Padrões de Distribuição de Trepadeiras Herbáceas ao Longo do Gradiente de Inundação em Campos no Pantanal de Mato Grosso 1

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1 Padrões de Distribuição de Trepadeiras Herbáceas ao Longo do Gradiente de Inundação em Campos no Pantanal de Mato Grosso 1 Abílio José Ferraz de Moraes 2, Catia Nunes da Cunha 3, Wolfgang Johannes Junk 4 Resumo: O pulso de inundação dos grandes rios da América do Sul é entendido como o fenômeno ecológico mais importante para o funcionamento e grande biodiversidade da zona de influência dos rios. O bioma Pantanal possui grande diversidade de plantas vasculares terrestres e aquáticas adaptadas a transição anual da fase terrestre para fase aquática e apresenta um grande número de espécies de hábito trepador em campos sazonalmente inundáveis. Este trabalho teve como objetivo analisar espacialmente a estrutura das comunidades de plantas trepadeiras em relação ao gradiente de inundação nas fases terrestre e aquática em campos do Pantanal de Mato Grosso. Coletamos os dados em quatro campos com quatro locais de amostragem ao longo do gradiente de inundação, nos meses de outubro/2008 e maio/2009 caracterizando fase terrestre e aquática respectivamente. Em cada local através da interceptação da linha de 200 m, utilizamos a metodologia de toques na vareta para quantificar as espécies de plantas trepadeiras. Utilizamos PcoA (Análise de Coordenadas Principais) e ANCOVA (Análise de Covariância) para resumir a similaridade entre os locais de amostragem e analisar os dados de Riqueza e Cobertura das espécies em relação à distância dos locais ao leito do rio Cuiabá. Registramos 21 espécies de plantas trepadeiras distribuídas em 17 gêneros e 8 famílias. Observamos que os campos analisados são dissimilares na composição e cobertura das espécies. A estrutura da comunidade de plantas trepadeiras responde ao gradiente espacial de inundação, onde a maior parte das espécies se apresentou nos locais mais próximos ao rio Cuiabá. Palavras chave: Áreas úmidas, escaladoras herbáceas, vegetação campestre. Distribution Patterns of Vines Along Flood Gradient in Pantanal of Mato Grosso s Grasslands Abstract: The flood pulse of large rivers of South America is seen as the most important ecological phenomenon for the operation and great biodiversity of the catchment area of rivers. The Pantanal biome has a great diversity of terrestrial and aquatic vascular plants. Among the plant species is lots of vegetables climbing habit in this region. This study aimed to analyze the structure of communities of climbing plants in the grating spatial and temporal gradient in terrestrial and aquatic phases. We conducted the data collection in October 2008 and March 2009, characterizing the terrestrial and aquatic phases respectively. We made m transects each with 4 sampling sites in terrestrial phase and m transects with 4 sampling sites in aquatic phase. We used PCoA and ANCOVA to summarize the similarity between the sampling sites and to analyze the statistical data coverage and richness of species in relation to distance from the local river Cuiabá. recorded 21 species of climbing plants belonging to 17 genera and 8 families. For many species the flood promoted favorable conditions for growth and reproduction. The community structure of climbing plants respond to flooding gradient where most species showed a preference for locations closer to the Cuiabá River. Keywords: Wetlands, herbaceous climbers, grassland vegetation. 1 Parte da dissertação de mestrado do primeiro autor, financiado pela CAPES/FAPEMAT. 2 Pesquisador e apoio técnico do Laboratório de Ecologia de Plantas UFMT/INAU, Cuiabá-MT (abiliodemoraes@hotmail.com). 3 Professora do Instituto de Biociências da Universidade Federal de Mato Grosso (catianc@cpd.ufmt.br). 4 Pesquisador do Max-Plank-Institute for Limnology, Tropical Ecology Working Group, P.O. Box 165, Plön, Germany (wjj@mpil-ploen.mpg.de). 1

2 Introdução O conhecimento da distribuição dos organismos em mesoescala é de extrema importância na aplicação de estratégias de manejo e conservação das áreas naturais. Muitos estudos mostram que as plantas de modo geral apresentam distribuições em escalas microambientais tais como características do solo, topografia, disponibilidade de nutrientes e luz, onde a abundância das espécies varia em resposta aos fatores ambientais. Esta distribuição ao longo de um gradiente ambiental é mais que um fenômeno fisiológico. Certamente se trata de um fenômeno ecológico em que espécies apresentam diferentes limitações e habilidades competitivas (KEDDY, 2000). Em áreas úmidas o regime hídrico é o maior determinante na distribuição das espécies. As mesmas regiões apresentam heterogeneidade de condições ambientais como diferentes níveis de altura da lâmina d agua, duração de submersão, grau de competição e condições de solo (silte, argila e teor de matéria orgânica) formando mosaicos de paisagens. A quantidade e qualidade de nutrientes em suspensão e dissolvidos na água também variam ao longo da planície de inundação (JUNK et al, 1987). As áreas de baixa elevação que sofrem inundações prolongadas e profundas são compostas por campos alagados onde predomina a vegetação herbácea e espécies de plantas aquáticas na inundação (KEDDY, 2000). A vegetação herbácea possui um papel específico na planície de inundação devido ao seu ciclo de vida curto e alta taxa de produtividade e reprodução. Estas comunidades formam importantes habitats para os animais aquáticos e terrestres além de contribuir para a ciclagem de nutrientes e para a cadeia trófica pela alta produtividade de biomassa. Ainda, muitas espécies herbáceas possuem ciclo de vida anual ou bianual (POTT; POTT, 1994). As plantas herbáceas de hábito escalador possuem em geral ciclos de vida anual ou bianual. Este tipo de vegetais estão relacionados a locais com alta concentração de matéria orgânica e com algum grau de distúrbio ambiental. A alocação de biomassa dessas plantas é caracterizada pelo grande investimento em superfície fotossintética com a dispensa de estruturas de auto-sustentação. Além do que, estes vegetais contribuem para a alta biodiversidade das regiões tropicais (GENTRY, 1991) e fazem parte da interação entre o sistema rio - planície de inundação. A planície do Pantanal é anualmente alagada pelo transbordamento regular lateral dos rios ou lagos e/ou água de chuva (NUNES DA CUNHA; JUNK, 2004) que inundam uma área de aproximadamente 140,000 km 2. Este pulso uni modal gera diferentes concentrações de nutrientes dissolvidos na água, além do tempo de inundação diferenciado entre uma mesma região da planície inundável. Contudo, áreas próximas aos rios recebem uma maior entrada de matéria orgânica e inorgânica transportada pela água. Baseado nisto, este trabalho busca avaliar se o gradiente de inundação está influenciando a distribuição em mesoescala da comunidade de plantas trepadeiras em campos alagáveis do Pantanal de Mato Grosso nas fases terrestre e aquática. Material e Métodos Realizamos o estudo em quatro campos sazonalmente alagáveis em São Pedro de Joselândia, distrito do município de Barão de Melgaço. Esta região se encontra no nordeste do Pantanal de Mato Grosso na planície de inundação do rio Cuiabá. A vegetação dominante desses campos são gramíneas, embora freqüentemente compostos por espécies invasoras como Ipomoea carnea (algodoeiro) e Mimosa adenocarpa (espinheiro). Na região são observadas duas estações bem distintas durante o ano. A estação chuvosa de outubro a abriu e a seca entre os meses de maio a setembro (NUNES DA CUNHA; JUNK, 2004). O clima da região é classificado como AW-quente e úmido. No ano de estudo o transbordamento lateral do rio Cuiabá se iniciou no mês de janeiro e atingiu o pico de inundação entre os meses de março a maio. Na fase terrestre selecionamos quatro campos sazonalmente inundáveis (Ta, Tb, Tc, Td). Em cada campo dispusemos quatro pontos de amostragem distantes 500m entre si, no sentido perpendicular ao leito do rio de forma que o último ponto se encontrasse a pelo menos 1500 metros de distância do ponto mais próximo ao rio. Marcamos os locais com estacas de madeira e fita zebrada. 2

3 Para a amostragem da vegetação de hábito trepador, utilizamos a metodologia de interceptação da linha e amostramos a vegetação de hábito trepador utilizando toques na vareta. Em cada local realizamos 100 sub-amostras distantes 2,0 metros uma da outra. Nas sub-amostras registramos as espécies de plantas trepadeiras que tocam a vareta ou a ausência de toques, o número de toques de cada espécie e a altura de cada toque. Realizamos 1600 sub-amostras em 16 pontos no mês de outubro de Na estação cheia devido à dificuldade de acesso e locomoção selecionamos dois campos alagáveis (Ta e Tb). Repetimos o mesmo procedimento de delineamento amostral da fase terrestre registrando os toque acima da lâmina de água e acrescentamos a medida da profundidade de cada sub-amostra. A amostragem da fase aquática foi realizada com o auxílio de uma canoa, no mês de março. Testamos a correlação entre o Índice de Cobertura dos locais (Ci total) e riqueza de espécies entre os pontos ao longo dos transectos com a Análise de Covariância (ANCOVA). A composição dos locais na fase terrestre e na fase aquática foram reduzidas a poucas dimensões com a Análise de Coordenadas Principais (PCoA), aplicada sobre a matriz de associação calculada pelo índice Bray-Curtis para os dados quantitativos. O primeiro e o segundo eixo da PCoA representaram 70,2% e 29,8% da variação dos dados quantitativos respectivamente na fase terrestre. Os dois primeiros eixos da PCoA na fase aquática explicaram 62,6% e 37,2%. Calculamos o valor do Índice de Cobertura (Ci) a partir da soma dos valores de Frequência Absoluta ((FAi = 100.NPi / NTP) e Vigor Absoluto (VAi = 100.NTi / NTP) de todas as espécies em cada local, onde NPi é o nº de sub-amostras tocadas pela espécie i, NTi é o nº de toques da espécie i e NTP é o total de sub-amostras. Os valores de riqueza corresponderam simplesmente ao número de espécies encontrada em cada local. As fases terrestre e aquática foram analisadas separadamente. Realizamos uma Ordenação Direta de Gradiente relacionando o Índice de Cobertura relativa das espécies e a distância dos ponto ao leito principal do rio Cuiabá nas duas fases Realizamos as análises (ANCOVA, PCoA) e a ordenação direta de gradiente utilizando o programa R. Resultados e Discussão Em ambas as fases não houve correlação entre o número de toques de plantas trepadeiras e a distância do local de amostragem ao leito do rio Cuiabá (ANCOVA, F=20,350, P=0,190 e ANCOVA, F=25,250, P=0,155 respectivamente). Já a riqueza de espécies diminuiu com o distanciamento do local de coleta ao leito do Rio Cuiabá (Figura 1) nas fases analisadas (ANCOVA, F=13,675, p=0,007 fase terrestre e F=15,625, P=0,033). Figura 1. Análise de covariância (ANCOVA) onde a riqueza de espécies de trepadeira na estação cheia diminui significativamente (F=13,675, p=0,007 e F=15,625, P=0,033) em relação a distância dos locais de amostragem ao rio, nos campos sazonalmente inundáveis no Pantanal de Mato Grosso. 3

4 Na fase aquática os locais apresentaram medidas de profundidade média que variou entre 1,2 m a 1,9 m, onde os locais mais profundos se encontram próximos ao rio diminuindo a profundidade nos pontos mais distantes, seguindo a topografia da planície de inundação. A análise de Ordenação Direta de Gradiente apresentou de um maior número de espécies nos locais próximos ao rio e um menor número de espécies nos pontos mais distantes. As espécies que possuem os maiores Índices de Cobertura se apresentaram em todo o gradiente como C. spinosa (Figura 2). A descrição de padrões de distribuição em gradientes ambientais são mecanismos de geração de hipóteses (MACKENZIE et al, 2006), onde muitos trabalhos mostram que em vários ecossistemas, o gradiente de inundação controla a riqueza de espécies e grupos funcionais de plantas. A dissimilaridade na composição e estrutura das espécies encontrada entre os transectos pode estar relacionada ao tipo de manejo das áreas estudadas. Apesar de ser utilizada para criação de gado, cada área possui um histórico diferenciado de formas de manejo não mensurado neste trabalho como quantidade de cabeças de gado, limpeza de campo e ocorrência de queimadas. Figura 2. Ordenação de gradiente direta mostrando um maior número de espécies de plantas trepadeiras nos locais próximos ao rio na fase terrestre com 16 locais e na fase aquática com oito locais. O tamanho das barras refere-se ao ranking da média ponderada da ocorrência da própria espécie entre os locais amostrados. As medidas de profundidade mostraram que existe um gradiente de inundação nos campos (Figura 3). Os pontos próximos ao rio são mais profundos e consequentemente sofrem um maior stress hídrico por um período mais longo. Os pontos mais distantes do rio são mais rasos e supostamente permanecem por menores períodos inundados. As áreas próximas ao canal do rio 4

5 são sujeita a níveis de distúrbios locais como, erosão e sedimentação maiores que as áreas distantes do canal do rio. Figura 3. Análise direta do gradiente Altura da lâmina de água e o Índice de Cobertura (CI) Relativo das espécies na fase aquática em campos nativos no Pantanal de MT. Em mesoecala registramos que locais próximos ao rio apresentaram tendência de manter uma maior riqueza de espécies. Estes locais podem estar fornecendo condições para o desenvolvimento de um maior número de espécies e os distúrbios ambientais podem estar controlando o crescimento das espécies dominantes. Os locais mais afastados do rio sofrem distúrbios ambientais menores, possui menor riqueza de espécies e são colonizados apenas pelas espécies que apresentam maiores vantagens competitivas como o caso de C. spinosa. Diferentemente da diminuição da riqueza de espécies com o distanciamento do rio, o vigor da comunidade de trepadeiras não diminui. Este fato nos sugere que as águas contêm nutrientes em toda a extensão do gradiente de inundação. Segundo Nunes da Cunha ; Junk (2004), as águas do rio Cuiabá possuem grandes quantidades de nutrientes dissolvidos e carregam grandes quantidades de matéria orgânica e inorgânica particulada. Este aporte de nutrientes vindos do rio Cuiabá pode estar sendo a condição chave para o desenvolvimento das espécies trepadeiras em todo o gradiente de inundação. Analisando a história de vida percebemos que a maioria das espécies encontradas possui características r estrategistas, principalmente as espécies que ocorreram em todo o gradiente de inundação como I. cairica, C. spinosa e V. longifolia. Estas três espécies demonstram possuir vantagens competitivas em relação às outras espécies da comunidade estudada. As espécies que ocorrem em todo o gradiente dominaram os locais mais afastados do rio. P. vulgaris foi a única espécie encontrada apenas em um local entre os pontos mais rasos e distantes do rio. Segundo Pott ; Pott (1994) não é comum a ocorrência de P. vulgaris em ambientes 5

6 alagados. V. longifolia é uma espécie muito importante na criação local de gado por apresentar bom valor nutricional. C. spinosa é talvez a espécies mais adaptada a inundação do pantanal e está presente em quase toda a planice de inundação do pantanal (POTT; POTT, 1994; ALHO, 2008). Conclusões A inundação possui um forte efeito na estrutura da comunidade de plantas trepadeiras nos campos inundáveis do Pantanal de Mato Grosso. A estrutura da comunidade de plantas trepadeiras responde ao gradiente de inundação onde a maior parte das espécies apresentou preferência pelos locais mais próximos ao rio Cuiabá. Estes locais estão apresentando condições para a ocorrência de um maior número de espécies de plantas trepadeiras. O desafio e uma análise detalhada dos distúrbios ambientais que estão influenciando o padrão de distribuição encontrado. Agradecimentos Ao Programa de Estudos de Longa Duração (PELD-12) e ao Centro de pesquisa do Pantanal (CPP) pelo apoio logístico da pesquisa. Ao programa de Pós-Graduação em Ecologia e Conservação da Biodiversidade da Universidade Federal de Mato Grosso. À todos do Laboratório de Ecologia de Plantas da UFMT. Referências ALHO, C. J. R. Biodiversity of the Pantanal: response to seasonal flooding regime and to environmental degradation. Brazilian Jornal of Biology. [online], v. 68, n. 4 (suppl.), p , GENTRY, A.H. The distribution and evolution of climbing plants. In: PUTZ, F.E.; MOONEY, H.A.(eds.) The Biology of vines. Cambridge: Cambridge University Press, p JUNK, W.J.; BAYLEY, D.B., SPARKS, R.E. The flood pulse concenpt in riverfloodplain. Can. Spec.Publ. Fih. Aquat. Sci, v. 106, p , KEDDY, P. A. Wetland Ecology: principles and conservation. Cambridge: Cambridge University Press, p. POTT, A.; POTT, V.J. Plantas do Pantanal. Brasília, Embrapa-SPI, pp. NUNES DA CUNHA, C., JUNK,W.J. Year-to-year changes in water level drive the invasion of Vochysia divergens in Pantanal grasslands. Appl. Veg. Sci, v. 7, p ,