(II) UM CLIMA EM MUDANÇA: PERSPECTIVAS PARA OS BRIÓFITOS DOS AÇORES

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1 Sessões Paralelas B Sessão Paralela B1 - Gestão e Conservação da Natureza (II) UM CLIMA EM MUDANÇA: PERSPECTIVAS PARA OS BRIÓFITOS DOS AÇORES Débora Henriques, Rosalina Gabriel, Márcia Coelho, Paulo Borges Grupo da Biodiversidade dos Açores (GBA, CITA-A) e Plataforma para o Desenvolvimento da Investigação em Ecologia e Sustentabilidade (PEERS), Departamento de Ciências Agrárias, Universidade dos Açores, Rua Capitão João d Ávila, Pico da Urze, , Angra do Heroísmo, Portugal. debhenriques@uac.pt, rgabriel@uac.pt, marciacmcoelho@uac.pt, pborges@uac.pt RESUMO As alterações que o clima do planeta tem vindo a sofrer nas últimas décadas têm efeitos variados sobre a biodiversidade, alterando a distribuição das espécies e as interacções entre estas, afectando a jusante os serviços de ecossistemas e, consequentemente, o ser humano. Nos Açores, vários desses serviços são garantidos pelos briófitos. Para além das suas funções ecossistémicas, estes organismos respondem rapidamente a variações ambientais, sendo por isso indicados para detectar os efeitos biológicos das alterações climáticas. Face a tais factos, este projecto procura determinar que impactos terão as alterações climáticas previstas pelo Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) sobre a distribuição e composição específica e funcional da brioflora dos Açores e que novos dados podemos integrar no sistema de gestão de áreas protegidas do arquipélago. Para tal, pretende-se: inventariar a diversidade específica e funcional de briófitos epífitos ao longo de gradientes altitudinais em várias ilhas dos Açores, relacionar os padrões de distribuição encontrados com uma série de factores ambientais e desenvolver, através de modelação bioclimática, previsões da distribuição futura destas espécies em resposta a diferentes cenários de alterações climáticas. Esperamos assim obter dados relativos à presença/ausência, abundância e distribuição potencial actual e futura (face a vários cenários de alterações climáticas) de briófitos epífitos nas áreas amostradas, o que permitirá a emissão de recomendações de adequação das actuais áreas e medidas de protecção da natureza nas ilhas face aos resultados obtidos. Utilizando a brioflora açoriana, pretende-se ilustrar de que forma o estudo dos futuros efeitos das alterações climáticas sobre a biodiversidade pode servir como base para o desenvolvimento de estratégias de gestão e conservação da natureza a curto, médio e longo prazos. Ao fazê-lo, estaremos a contribuir para garantir a sustentabilidade do arquipélago, preservando a sua biodiversidade, os serviços dos ecossistemas e os benefícios e lucros por eles gerados. Palavras-chave: Alterações Climáticas, Briófitos, Gradientes Altitudinais. 60

2 1. INTRODUÇÃO 1.1. ALTERAÇÕES CLIMÁTICAS E BIODIVERSIDADE É sabido que a componente climática dos ecossistemas (temperatura, humidade, precipitação, etc.) afecta e condiciona a biodiversidade que estes encerram. Esta dimensão abiótica é, a par da biótica (interacções entre espécies), parte integrante do contexto ambiental que permite a ocorrência das espécies, ou seja, do seu nicho. É então compreensível que alterações nesta componente climática conduzam a respostas por parte das espécies, tais como a alteração das suas áreas de ocorrência quando os locais onde se encontram deixam de proporcionar as condições ambientais de que necessitam (Bellard et al., 2012). Nas últimas três décadas as temperaturas globais à superfície aumentaram cerca de 0.5 ºC. Paralelamente, têm-se verificado mudanças noutras variáveis como a distribuição da precipitação e os padrões dos ventos (IPCC, 2007). Como resultado, muitas espécies estão a expandir a sua distribuição em direcção aos pólos ou para zonas topograficamente mais elevadas, à medida que os habitats a maiores latitudes e altitudes se tornam mais favoráveis. Dadas as previsões do IPCC (2007) para o futuro do clima até ao final do século, será de esperar as alterações de distribuição se venham a intensificar, com as temperaturas a subirem entre 2 a 4 ºC e o nível do mar entre 18 e 59 cm, nos melhores e piores cenários, respectivamente (Quadro 1). Quadro 1 Projecções do IPCC para a subida de temperatura e do nível médio do mar até 2099, de acordo com diferentes cenários que cobrem uma ampla gama de possíveis alterações demográficas, económicas e tecnológicas (B1 a A1F1). Cenários IPCC B1 A1T B2 A1B A2 A1F1 Subida de temperatura (ºC) Melhor estimativa Subida nível do mar (cm) Intervalo Mas se as espécies têm alguma capacidade de adaptação e são capazes de responder aos desafios de um clima em mudança, qual é o problema das alterações climáticas? O grande obstáculo não será tanto a capacidade de resposta das espécies, mas sim a rapidez com que o conseguem (ou não) fazer. Através do estudo das filogenias de 540 espécies de vertebrados terrestres (calibradas com relógios moleculares) e de dados climáticos referentes à sua distribuição, Quintero & Wiens (2013) determinaram as taxas de evolução dos nichos climáticos das espécies até à actualidade. Ao compararem essas taxas com as taxas de alterações climáticas previstas para o futuro, concluíram que as taxas de alterações climáticas previstas são cerca de vezes superiores às taxas actuais de evolução dos nichos climáticos das espécies estudadas. Estes resultados parecem indicar que as espécies não conseguem responder em tempo útil às mudanças cada vez mais rápidas no clima do planeta. Em locais mais isolados, como são as ilhas, esta incapacidade pode facilmente traduzir-se em extinções locais. Por exemplo, as plantas só podem migrar em altitude até atingirem o ponto mais alto do terreno, deixando então de ter para onde ir. 61

3 1.2. Os briófitos nos Açores Entre as diferentes divisões existentes no reino vegetal, os briófitos (que compreendem os antocerotas, hepáticas e musgos) constituem o segundo maior grupo (Glime, 2007). Apesar do seu reduzido tamanho desempenham funções importantes ao nível dos ecossistemas (como a estabilização do solo) e são essenciais para processos como a reciclagem de nutrientes ou fixação de carbono. Devido à sua estrutura morfológica são muito eficientes na regulação hídrica, contribuindo para a alimentação gradual dos cursos de água, evitando cenários de cheias, erosão e deslizamentos de terra (Hallingbäck & Hodgetts, 2000). Por terem os seus tecidos directamente expostos às condições ambientais envolventes, estes organismos podem ser utilizados para retratar alterações micro-climáticas a longo prazo (Pharo & Zartman, 2007), sendo a sua distribuição principalmente influenciada pela disponibilidade de água, luz e pelos valores de temperatura. Nos Açores, o isolamento e a diversidade topográfica das ilhas propiciam o desenvolvimento de uma brioflora rica, com 480 espécies e subespécies identificadas até à data (Gabriel et al,. 2010). A floresta de lauráceas indígena, a Laurisilva, fornece vários substratos para estas plantas graças à diversidade de microhabitats e à hiperhumidade que encerra (Gabriel & Bates, 2005). Em 1946, Allorge & Allorge propuseram pela primeira vez a divisão da brioflora dos Açores em cinco níveis altitudinais, os níveis litoral, silvestre inferior, silvestre médio, silvestre superior e subalpino, representado apenas na ilha do Pico. Uma esquematização desta distribuição com representação das altitudes máximas das ilhas do arquipélago (Figura 1) dá uma ideia bastante clara de que patamares estão representados em cada ilha, ao mesmo tempo que permite identificar quais os mais ameaçados no caso de possíveis subidas da brioflora em altitude como resposta a alterações no clima. Figura 1 Esquematização da proposta de distribuição altitudinal da brioflora dos Açores em cinco níveis, baseada em Allorge & Allorge (1946), com representação da altitude máxima de cada uma das ilhas do arquipélago. 62

4 2. OBJECTIVOS Tendo em conta a problemática apresentada, este projecto procura então analisar as comunidades de briófitos epífitos (que crescem sobre as árvores) ao longo de gradientes altitudinais em quatro ilhas dos Açores (Pico, Terceira, Flores e S. Miguel) de forma a poder responder às seguintes questões: Que novos dados acerca da riqueza e distribuição das espécies de briófitos podemos integrar no sistema de gestão de áreas protegidas do arquipélago? Que impactos terão as alterações climáticas previstas pelo IPCC (2007) sobre a distribuição e composição específica e funcional da brioflora dos Açores? Como é que esse conhecimento nos pode ajudar a gerir a diversidade integral dos ecossistemas dos Açores? 3. METODOLOGIA Para atingir os objectivos propostos procedeu-se, em Setembro de 2012, a uma campanha de amostragem das comunidades de briófitos epífitos nas áreas de vegetação nativa seleccionadas nas ilhas Terceira e do Pico ao longo de gradientes altitudinais a intervalos de 200 m de altitude. Em cada altitude, delimitaram-se dois plots de 10 m x 10 m, separados 10 a 20 m. Em cada um dos plots de 10 m x 10 m, sortearam-se 3 dos 25 quadrados de 2 m x 2 m e, em cada um destes quadrados, amostraram-se três árvores (ou, na sua ausência, arbustos) recolhendo em cada uma três amostras de 5 cm x 10 cm a diferentes distâncias do solo (quando disponíveis): uma dos 0 aos 50 cm, uma entre os 50 e 100 cm e outra acima dos 100 cm. As amostras foram posteriormente secas ao ar, em condições de fraca luminosidade. Em laboratório, e com o auxílio de diversas floras e chaves e também do Portal da Biodiversidade dos Açores (PBA, 2013), procedeu-se à triagem das espécies presentes, ao cálculo da sua cobertura e sociabilidade e à identificação dos géneros. Duas autoras (DH e MC) supervisionadas por RG responsabilizaram-se respectivamente pela triagem e identificação das plantas da Terceira e do Pico. O mesmo protocolo será repetido, ainda em 2013, para as ilhas das Flores e S. Miguel. Com os dados de presença/ausência de cada espécie será possível actualizar a lista de espécies para as quatro ilhas, bem como a sua distribuição real no terreno. Será ainda possível calcular vários índices de diversidade e descrever as comunidades estudadas, tendo em conta factores como a riqueza, equitabilidade e dominância das espécies que as compõem. Pretende-se ainda traduzir os dados em mapas de distribuição potencial actual (tendo em conta probabilidades de ocorrência em função das variáveis que definem o nicho ambiental) e distribuição potencial futura das espécies, conjugando as probabilidades de ocorrência com os cenários de alterações climáticas projectados pelo IPCC, de forma a delimitar as áreas que poderão ser potencialmente ocupadas pelas espécies até ao final do século. 4. RESULTADOS De acordo com a hipótese do mid-domain effect (Colwell et al., 2000), será expectável que se verifique um padrão de diminuição de biodiversidade com a altitude, associado a um pico de diversidade a meio do gradiente, uma vez que este é o padrão mais observado em estudos altitudinais de biodiversidade. Será também provável que se verifique que a distribuição dos briófitos é limitada pelos factores climáticos o que implicará, de acordo com as previsões do IPCC (2007) para as próximas décadas, uma possível contração das áreas de distribuição das 63

5 espécies de briófitos, a subida dessas áreas em altitude, a perda de espécies por desaparecimento de habitat e uma consequente variação nos níveis dos serviços ecossistémicos prestados pelos briófitos nos Açores, como a captura e retenção de água. Os resultados preliminares para a ilha Terceira, após triagem do material biológico até ao género, estão representados nas Figuras 2 e 3. Figura 2 Representação gráfica do número de registos de espécies epífitas de hepáticas e musgos por nível altitudinal na ilha Terceira Na Figura 2 é possível verificar que, para a ilha Terceira, se encontra uma maior riqueza de briófitos epífitos aos 800 m (421 registos) e aos 1000 m (307 registos), correspondentes a 26 e 28 géneros diferentes, respectivamente (Figura 3). Figura 3 Representação gráfica do número de géneros de espécies epífitas de hepáticas e musgos por nível altitudinal na ilha Terceira 5. DISCUSSÃO Ao contrário do que seria expectável, os dados preliminares tratados para a ilha Terceira parecem apontar para que a distribuição dos briófitos epífitos ao longo do gradiente altitudinal da ilha não 64

6 possa ser explicada pela hipótese do mid-domain effect. Neste caso, o pico de diversidade não ocorre a meio do gradiente mas sim no seu limite superior, com as altitudes mais elevadas a apresentarem um maior número de géneros de briófitos. Este padrão poderá dever-se ao facto de as altitudes intermédias, que deveriam ser as mais ricas e diversas, se encontrarem bastante perturbadas devido à acção humana e às opções de uso e ocupação do solo na ilha, que poderão estar a contribuir para a subida das áreas de distribuição das espécies de briófitos em altitude. A espelhar esta subida temos a espécie de hepática Marchesinia mackaii, que fora dada por Allorge & Allorge (1946) como rara acima dos 300 m de altitude e nas amostragens efectuadas em 2012 foi encontrada por 10 vezes aos 400 m e por uma vez aos 600 m. Actualmente, aos 200 m (altitude englobada no patamar climático preferencial da espécie em 1946) esta hepática representa 15% de todos os registos, sendo que aos 400 m já totaliza 8%. Estes dados parecem indicar que esta espécie já não é rara acima dos 300 m, indiciando uma subida em altitude da sua área de distribuição desde 1946 até ao presente. Aplicando o esquema previamente apresentado na Figura 1 à realidade actual da ilha Terceira, cuja altitude máxima são os 1021 m da Serra de Sta. Bárbara e representando o gradiente altitudinal em análise, obtém-se o esquema da Figura 4. Figura 4 Aplicação de esquematização da proposta de distribuição altitudinal da brioflora dos Açores em cinco andares à realidade actual da ilha Terceira. Nesta figura facilmente se observa que o andar silvestre superior da ilha Terceira é o que apresenta menor expressão, estando limitado ao intervalo entre os 900 m de altitude e o topo da ilha, aos 1021 m. Com os dados actuais de temperatura média para os pontos amostrados e aplicando, de forma grosseira, as previsões do IPCC apresentadas no Quadro 1 a esses mesmos valores, obtém-se uma aproximação daquilo que poderá ser a realidade climática das zonas amostradas em 2099, perante o cenário mais aprazível (B1) e o mais drástico (A1F1) (Quadro 2). Quadro 2 Temperaturas médias actuais e previstas para 2099 segundo dois cenários do IPCC nos locais de amostragem na ilha Terceira. Altitudes (m) T média actual (ºC) T média prevista para 2099 (ºC) Cenário B1 Cenário A1F

7 Analisando o Quadro 2, torna-se aparente que os nichos climáricos actualmente representados pelas duas altitudes mais elevadas do gradiente amostrado (800 m e 1000 m) com temperaturas médias abaixo dos 13 C poderão deixar de ser encontrados na ilha caso qualquer um dos possíveis cenários apresentados se verifique. Esta situação implicaria o desaparecimento do andar silvestre superior na ilha, sendo este o patamar que apresenta maior número de géneros de hepáticas (22) e uma redução drástica do andar silvestre médio, que apresenta o maior número de registos de briófitos epífitos (421). A perda do andar silvestre superior significaria, por si só, a extinção local de 5 géneros de briófitos apenas encontrados aos 800 m e 1000 m na ilha Terceira. A distribuição altitudinal da brioflora na ilha Terceira passaria então a ser representada pelo esquema da Figura 5. Figura 5 - Aplicação de esquematização da proposta de distribuição altitudinal da brioflora dos Açores em cinco andares à possível realidade futura da ilha Terceira. É indiscutível que, para representar de forma mais correcta aquela que poderá ser a realidade da distribuição futura da brioflora dos Açores, será necessária a aplicação de modelos bioclimáticos adequados às peculiaridades do clima no arquipélago, como nos propomos a fazer no decurso desta investigação. No entanto, apesar de um possível efeito moderador do oceano sobre as alterações climáticas previstas, esta aproximação algo rude feita com base em dados provisórios indicia que a brioflora dos Açores possa vir a sofrer alterações na sua composição e distribuição até ao final do século devido às alterações expectáveis no clima do planeta. É então de extrema importância ter estas previsões em conta no desenvolvimento de estratégias de gestão e conservação da natureza se pretendemos que estas sejam eficazes não apenas a curto mas também a médio e longo prazos, abarcando os possíveis cenários futuros de mudança climática e os seus efeitos potenciais sobre a biodiversidade dos Açores. Agradecimentos A Claudine Ah-Peng, Sílvia Aranda, Raquel Hernández e Fernando Pereira pelo seu precioso contributo durante as campanhas de amostragem. Este trabalho foi apoiado pelos Parques Naturais da Ilha Terceira e do Pico e financiado pelo Estado Português através do FRC - Fundo Regional da Ciência no âmbito do projecto M3.1.2/F/051/2011 Bryophyte diversity across altitudinal gradients in the Azores: looking for signs of climate change in the functional hyperspace e está inserido no projecto europeu NET-BIOME Montane vegetation as listening posts for climate change (MOVECLIM). BIBLIOGRAFIA 66

8 Allorge, P. & V. Allorge (1946), Les étages de la végétation muscinale aux îles Açores et leurs elements, Mémoires de la Societé de Biogéographie, nº 8, pp Bellard, C., Bertelsmeier, C., Leadley, P., Thuiller, W. & Courchamp, F. (2012), Effects of climate change on the future of biodiversity, Ecology Letters, nº 15, pp Colwell, R. K. & D. C. Lees (2000), The mid-domain effect: geometric constraints on the geography of species richness, Trends in Ecology & Evolution, nº 15, pp Glime, J. M. (2007) Bryophyte Ecology. Volume 1. Physiological Ecology. Ebook sponsored by Michigan Technological University and the International Association of Bryologists. Accessed on August 06, 2013 at < Gabriel, R. & Bates, J. (2005), Bryophyte community composition and habitat specificity in the natural forests of Terceira, Azores, Plant Ecology, nº 177, pp Gabriel, R., Sjögren, E., Schumacker, R., Sérgio, C., Aranda, S.C., Claro, D., Homem, N. & Martins, B. (2010), List of bryophytes (Anthocerotophyta, Marchantiophyta, Bryophyta). In: Borges, P.A.V., Costa, A., Cunha, R., Gabriel, R., Gonçalves, V., Martins, A.F., Melo, I., Parente, M., Raposeiro, P., Rodrigues, P., Santos, R.S., Silva, L., Vieira, P. & Vieira, V. (eds.) A list of the terrestrial and marine fungi, flora and fauna from the Azores, pp , Princípia, Cascais, 432 pp. Hallingbäck, T., Hodgetts, N., Raeymaekers, G., Schumacker, R., Sérgio, C., Söderström, L., Stewart, N. & Váňa, J. (2000), The Importance of Bryophytes. Chapter 3 in: Hallingbäck, T., Hodgetts, N. (Eds., compilers). Mosses, Liverworts, and Hornworts. Status Survey and Conservation Action Plan for Bryophytes. IUCN/SSC Bryophyte Specialist Group. IUCN, Gland, Switzerland and Cambridge, UK IPCC AR4 WG1. (2007), Solomon, S.; Qin, D.; Manning, M.; Chen, Z.; Marquis, M.; Averyt, K.B.; Tignor, M.; and Miller, H.L. (ed.) Climate Change 2007: The Physical Science Basis, Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge University Press PBA- Portal da Biodiversidade dos Açores (2013). Briófitos (musgos, hepáticas, antocerotas). (acedido em Julho de 2013). Pharo, E. J. & Zartman, C. E. (2007), Bryophytes in a changing landscape: The hierarchical effects of habitat fragmentation on ecological and evolutionary processes, Biological Conservation, nº 135, pp Quintero, I. & Wiens, J. (2013), Rates of projected climate change dramatically exceed past rates of climatic niche evolution among vertebrate species, Ecology Letters, nº 16, pp