A importância de condições hidrológicas na distribuição e conservação de plantas herbáceas em florestas tropicais: uma contribuição em escala regional

Transcrição

1 A importância de condições hidrológicas na distribuição e conservação de plantas herbáceas em florestas tropicais: uma contribuição em escala regional Gabriel Massaine Moulatlet Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia São José dos Campos Dezembro

2 Adaptado de Eiserhardt et al Introdução os padrões de distribuição de plantas são determinados... Como explicar a distribuição de plantas? 2

3 Adaptado de Quesada et al Introdução Condições ambientais Nutrientes tem sido apontados com um dos principais determinantes da distribuição de plantas de sub-bosque em florestas tropicais.¹ Tuomisto et al cmol/kg Pansonato et al ,02 0,4 cmol/kg Ruokolainen et al ,3 15 cmol/kg ¹Gentry & Emmons 1987, Tuomiso et al 2002, 2003, Costa et al

4 Adaptado Balvanera et al Introdução Ambiente x Disponibilidade hídrica Disponibilidade de água é uma variável usada indiretamente em estudo ecológicos¹ Clima Metabolismo Solo Topografia Água no solo ¹Tomasella et al

5 Adaptado de Comita et al Florestas alagadas Florestas não alagadas 5

6 Introdução Ambiente x disponibilidade hídrica Plantas x Gradientes hidrológicos Jun jul -ago Probabilidade de redução de chuvas (%) Padrões de distribuição associados a gradientes hidrológicos em contexto das mudanças climáticas globais¹ Adaptado de Malhi et al A diminuição de precipitação pode elevar a taxa de mortalidade das espécies e provocar mudanças da dinâmica florestal¹ Timmerman et al 1999, Malhi et al

7 Adaptado de Eiserhardt et al Introdução Esse estudou investigou as relações entre hidrologia, clima e topografia: 7

8 Conclusão Hipótese e Objetivos A comunidade de ervas de sub-bosque é estruturada principalmente por um gradiente de disponibilidade hídrica, quando não há variações extremas na fertilidade de solo (i) testar o desempenho da variável distância vertical à drenagem como preditora da distribuição de ervas para grande escalas. (ii) determinar o padrão de resposta das ervas em relação à disponibilidade hídrica, à fertilidade e textura do solo e à precipitação regional (iii) criar um modelo preditivo da distribuição de plantas herbáceas a partir do efeito das relações hídricas locais e regionais para avaliar o potencial de conservação desse grupo 8

9 BR-319 9

10 9 módulos inventariados n amostral = 88 parcelas 10

11 Foto: Thaise Emilio/GMM 11

12 2 m 250 m 12

13 As ervas de sub-bosque ~ indivíduos amostrados 149 espécies e morfotipos: 32 Pteridophyta 32 Marantaceae 7 Poaceae 5 Heliconiaceae 13

14 Métodos Variáveis preditoras Condições hídricas locais Composição de ervas de sub-bosque Textura do solo Precipitação no trimestre mais seco Fertilidade do solo 14

15 Métodos Condições hídricas locais Como determinar as condições hídricas locais? Topografia está associada com a disponibilidade hídrica local² Água Distância vertical à drenagem mais próxima¹ Determinação de ambientes Hidrologicamente semelhantes ¹ Rennó et al. 2008, ² Daws et al 2002, Clark et al

16 Métodos Variáveis preditoras Dado SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) Correções do desmatamento em imagens SRTM Áreas desmatadas criam falsas drenagens 16

17 Métodos - Construção do gradiente hidrológico 17

18 altitude (m) Métodos - Construção do gradiente hidrológico Assumindo área de afloramento do Lençol Freático como altitude = 0 m 90 A D 80 B E 70 C altitude (m) ANM Pontos altitude (m) DVAD C = 0 90 A 20 B C = = B C D E A C = = 20 E = 0 D E= = 10 18

19 Métodos - Construção do gradiente hidrológico 19

20 Métodos - Construção do gradiente hidrológico E as áreas alagáveis? Distância vertical à drenagem não consegue captar a distância ao lençol para áreas alagáveis Piezômetros Level loggers Altura da marca d água nas árvores 20

21 Métodos - Construção do gradiente hidrológico Gradiente Hidrológico de condições hídricas locais Distância Vertical a Drenagem Mais Próxima + Medidas de alagamento _ Albuquerque & Souza, 2012 Afloramento do lençol freático 21

22 Análise dos dados Regressões simples lineares e não-lineares Composição de espécies = Condições hídricas locais (Distância vertical à drenagem + Alagamento) Regressões múltiplas multivariada Composição de espécies = Condições hídricas locais + Fertilidade + Textura + Precipitação no trimestre mais seco 22

23 Espécies Parcelas Análise dos dados Composição de espécies Parcelas Dissimilaridade entre parcelas Parcelas Matrizes para: dados quantitativos dados qualitativos Matrizes de Associação Ordenação por NMDS em 1 e 2 dimensões Toda a comunidade Pteridophyta Zingiberales Demais espécies 23

24 NMDS 1 NMDS 1 NMDS 1 NMDS 1 Resultados e Discussão n=88 Distância vertical como preditora da composição de espécies dados quantitativos dados qualitativos R² = 0,60 R² = 0,60 Composição em áreas alagáveis difere muito da composição em áreas não alagáveis, mesmo em áreas com alagamento superficial Espécies possuem suas abundâncias associadas à distância vertical à drenagem n=71 Condições hídricas locais (m) R² = 0,21 Distância vertical à drenagem (m) 24

25 NMDS 1 NMDS 1 NMDS 1 NMDS 1 Resultados e Discussão Como os grupos taxonômicos respondem ao gradiente hidrológico? dados qualitativos dados quantitativos R² = 0,28 R² = 0,31 Pteridophyta Condições hídricas locais (m) R² = 0,32 Condições hídricas locais (m) R² = <0,01 Zingiberales Condições hídricas locais (m) Condições hídricas locais (m) 25

26 NMDS 1 NMDS 1 NMDS 1 Resultados e Discussão Como os grupos taxonômicos respondem ao gradiente hidrológico? parcelas que não dados quantitativos dados qualitativos alagam: Padrão encontrado para toda a comunidade pode ser dado principalmente pela abundância de Zingiberales Pteridophyta Distância vertical à drenagem (m) Inesperada não resposta de Pteridophyta Espécies de grande porte? Muito abundantes? Distância vertical à drenagem (m) R² = 0,25 Resposta à topografia¹ Zingiberales Gradiente sem áreas muito secas Limitação de luminosidade? Poucas espécies muito frequentes ¹Costa et al. 2005, Tuomisto et Distância al vertical à drenagem (m) Distância vertical à drenagem (m) 26

27 Resultados e Discussão Grupos taxonômicos x gradiente hidrológico? Pteridophyta Poucas espécies muito frequentes Maioria das espécies ocupando a parte central do gradiente 27

28 Resultados e Discussão Grupos taxonômicos x gradiente hidrológico? Zingiberales Poucas espécies ocupando os extremos do gradiente Substituição gradual das espécies 28

29 Resultados e Discussão Grupos taxonômicos x gradiente hidrológico? Demais espécies e morfotipos Poucas espécies frequentes Baixa substituição de espécies Problemas na identificação 29

30 Resultados e Discussão Qual o melhor preditor da distribuição de ervas de sub-bosque? Condições hídricas locais Fertilidade (somatória de bases trocáveis) Teor de areia no solo Precipitação no trimestre mais seco Parcelas alagáveis e não alagáveis Apenas parcelas que não alagam 30

31 NMDS 1 NMDS 1 NMDS 1 NMDS 1 Resultados e Discussão Qual o melhor preditor da distribuição de ervas de sub-bosque? Quantitativos b = b = Qualitativos b = b = Parciais (condições hídricas locais) Parciais (somatório bases trocáveis) 31

32 NMDS 2 NMDS 1 NMDS 1 Resultados e Discussão Qual o melhor preditor da distribuição de ervas de sub-bosque? b = b = Quantitativos Condições hidrológicas locais são um melhor preditor da abundância de espécies quando a fertilidade varia pouco Todo o gradiente 0,084 2,64 cmol/kg Parte não alagável - 0,084 0,65 cmol/kg Parciais (condições hídricas locais) 1% da variação captada na Amazônia Ocidental¹ Parciais (somatório bases trocáveis) Qualitativos b = b = b = Efeito da variável climática sobre um segundo eixo de ordenação para dados qualitativos Parciais (condições hídricas locais) Parciais (somatório bases trocáveis) Parciais (clima) 32

33

34 Resultados e Discussão Modelo preditivo da distribuição da comunidade de herbáceas NMDS 1 = a + b1*condições Hídricas Locais + b2*precipitação no trimestre mais seco Y = a + b1*x1 + b2*x2 Grid de distância vertical à drenagem Grid de precipitação no trimestre mais seco 34

35 Resultados e Discussão Modelo preditivo da distribuição da comunidade de herbáceas 35

36 Resultados e Discussão Modelo preditivo da distribuição da comunidade de herbáceas 36

37 Conclusão Hipótese e Objetivos A comunidade de ervas de sub-bosque é estruturada principalmente por um gradiente de disponibilidade hídrica, quando não há variações extremas na fertilidade de solo (i) testar o desempenho da variável distância vertical à drenagem como preditora da distribuição de ervas para grande escalas. (ii) determinar o padrão de resposta das ervas em relação à disponibilidade hídrica, à fertilidade e textura do solo e à precipitação regional (iii) criar um modelo preditivo da distribuição de plantas herbáceas a partir do efeito das relações hídricas locais e regionais para avaliar o potencial de conservação desse grupo 37

38 Implicações: Estratégias para conservação e perspectivas futuras Planejamento de UCs Mudanças climáticas Investigar a fisiologia das espécies HAND dinâmico 38

39 39