Ecological indicators of the effects of multiple farming activities in a Mediterranean high nature value farmland

Tese de mestrado, Ecologia e Gestão Ambiental, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2017Devido às pressões antropogénicas de uma população em constante crescimento, as alterações na intensificação dos usos do solo são, hoje, uma ameaça séria à biodiversidade. Os sistemas agroflorestais apresentam-se como locais com usos de solo bastante diversos e sujeitos a alterações frequentes. Muitas destas alterações, tais como a transformação de espaços florestais em campos para agricultura ou pastoreio intensivo, e a consequente adição de produtos químicos, acabam por ameaçar os ecossistemas terrestres e aquáticos e consequentemente diminuir a qualidade dos serviços que estes sistemas oferecem. Na bacia do Mediterrâneo o montado estabelece-se como um dos principais sistemas agroflorestais. Em condições normais, o montado apresenta-se como um sistema agro-silvo-pastoril, onde os usos do solo vão desde o pastoreio intensivo ou extensivo, à produção de cortiça, entre muitas outras atividades. Nas zonas próximas do montado, outras atividades agrícolas, tais como a agricultura intensiva, irrigada e fertilizada também estão presentes. Para além disso, estes sistemas têm também um grande interesse conservacionista. Uma elevada biodiversidade de fauna e flora acompanhado pelo risco de degradação iminente, torna o montado um local de elevada importância ecológica, estando assim classificado como Hotspot de biodiversidade e High Nature Value Farmland (HNVF). O montado pode ser dividido em montado de sobro e montado de azinho, dependendo se a espécie arbórea dominante é o sobreiro, Quercus suber, ou a azinheira, Quercus ilex. Em ambos os ecossistemas, a paisagem é tradicionalmente caracterizada por ter uma pequena densidade de Quercus e um subcoberto composto por herbáceas e arbustos. No entanto, a abundância de bens e serviços que providencia e a grande diversidade de usos do solo são grandes atrativos económicos para o Homem, que assim realiza um conjunto de práticas que muitas vezes exercem uma pressão excessiva sobre estes ecossistemas e colocam em risco a sua biodiversidade. Uma dessas práticas é o pastoreio, que na região ribatejana e alentejana é predominantemente de gado bovino. A atividade deste tipo de gado é altamente impactante a vários níveis, desde a depleção do subcoberto vegetal e consequente aparecimento de solo nu, ao pisoteio que degrada solos, destrói a vegetação e impede a germinação das sementes, até à emissão de compostos gasosos azotados como a amónia que altera as propriedades químicas do solo, cria eutrofização nas massas de água e promove a criação de compostos azotados na atmosfera. Outra das práticas que pode ocorrer no local ou em zonas agrícolas na envolvente destes sistemas agroflorestais é a aplicação de fertilizantes, normalmente ricos em compostos azotados e fosfatados, e que com determinadas condições climáticas podem ser transformados em compostos voláteis tais como a amónia, sendo muito tóxicos para a biodiversidade em concentrações elevadas. As práticas florestais, com ênfase no descortiçamento e no desmatamento, são igualmente impactantes na medida em que o primeiro torna os sobreiros mais suscetíveis a pragas e doenças e o segundo altera a estrutura e composição da vegetação, o que posteriormente afeta os solos e o microclima. Por fim, importa ainda referir que se prevê que as alterações climáticas terão um efeito negativo a médio e longo prazo nestes sistemas agroflorestais. As previsões para a região da bacia do Mediterrâneo apontam para a ocorrência de menores valores médios de precipitação e maiores valores médios de temperatura o que, numa zona já de si seca e quente, irá provocar a ocorrência de secas extremas, contribuindo para o aumento das áreas desertificadas e erodidas. É então premente que se desenvolvam ferramentas que permitam balancear a gestão e exploração económica dos ecossistemas agroflorestais de High Nature Value Farmland (HNVF) com a procura por manter a estrutura e funcionamento ecológicos para que estes continuem a providenciar os bens e serviços de regulação e manutenção tão necessários para a gestão dos recursos a longo prazo. Assim, o objetivo deste trabalho é determinar as influências que as várias atividades agrícolas exercem sobre a biodiversidade que estes ecossistemas albergam e assim criar uma ferramenta de gestão a ser aplicada nestas áreas. Para isso, efetuou-se a análise de dois indicadores ecológicos, sendo eles os líquenes epifíticos e os escaravelhos coprófagos. Essa escolha deveu-se ao facto de ambos os grupos serem sensíveis à eutrofização, especialmente às alterações das concentrações de azoto (na atmosfera e nos solos, respetivamente) e disponibilidade de nutrientes, bem como à alteração da estrutura da floresta, permitindo-nos assim avaliar os possíveis impactos dos vários usos do solo na biodiversidade do montado. Desta forma é possível fazer uma gestão que otimiza a conservação da biodiversidade e o retorno económico proveniente das atividades agrícolas. O estudo foi efetuado na companhia das Lezírias, situada a este da Reserva Natural do Estuário do Tejo. A companhia das Lezírias engloba uma área de aproximadamente 18 mil hectares, e é composta por diversas parcelas de terreno com diferentes usos de solo, incluindo uma área considerável de montado de sobro. Esta propriedade é monitorizada há já dezenas de anos pelo que existem dados detalhados de todas as atividades agroflorestais que nela ocorrem. Foi assim possível criar um gradiente do uso do solo a partir desses dados. Esse gradiente variava entre a exclusão de pastoreio (máximo de 19 anos sem pastoreio) em algumas parcelas, até ao pastoreio máximo de 2,82 cabeças de gado bovino por hectare, por ano. Foram posteriormente selecionadas 18 parcelas onde foram analisadas as comunidades de líquenes epifíticos em 113 sobreiros e posicionadas 90 armadilhas iscadas com excrementos de bovino para captura de escaravelhos coprófagos. A estrutura das comunidades dos indicadores ecológicos e respetivas variáveis dos grupos funcionais foram correlacionadas com diversos fatores ambientais, incluindo diversos parâmetros do solo, a humidade da canópia (Normalized Difference Moisture Index – NDMI), a temperatura à superfície da paisagem (através dos valores de Land Surface Temperature - LST), as perturbações locais causadas pelo pastoreio, pela fragmentação e pelo tráfego motorizado no interior da Companhia e as perturbações causadas pela agricultura intensiva nas zonas adjacentes à área de estudo. A escolha destes fatores ambientais, em detrimento de outros, deveu-se ao facto de eles terem frequentemente um papel mais relevante nas variações da composição e estrutura das comunidades. Essas variações são provocadas pelos usos de solo existentes na área de estudo e zonas adjacentes, quer ao nível da poluição, eutrofização, alterações na vegetação e microclima. Assim, recorrendo a uma abordagem multi-taxa ao nível local e da paisagem poderemos identificar quais as principais ameaças para a biodiversidade existente. Ao nível dos líquenes epifíticos, mais sensíveis às alterações atmosféricas, a proximidade de explorações agrícolas intensivas revelou-se como os fator mais importante para explicar as diferenças na abundância dos grupos funcionais deste indicador ecológico, entre as parcelas estudadas. Tal se deve à aplicação intensiva de fertilizantes com compostos azotados nos arrozais e culturas temporárias de regadio, como os campos de milho, adjacentes à área de estudo. Parte destes compostos azotados, tais como a amónia, são dispersados pelo vento e acabam por se depositar no interior da área de montado, acabando por impactar a biodiversidade de líquenes existente. A intensidade do pastoreio, com exceção da área com maior intensidade (zona de concentração de gado bovino) de pastoreio, não mostrou ser a fonte principal de impacto na biodiversidade dos líquenes, muito provavelmente devido a esse pastoreio ser extensivo e de baixa intensidade. Isto leva a que a quantidade de amónia produzida esteja abaixo do nível crítico, a partir do qual as comunidades de líquenes respondem a este tipo de perturbações. Também não se identificou nenhuma associação entre as comunidades de líquenes e a proximidade às estradas, pois estas registam níveis muito baixos de tráfego e consequentemente não são fontes de poluição. Em relação aos escaravelhos coprófagos, foram detetados alguns padrões apesar do suporte estatístico ter sido baixo. Tal poderá ter-se devido à amostragem não ter coincidido com o pico de atividade deste grupo (mais no final da Primavera). Mesmo assim, conseguimos identificar algumas associações de diversos parâmetros do solo, áreas de má qualidade e a humidade da canópia com as comunidades de escaravelhos. Diversos parâmetros do solo e as áreas menos propícias à existência de escaravelhos coprófagos revelaram ser os factores mais importantes para explicar as mudanças nas comunidades deste indicador. É fundamental para a manutenção da biodiversidade, dos bens e serviços do montado que a sua gestão tenha em conta a intensidade do pastoreio. Os resultados mostram, por exemplo, que a partir das 3 cabeças de gado por hectare de pasto, por ano, deixa de ser possível manter os níveis de biodiversidade de líquenes iguais aos de zonas não pastoreadas. É também necessário ter em atenção aos usos de solo e intensidades dos mesmos em zonas adjacentes às áreas de montado, tais como as zonas agrícolas fertilizadas. Assim, zonas agrícolas intensivas devem estar localizadas a pelo menos 1 km de zonas com importância para a conservação. Este estudo pretende assim construir uma ferramenta de gestão capaz de perceber quais os impactos que as múltiplas atividades agrícolas exercem sobre os sistemas de montado.Changes in the type and intensity of land-use are two of the main factors threatening biodiversity worldwide, especially in ecosystems with diverse land uses, like agro-forestry ones. These changes, driven by the need to keep up with the provision of goods and services might be damaging to our ecosystems and at the long-term increase the risk of disrupting the services they provide. Nowadays, two of the most impacting land uses are farming and livestock breeding, due to water and air pollution and consequent eutrophication on soils and water bodies, thereby reducing the health and biodiversity of terrestrial and aquatic ecosystems. In the Mediterranean basin, one of the most iconic agro-forestry systems is the montado area. These areas are agro-silvo-pastoral systems that sustain diverse activities within it such as livestock breeding and cork production. Around it we can also find other agriculture activities, such as cereals and vegetables crops. Traditionally, most activities within the montados are performed with low intensity. As a consequence, these ecosystems were considered to have high interest for conservation, being label as High Nature Value Farmlands. However, when management is more intense, it can impact biodiversity and the services that these ecosystems provide. Climate changes will also add an extra pressure on montado ecosystems, due to changes in precipitation and temperature. Thus, it is vital to improve the management and the practices that occur inside and close to these areas. Our general aim was to build a management tool to understand the impacts of multiple farming activities in High Nature Value montado areas. This was done considering the effects of grazing intensity and its exclusion within the woodlands, and simultaneously the effects of nearby intensive agriculture. The tool was based in the use of lichens and coprophagous beetles as ecological indicators of these impacts, using different biodiversity metrics, in air and soil compartments, respectively. A study was done in Companhia das Lezírias, a state farm with almost 18 thousand hectares, divided in dozens of plots with different land uses intensities, thus creating a gradient of intensity ranging from plots in grazing exclusion (maximum of 19 years excluded) to plots with maximum grazing intensity of 2.82 cattle heads per hectare, per year. We focused on analysing two ecological indicators, epiphytic lichens and coprophagous beetles. Both are sensitive to eutrophication, nutrients availability and changes in vegetation structure, thus being suitable indicators to evaluate possible impacts from the different land uses in montado. All functional groups of epiphytic lichens showed, primarily, an effect of the nitrogen compounds deposition from the fertilizers used in crops surrounding the study area. Those fertilizers end up being dispersed by the wind and deposited inside the montado area, thus impacting lichens biodiversity. Coprophagous beetles’ communities showed to be associated with local soil characteristics, with the amount of surrounding habitats with poor suitability to host beetles and the vegetation moisture. Thus, cattle’s grazing was not a major impact source for the selected ecological indicators. This was likely due to the low intensity grazing. We concluded that lichens are good ecological indicators to access impacts caused by nitrogen compounds from fertilizers inputs in nearby farming activities as they responded well to the impacts caused by the nitrogen deposition. In turn, coprophagous beetles’ communities’ didn´t allow us to determine the impact of any of the farming activities present in the study area. Nonetheless, if further studies take in consideration the soil characteristic of the sampled sites, beetles may reveal to be good ecological indicators of multiple farming activitie