Geographic patterns and community structure of herbaceous layer of meridional Atlantic Forest

Orientador: Fernando Roberto MartinsDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: A Mata Atlântica vem experimentando alguns séculos de contínua devastação. O resultado deste processo é que, atualmente, restam cerca de 92.000 km 2 ou apenas 7,5% da cobertura original, na maioria em pequenos fragmentos disjuntos. Muitas espécies e informações já estão extintas antes mesmo de serem conhecidas. Por exemplo, muito pouco se conhece a respeito do estrato herbáceo, e estudos do estrato arbóreo ainda são insuficientes para responder muitas questões sobre a origem e os limites da Mata Atlântica, a estrutura comunitária e seus condicionantes, e os efeitos de fatores ambientais em sua composição. O termo "estrato herbáceo" foi empregado neste trabalho de acordo com duas principais definições: como um co~junto de plantas abaixo de uma certa altura, no primeiro I capítulo; e para incluir certos tipos de formas de vida ou crescimento, no segundo capítulo. f O primeiro capítulo foi realizado na Mata Ribeirão Cachoeira, SE Brasil (22°50' S - 46°55' 0,680 m de altitude), um fragmento da Floresta Estacional Semidecídua, caracterizada por I um verão úmido e um inverno seco durante o qual cerca de 30% das árvores perdem suas folhas. Buscamos testar a hipótese de que a vegetação rasteira (plantas vasculares até um, metro de altura) está constantemente sob condições restritivas devido a uma dupla estacionalidade: restrição de luz na estação chuvosa e restrição de água na estação seca. A maioria dos descritores da comunidade apresentou valores significativamente maiores na estação chuvosa, indicando que a água no solo parece ser mais restritiva para a vegetação rasteira do que a disponibilidade de luz. Os valores de cobertura significativamente maiores na estação chuvosa poderiam indicar que muitas espécies do estrato rasteiro perdem pelo menos parcialmente suas folhas durante a seca. Entretanto, a ordenação das parcelas pela DCA indicou que essas diferenças não são muito grandes e que a comunidade permanece similar nas duas estações, corroborando parcialmente nossa hipótese. No segundo capítulo, buscamos testar a hipótese de que a flora do estrato herbáceo (espécies herbáceas terrestres) apresenta o mesmo padrão de distribuição que a flora arbórea, que sabidamente varia em gradientes associados à latitude, longitude e altitude. Para isso utilizamos metadados florísticos e computamos 947 espécies do estrato herbáceo em 41 locais de Mata Atlântica do sul e sudeste do Brasil. Classificamos as amostras como Floresta Ombrófila de Terras Baixas, Floresta Ombrófila ou Estacional Submontana e Montana. Consideramos uma matriz binária de 304 espécies distribuídas em 39 locais, na qual foram realizadas análises de ordenação e de agrupamento. Tod~s as análises distinguiram três centros tlorísticos: Floresta Estacional, Floresta Ombrófila de Terras Baixas e Floresta Ombrófila de Terras Altas (florestas Submontana e Montana juntas). Assim, o padrão de distribuição do estrato herbáceo é diferente daquele encontrado para a flora arbórea. Isto pode indicar que as espécies do estrato herbáceo são muito especializadas e que elas foram submetidas a processos biogeográficos diferentes daqueles que agiram sobre a flora arbórea. Este trabalho mostra a grande importância do estrato herbáceo para a compreensão dos efeitos da sazonalidade em Flor,estas Estacionais e dos processos biogeográficos na Mata AtlânticaAbstract: The Brazilian Atlantic Forest has been experiencing some centuries of a continuous devastation. The result of this process is that today the Atlantic Forest is restricted to ca. 92,000 km² or 7.5% of its original are a, mostly in disjunct ftagments. Many species and information have already gone extinct before they were known. For example, very little is known about the herb layer, and studies done on the tree component are still insufficient to answer many questions about the origin and boundaries of the Atlantic Forest, community structure and its conditioners, and the effects of abiotic factors on their composition. ln our study we used the term "herbaceous layer" according to its two main definitions: as a set of plants below a certain height, in the first chapter; and as a set of pHmts with a similar life fonn or growth habit, in the second chapter. The first chapter was carried out in the Ribeirão Cac hoeira Forest, SE Brazil (22°50' S - 46°55' W, 680 m a.s.L), a Tropical Semideciduous Seasonal F orest characterized by a rainy summer and dry winter in which around 30% of the trees shed their leaves. Our aim is to test the hypothesis that the ground layer is faced with year-Iong restraining conditions due to a double seasonality: light restriction in the rainy season and water restriction in the dry season. Most community descriptors had significantly higher values in the rainy season, thus indicating that water shortage seems to be more restrictive to the ground layer than light availability. Significantly higher values of cover observed in the rainy season could indicate that some pecies in th e ground layer lose at least partilly their leaves in the dry season. On the other hand, plot ordination through DCA indicated that these differences were not very large, and that the community remained similar in both rainy and dry season. In the second chapter, our aim was to test the hypothesis that the herb layer flora has the same geographic pattem of the tree flora, which continuously varies in gradients associated with latitude, longitude, and altitude. We used floristic metadata and computed 947 species of 41 samples of the herb layer taken from the Atlantic Forest in southem and southeastem Brazil. We classified the samples as Lowland Rainforest, Submontane and Montane Rainforest or Seasonal Forest. We considered a binary matrix of 304 species distributed in 39 sites, and performed ordination and cluster analyses. All analyses distinguished three floristic centers: Seasonal Forest, Lowland Rainforest, and Upland Rainforest (Submontane and Montane forests pooled together). Thus, the geographic pattem of the herb layer flora is quite different from that of the tree flora. This coul~ indicate that herb layer sp~cies are very specialized and were subjected to biogeographic processes that were different from ~hose acting upon the tree flora. This work shows the great importance that the herbaceous layer has in the understanding of seasonality effects on tropical forests and in the higlighting of biogeographic processes in the Brazilian Atlantic.ForestMestradoMestre em Ecologi