Slides da defesa da dissertação

Apresentação usada na defesa pública da minha dissertação. Prerrequisito para a obtenção de título de Mestre em Biodiversidade Tropical pela Uinversidade Federal do Espírito Santo. São Mateus, ES, Brasil.

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1. Estrutura espacial da comunidade de sub-bosque em um fragmento de Floresta Atlântica Karlo Gregório Guidoni Martins Orientadora: Tatiana Tavares Carrijo Coorientador: Mário Luís Garbin 22 de fevereiro de 2017 Universidade Federal do Espírito Santo Centro Universitário Norte do Espírito Santo Pós-Graduação em Biodiversidade Tropical 1/40
2. SUMÁRIO • INTRODUÇÃO • OBJETIVOS & EXPECTATIVAS • MATERIAL & MÉTODOS • RESULTADOS • DISCUSSÃO • CONCLUSÃO 2/40
3. INTRODUÇÃO 3/40
4. INTRODUÇÃO Quais são os fatores associados à diversidade das comunidades? Floresta Nacional Bom Futuro, Rondônia, Brasil Fonte: ibtimes.co.uk/earth-day-2016-photos-show-how-our-tropical-rainforests-are-vanishing 4/40
5. INTRODUÇÃO DIVERSIDADE BETA (β) • Diferença na composição de espécies entre localidades (α) dentro de uma região (γ)1 • Reflete dois fenômenos2 • Aninhamento (nestedness) • Substituição (turnover) • Subsídio para a conservação da biodiversidade3 1Whittaker 1960 - Ecological Monographs 30(3):279-338 2Baselga 2010 - Global Ecology and Biogeography 19(1):134-143 3Banda-R et al. 2016 - Science 353(6306):1383-1387 5/40
6. INTRODUÇÃO Conceitos necessários para se entender a estrutura espacial de comunidades. Floresta Nacional Bom Futuro, Rondônia, Brasil Fonte: ibtimes.co.uk/earth-day-2016-photos-show-how-our-tropical-rainforests-are-vanishing 6/40
7. INTRODUÇÃO Padrões espaciais refletem a interação entre diferentes processos. Distribuição espacial da abundância de uma espécie 7/40
8. INTRODUÇÃO Fatores ambientais também têm uma estrutura espacial. Distribuição espacial do pH no solo 8/40
9. INTRODUÇÃO Duas explicações teóricas para a estrutura espacial das comunidades4 Nicho • Baseada em processos determinísticos • Respostas das espécies aos fatores bióticos e abióticos • Variáveis preditoras: ambientais Neutralidade • Baseada em processos estocásticos • Assume equivalência entre espécies • Variáveis preditoras: espaciais 4Legendre et al. 2005 - Ecological Monographs 75(4):435-450 9/40
10. INTRODUÇÃO Essas explicações teóricas não são mutuamente exclusivas! 10/40
11. INTRODUÇÃO Comunidades são formadas por grupos distintos de espécies5 5Grime 1998 - Journal of Ecology 86(6):902-910 11/40
12. INTRODUÇÃO Grupos diferem em seus atributos morfológicos6 , fisiológicos7 e em seu impacto sobre os processos ecossistêmicos8. • Dominantes: generalistas e amplamente distribuídas no espaço • Dispersão ilimitada • Subordinadas: especialistas e com populações agregadas no espaço • Dispersão limitada Em um contexto puramente analítico: padrões em comunidades são esperados para serem amplamente determinados pelas espécies mais frequentes e mais abundantes9. 6Garbin et al. 2016 - PPEES 18:23-32 7Tilman 2004 - PNAS 101(30):10854-10861 8Mariotte 2014 - New Phytologist 203(1):16-21 9Pos et al. 2014 - Ecology and Evolution 4(24):4626-4636 12/40
13. INTRODUÇÃO Contribuições distintas para a estrutura das comunidades? Mantidas por processos similares? 13/40
14. OBJETIVOS & EXPECTATIVAS 14/40
15. OBJETIVOS & EXPECTATIVAS 1. Determinar a contribuição dos fenônemos de aninhamento e de substituição das espécies dominantes e das subordinadas para a diversidade beta total • A substituição das espécies subordinadas contribuirão mais para a diversidade beta total do que a substituição das espécies dominantes 2. Quantificar a importância relativa do ambiente e do espaço para a diversidade beta • O ambiente terá uma importância relativa maior do que a do espaço em explicar a diversidade beta 3. Entender como a importância relativa desses fatores mudam para espécies dominantes e para subordinadas • Espécies dominantes serão estruturadas por processos determinísticos e espécies subordinadas por estocásticos 4. Identificar como esses padrões mudam com a escala de observação • Estes padrões serão invariáveis entre escalas 15/40
16. MATERIAL & MÉTODOS 16/40
17. MATERIAL & MÉTODOS AŔEA DE ESTUDO Parque Estadual Mata das Flores • Município de Castelo - ES • Área de ~ 800 hectares • Floresta Estacional Semidecidual • Precipitação média de 1200 mm • Parque faz fronteira com cultivos de café e pastagens 17/40
18. MATERIAL & MÉTODOS AMOSTRAGEM DA VEGETAÇÃO E DOS SOLOS Solos coletados em 21 parcelas (quadrados em preto) 18/40
19. MATERIAL & MÉTODOS ANÁLISE DE DADOS • Definição das espécies dominantes e das subordinadas • Curva do IVI logaritmizado: frequência, densidade e abundância relativas • Decomposição da diversidade beta em substituição e em aninhamento10 βtotal = βsubstituição + βaninhamento βJaccard = βSimpson + βaninhamento 10Baselga 2010 - Global Ecology and Biogeography 19(1):134-143 19/40
20. MATERIAL & MÉTODOS ANÁLISE DE DADOS • Definição dos esquemas analíticos 750m 750m Baixa resolução (21p) Alta resolução (50p) • Interpolação dos solos no esquema 50p: inverso das distâncias ponderadas • Solos submetidos à Análise de Componentes Principais (PCA) 20/40
21. MATERIAL & MÉTODOS ANÁLISE DE DADOS Importância relativa do ambiente e do espaço11 Análise de Redundância (RDA) seguida de partição da variação* Y ~ X + W + Z Y ~ X | W + Z Y ~ W | X + Z Y ~ Z | X + W *Análises conduzidas para a comunidade como um todo (dominantes e subordinadas em conjunto), e para dominantes e subordinadas separadamente nos dois esquemas de parcelas (21p e 50p) 11Borcard, Gillet & Legendre 2011 - Numerical Ecology with R 21/40
22. MATERIAL & MÉTODOS ANÁLISE DE DADOS Se o modelo geral e a fração pura relativa ao espaço forem significativos12 Classes de distância Correlogramas Matriz de distância: Abundâncias preditas Y ~ W + Z - X Diferença média Matriz de distância: Correlação de Pearson Teste de Mantel X individuais pelo espaço de caracteres Se as frações puras relativas ao espaço refletem processos estocásticos 1. Os correlogramas das abundâncias devem ser similares 2. As abundâncias não devem ser correlacionadas 3. O teste de Mantel não deve ser significativo 12Diniz-Filho et al. 2012 - Oikos 121(2):201-210 22/40
23. RESULTADOS 23/40
24. RESULTADOS CURVA DE DISTRIBUIÇÃO DE ABUNDÂNCIAS DA COMUNIDADE DE SUB-BOSQUE 24/40
25. RESULTADOS CURVA DE DISTRIBUIÇÃO DE ABUNDÂNCIAS DA COMUNIDADE DE SUB-BOSQUE • Total: 4.462 indivíduos distribuídos entre 558 espécies • Dominantes: 2.729 indivíduos distribuídos entre 3 espécies • Subordinadas: 506 indivídous distribuídos entre 15 espécies • Transientes: 1.227 indivíduos distribuídos entre 540 espécies 25/40
26. RESULTADOS DECOMPOSIÇÃO DA DIVERSIDADE TOTAL Substituição Aninhamento β total Dom. e sub. 0.95 0.02 0.97 Dominantes 0.69 0.23 0.92 Subordinadas 0.96 0.01 0.97 26/40
27. RESULTADOS Gradiente edáfico revelado pela PCA 27/40
28. Testes de Mantel: A = -0.17; B = -0.19; D = 0.59; F = 0.02 28/40
29. DISCUSSÃO 29/40
30. DISCUSSÃO PADRÕES DE DIVERSIDADE BETA • Comunidade de sub-bosque altamente heterogênea, como esperado para sistemas tropicais13 CONTRIBUIÇÃO DAS ESPÉCIES DOMINANTES E DAS SUBORDINADAS • Os padrões de diversidade beta são gerados por contribuições distintas de espécies dominantes e de subordinadas • Espécies dominantes contribuíram com aninhamento e substituição • Espécies subordinadas contribuíram somente com substituição 13Myers et al. 2013 - Ecology Letters 16(2):151-157 30/40
31. DISCUSSÃO DISTRIBUIÇÃO ESPACIAL DAS ESPÉCIES Influência sobre os padrões de diversidade beta Dominantes Amplamente distribuídas no espaço Subordinadas Agregadas no espaço Revelam as tolerâncias/preferências ambientais das espécies? 31/40
32. DISCUSSÃO A estrutura desta comunidade pode ser um resultado tanto de processos determinísticos quanto de processos estocásticos • A contribuição destes processos difere para espécies dominantes e para subordinadas e entre escalas espaciais (resolução espacial) • Os solos, individualmente, foram importantes apenas em escalas mais grosseiras (21p) • O espaço, individualmente, foi importante apenas em escalas mais finas (50p) • Ambiente espacialmente estruturado em todas as análises 32/40
33. DISCUSSÃO Processos determinísticos e estócasticos podem convergir14 Problemas • Dificuldade em isolar seus efeitos • Proximidade geográfica e de condições ambientais entre unidades amostrais • Favorecimento da dispersão dos propágulos em curtas distâncias 14Karst, Gilbert & Lechowicz 2005 - Ecology 86(9):2473-2486 33/40
34. DISCUSSÃO Quando espécies dominantes e subordinadas não foram consideradas, a importância relativa dos solos e do espaço foi a mesma entre escalas • Interpolações não afetaram as análises 34/40
35. DISCUSSÃO Quando espécies dominantes e subordinadas foram consideradas, a importância relativa dos solos e do espaço mudou entre escalas • Processos são esperados para mudarem entre escalas • Frações puras relativas ao espaço refletem, de fato, processos estocásticos estruturando apenas espécies dominantes • Abundâncias das espécies dominantes são correlacionadas, segundo o teste de Mantel 35/40
36. DISCUSSÃO ESTUDOS FUTUROS • Incorporar múltiplas escalas • Incorporar as características funcionais das espécies • Considerar diferenças entre dominantes e subordinadas 36/40
37. CONCLUSÃO 37/40
38. CONCLUSÃO A diversidade beta desta comunidade de sub-bosque é mantinda por contribuições distintas de espécies dominantes e subordinadas A importância relativa dos processos que organizam a comunidade são os mesmos entre escalas espaciais quando espécies dominantes e subordinadas são tratadas em conjunto. Quando espécies dominantes e subordinadas foram tratadas separadamente, processos determinísticos preponderaram em escalas mais grosseiras, e processos estocásticos preponderaram em escalas mais finas. 38/40
39. AGRADECIMENTOS 39/40
40. AGRADECIMENTOS • FAPES, UFES, PPGBT • Mário e Tati • Família • Amigos do Labot • Colaboradores do laboratório de solos • Comunidades do Stack Overflow e do GitHub • Franciscas, Marias, Pedros, Joões… 40/40