.8 cm de diâmetro. De acordo com cada objetivo deste estudo, os indivíduos amostrados foram classificados em espécies endêmicas da Floresta Atlântica, ameaçadas de extinção (Lista Vermelha da IUCN), quanto às suas características funcionais, como também calculados suas respectiva densidade de madeira e carbono. A diversidade filogenética-PD foi positivamente relacionada ao aumento da porcentagem de cobertura florestal. A distância filogenética entre pares de indivíduos que co-ocorrem (SES.MPD), diminuiu com o aumento da irregularidade dos fragmentos e com a densidade de fragmentos nas paisagens. PD foi maior no interior do que no ambiente de borda, enquanto SES.MNTD, foi menor no interior do que nos ambientes de borda. Em termos da diversidade funcional, o isolamento gerou uma redução da regularidade funcional e aumento da divergência funcional. Além disso, grandes fragmentos apresentaram uma menor uniformidade funcional, enquanto a dispersão funcional diminuiu com aumento da cobertura florestal. Encontramos também, que paisagens com maior densidade de fragmentos apresentaram maiores valores de densidade da madeira. Em termos de co-benefícios, encontramos positivas relações entre o carbono das árvores com todas as métricas de biodiversidade utilizadas neste estudo. Temos como conclusões principais que: (i) a composição das paisagens e o efeito de borda altera a diversidade filogenética das espécies arbóreas estocadas nos remanescentes de floresta. Por outro lado, paisagens fragmentadas possuem a capacidade de manter elevada história evolutiva, dada a retenção de diversidade filogenética, através de uma gama de métricas de configuração das paisagens; (ii) o isolamento aumentou a diferenciação de nicho através do incremento de espécies adaptadas ao distúrbio. Métricas de composição das paisagens geraram um incremento da co-ocorrência de espécies funcionalmente semelhantes; e (iii) existem fortes co-benefícios entre o estoque de carbono e a biodiversidade em florestas em regeneração, mesmo estas estando isoladas de grandes blocos florestais.

Fragmentation and degradation of tropical forests caused by changes in land use are among the main causes of biodiversity loss and emissions of greenhouse gases. Consequently, the development of appropriate conservation policies requires an understanding of how communities are affected by anthropogenic changes of landscapes. To investigate the effects of fragmentation and possible cobenefits between carbon storage and biodiversity conservation in forest regeneration, we focus on tree species, with three general objectives: (i) verify effects of configuration and composition of the landscapes and the edge effect on the phylogenetic diversity; (ii) evaluate the fragmentation impact on the functional diversity; (iii) verify the existence of cobenefits between carbon storage and tree-biodiversity to application of conservation mechanisms, through the carbon market (Reducing Emissions from Deforestation and Forest Degradation - REDD +), in forest regeneration. Our experiment was developed in a fragmented landscape of a type of Brazilian Atlantic Forest known as Tableland Forest. For the first objective (i), we sampled 27 fragments of different sizes, shapes and isolation levels, with 280 plots of 10 m x 10 m. For the second objective (ii), we used the same 27 fragments without edge plots. For the third objective (iii), we used 27 fragments of primary forest, 11 fragments in regeneration and 11 in cattle pastures, totaling 490 plots of 10 m x 10 m. In each plot we collect all trees with a diameter at breast height (DBH, 1.30 meters above the ground) ≥4.8 cm in diameter. According to each objective of this study, from the sampled individuals we identified the endemic species of the Atlantic Forest, the threatened species (IUCN Red List), their functional characteristics and calculated their respective wood density and carbon storage. Phylogenetic diversity-PD was significantly and positively associated with an increased percentage of forest cover. The phylogenetic distance between individuals that co-occur (SES.MPD) reduced with increasing irregularity of fragments and fragments density in the landscape. PD was higher on the fragments interiors than on the edge habitat, while SES.MNTD was lower on the fragments interiors than on the edge habitat. In terms of the functional diversity, the isolation led to a reduction of functional regularity and increased functional divergence. In addition, the larger the fragments, the lower the functional uniformity; while functional dispersion decreases as percentage of forest cover increases. We also found that landscapes with higher density of fragments have higher values of wood density. In terms of co-benefits, we find positive relationship between the carbon storage and all the biodiversity metrics used in this study. Finally we have remarkable conclusions about Brazilian Rainforest fragmentation and cobenefits, being: (i) the composition of landscapes and edge effects alter the phylogenetic diversity of the tree species stored in forest remnants. Moreover, fragmented landscapes have the ability to maintain high evolutionary history, given the phylogenetic diversity retention, across a range metrics of configuration of landscapes; (ii) isolation increased the niche differentiation through the increase of species adapted to disturbance. The metric of landscapes composition increases with the co-occurrence of functionally similar species; and (iii) there are strong cobenefits between carbon storage and biodiversity in forests regeneration, even if isolated from large forest blocks.