The influence of forest development on edaphic and epigeic Arthropod communities and ant fauna: bases for bioindicantion of successional process in ecological restoration

A restauração ecológica visa o estabelecimento de ecossistemas semelhantes aos que originalmente ocupavam uma determinada área que foi degradada. Todavia, os resultados dos esforços envolvidos na restauração e no retorno dos processos ecológicos naturais são difíceis de serem medidos, pois faltam métodos apropriados. Os bioindicadores são ferramentas baratas e confiáveis para o diagnóstico das características ambientais e ecológicas, cujo princípio consiste em medidas simples de grupos biológicos especialmente sensíveis às mudanças no meio. Os Arthropoda que ocorrem no solo e na serapilheira, em especial as formigas, mediam processos ecológicos importantes e apresentam características que os tornam bioindicadores potenciais, mas seu uso ainda necessita de conhecimentos específicos. Assim, o presente estudo teve como objetivo testar o potencial indicador da comunidade de Arthropoda edáfico-epígea na restauração ecológica, com maior enfoque sobre as formigas. Foram avaliadas as comunidades de um gradiente sucessional formado por doze reflorestamentos com diferentes idades e três remanescentes florestais, localizados nas bacias dos rios Pardo e Mogi-Guaçu. O objetivo foi identificar quais os parâmetros que melhor refletem a resposta dessas comunidades ao desenvolvimento florestal. Os resultados indicaram que tanto a mirmecofauna como o restante da comunidade são influenciadas pelos estádios de desenvolvimento florestal. As comunidades variaram em composição e estrutura. A evolução das comunidades mostrou-se direcional, formando um padrão convergente de acordo com o avanço da sucessão. Os resultados indicaram forte efeito da sazonalidade e das técnicas de coleta na interpretação dos resultados. A comunidade edáfico-epígea encontrada no período seco mostrou-se especialmente sensível ao desenvolvimento florestal, enquanto a resposta da mirmecofauna foi mais evidente durante o período chuvoso. Os resultados indicaram também que as comunidades de diferentes regiões, Mogi-Guaçu e Ribeirão Preto, responderam ao processo sucessional, embora tenham apresentado diferenças na composição e no padrão de resposta. As análises com formigas classificadas em grupos funcionais indicaram que a resposta da mirmecofauna ao desenvolvimento florestal ocorre também no nível funcional. As mudanças nos padrões da comunidade e seus módulos estão relacionadas às mudanças nos filtros ambientais e à disponibilidade de nichos. Em conclusão, (1) a riqueza de espécies da fauna edáfico-epígea encontrada na serapilheira do período seco foi um bom preditor geral do desenvolvimento florestal; (2) a riqueza de grupos raros proporcionou o melhor modelo de prognóstico do estádio sucessional, indicando ainda que os reflorestamentos tendem a atingir patamares semelhantes aos encontrados nos remanescentes florestais por volta dos 27 anos após o plantio; (3) na comunidade edáfico-epígea, o avanço no desenvolvimento florestal levou à convergência entre padrões de composição, (4) enquanto na mirmecofauna a convergência ocorreu para os padrões de estrutura, sendo que em ambos os casos (3 e 4), quanto mais avançado o estádio sucessional, mais parecidos entre si são os padrões de locais diferentes; (5) a Equabilidade J das formigas amostradas por iscas decresceu ao longo do desenvolvimento florestal, sendo considerado também um indicador do processo sucessional (6) as classificações funcionais das formigas também permitiram boa predição dos estádios sucessionais, com destaque para formigas capturadas com iscas quando classificadas pelo sistema proposto por Andersen (1995), devido a boa relação custo/benefício. Portanto, foi confirmado o potencial bioindicador da mirmecofauna de comunidade edáfico-epígea geral, que podem ser utilizados como ferramentas de diagnóstico e monitoramento do processo sucessional. O uso mais apropriado deve ser feito por métodos comparativos, através de parâmetros provenientes de ecossistemas referência, ou por medidas repetidas ao longo do tempo, pela observação do deslocamento dos padrões da comunidade e interpretação da proporção dos grupos.Ecological restoration objective is to promote the return of chemical, physical and biological natural properties as those similar to the native features as possible. However, the restoration projects cannot be well evaluated due to the fact that there are no appropriated tools to do that. Plantations using native species are a prominent technique used in São Paulo state, promoting the fast rising of a plant community, but it is very expensive and hard to measure if ecological processes are returning. Bioindicators are cheap tools to evaluate environmental conditions and ecological processes because they respond to all ecosystem characteristics acting together and the responses of a single group make possible to infer properties of the total biodiversity or the full ecosystem health. Epigeic and hipogeic Arthropoda, especially ants, are potential bioindicators, due to their high abundance, ubiquitousness and their straight relationship to some important ecological processes, even to other community components, but they have not been used because it lacks information about the local scale responses to successional process and which standards can be used as parameters. Hence, we have tried to understand the main standards and responses from soil and litter community, as well as the mirmecofauna responses, under a successional gradient constituted by twelve planted forests in different ages and three forest remainders (semi-deciduous forest), all located at the hydrographic basins, Pardo and Mogi-Guaçu, searching for trustful bioindicators of forest development. General fauna was sampled from litter and soil and ants were additionally sampled by attractive baits, using glucose and sardine. Results have showed that forest development makes influence on structure and composition of general communities and ant communities found in restoration sites, so that over time, these community parameters progressively have become more similar to those found in forest remainders, consisting in a directional shifting. Epigeic and hipogeic general fauna showed to be more sensitive to forest development through dry season, while ants presented critical responses in wet season. Communities from different regions were influenced by successional process but they have presented differences among fauna compositions. The analyses using ants classified in functional groups indicated that forest development makes influence also on fauna functional pattern. Groups occupying specialized niches tend to increase their relative amount throughout forest development. The shifting of ant community functionality may be related to changes in environmental filters plus the increase of niche availability through forest development. As conclusions, under experiment features (1) species richness of litter fauna of dry season is a good predictor of forest development; (2) the richness of rare taxa allowed the best prognosis about sucessional stage, also indicating that fauna found in forest plantations reaches similar fauna standards of forest remainders close to 27 years after the deployment; (3) over time, the composition of general edaphic-epigeic community found in restoration sites becomes more similar to composition of communities found in forest remainders, (4) while for ant communities, the structure standards found in restoration sites progressively become more similar of respective parameter found in forest remainders. (5) the Equitability J of ants communities sampled using baits decreases over forest development and it may be considered a bioindicator of sucessional process; (6) ant functional groups also provided good prediction of sucessional stages, highlighting ant sampling using baits and ant functional classification according to Andersen (1995), due to best benefit-cost ratio. For appropriated application of all bioindicators, the use of comparative techniques may be considered, including ecosystem references, and rather than it uses fixed values of fauna parameters (as fixed goals to be achieved), it is better to consider which parameters of the community are changing over time and if their tendencies are in accordance to the expected