Floristic-structural, alpha diversity and potential distribution patterns of tree species between cerrado and Amazonian domains

Orientadores: Fernando Roberto Martins, Roque Cielo FilhoTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: Na América do Sul, há pouco conhecimento sobre as relações florísticas entre Domínios de florestas e savanas. Considerando os Domínios do Cerrado e Amazônico no Brasil e a área de transição entre eles, investigamos os padrões de similaridade e de gradientes (Capítulo 1), de diversidade alfa (Capítulo 2) e de distribuição geográfica potencial (Capítulo 3) da flora arbórea e suas correlações com variáveis ambientais e estruturas espaciais. Aplicamos análises multivariadas, estimativas de diversidade de espécies, modelos lineares gerais e ferramentas espaciais, incluindo análise de autocorrelação espacial e modelagem de distribuição geográfica de espécies, sobre dados florísticos e ambientais em um banco de dados constituído por 90 levantamentos. No Capítulo 1, encontramos que a conexão entre os Domínios ocorre como um gradiente fortemente correlacionado com a precipitação anual, opondo climas pluviais (Domínio Amazônico) a climas continentais (Domínio do Cerrado). As florestas de várzea amazônicas constituem um bloco florístico isolado e a grande área de Transição mostra afinidade florística a ambos os Domínios. A flora tem forte padrão espacial: autocorrelaciona-se positivamente a curtas distâncias e negativamente a grandes distâncias, indicando diminuição da similaridade com o aumento da distância geográfica. O diâmetro do tronco do menor indivíduo incluído na amostra (DMI) também foi uma variável importante para explicar a variação florística. No Capítulo 2, a diversidade alfa correlacionou-se significativamente com variáveis de precipitação e de temperatura, mostrou-se influenciada pelo espaço e apresentou correlação significativa com o DMI. Alguns resultados dos modelos globais foram aparentemente contraditórios com a literatura e decorrem, pelo menos em parte, de variações locais. No Capítulo 3, detectamos que espécies do Cerrado, influenciadas primariamente pela sazonalidade de precipitação, seriam encontradas principalmente na Floresta Semidecídua Atlântica, no sudeste do Brasil, e espécies amazônicas, influenciadas predominantemente por variáveis térmicas, seriam encontradas em outras florestas pluviais do norte e noroeste da América do Sul e em algumas áreas sazonalmente secas, inclusive no Brasil Central, onde predomina o Domínio do Cerrado. As principais conclusões desta Tese foram: 1) A flora arbórea desses Domínios e da transição apresenta forte padrão espacial, que segue um gradiente linear em grande escala separando parte considerável das floras dos dois Domínios. 2) A variação de diversidade alfa não foi significativa entre os Domínios e a Transição, indicando que transições em larga escala não necessariamente representam áreas de maior diversidade que os Domínios adjacentes. 3) Além das variáveis geoclimáticas, o diâmetro do menor indivíduo incluído na amostra também foi um importante preditor dos padrões de similaridade e diversidade alfa ao longo da área de estudo, mas o mesmo não ocorreu com o número de indivíduos amostrados. 4) Conforme alguns autores já haviam indicado, é possível encontrar elevada performance de modelos de distribuição potencial mesmo para espécies com número relativamente baixo de registros (<25). 5) A adequabilidade climática de espécies amazônicas em parte do Domínio do Cerrado suporta a hipótese de expansão da Floresta Amazônica, que ocorreria desde o Pleistoceno e acompanharia as flutuações climáticas de períodos secos e frios a períodos quentes e úmidosAbstract: In South America, little is known about the floristic links between forests and savannas domains. Considering the Cerrado and Amazonian Domains in Brazil and the transition area between them, we investigated the patterns of similarity and gradients (Chapter 1), alpha diversity (Chapter 2) and potential geographical distribution (Chapter 3) of the tree flora and its correlations with environmental variables and spatial structures. We applied multivariate analysis, estimates of species diversity, general linear models and spatial tools, including spatial autocorrelation analysis and modeling of species geographic distribution, on floristic and environmental data in a database consisting of 90 surveys. In Chapter 1, we found that the connection between the Domains occurs as a gradient strongly correlated with the annual precipitation, opposing pluvial (Amazonian Domain) to continental climates (Cerrado Domain). Amazonian floodplain forests constitute an isolated block and the large transition zone presents floristic affinities with both Domains. The flora has a strong spatial pattern, positively autocorrelated over short distances and negative autocorrelated at large distances, indicating decreasing similarity with increasing geographic distance. The trunk diameter of the smallest individual sampled (DSI) was also an important variable to explain the floristic variations. In Chapter 2, the alpha diversity correlated significantly with precipitation and temperature variables, was influenced by the space and showed significant correlation with DSI. Some results of global models were apparently contradictory to the literature and result from local variations, at least in part. In Chapter 3, we detected that Cerrado' species, primarily influenced by the precipitation seasonality, would be found mainly in the Atlantic Semideciduous Forest in southeastern Brazil, and amazonian species, influenced predominantly by thermal variables, would be found in other rain forests of the north and northwest of South America and in some seasonally dry areas, including Central Brazil, where Cerrado Domain predominates. The main conclusions of this thesis were: 1) The tree flora of these Domains and the transition has a strong spatial pattern, which follows a large-scale linear gradient separating considerable proportion of the flora of both Domains. 2) The variation in alpha diversity was not significant between both Domains and Transition, indicating that large-scale transitions do not necessarily represent more diverse areas than the adjacent Domains. 3) Besides the geoclimatic variables, the diameter of the smallest individual sampled was also an important predictor of similarity and alpha diversity patterns along the study area - this did not occur with the number of individuals sampled. 4) According to some authors have stated, it is possible to find high-performance models of potential distribution even for species with relatively low number of records (