Estruturação de comunidade de plantas lenhosas da caatinga: o efeito de distúrbios antrópicos em um gradiente de precipitação

FACEPEA expansão das populações humanas promove alterações nos ecossistemas naturais. Estas alterações ocorrem desde a perda de hábitat ao nível de paisagem e a extração de recursos a nível local até mudanças climáticas a nível regional e global. No entanto, pouco se sabe acerca das consequências que estas alterações têm à biodiversidade e estrutura das comunidades de plantas e ao empobrecimento biológico dos ecossistemas e distribuição de espécies em florestas tropicais secas. A Caatinga, um bosque seco do Brasil, possui uma grande área modificada pelas ações humanas e os modelos climáticos predizem que nos próximos anos este ecossistema vai sofrer uma importante redução na precipitação e um aumento na temperatura. Esta tese buscou compreender, em uma escala de paisagem, como ações humanas afetam a composição e estrutura da flora lenhosa da Caatinga. Foram estudadas 18 áreas dentro de 214.3 km2 dominados por Caatinga madura exposta a diferentes tipos de distúrbio. O primeiro capítulo avaliou o efeito aditivo e multiplicativo da precipitação (gradiente de 510 a 940 mm), três preditores de distúrbio crônico (i.e. distancia para fazendas e estradas, densidade de trilhas de caprinos) e um preditor de distúrbio agudo (i.e. porcentagem de cobertura vegetal em um raio de 1 km) sobre a diversidade taxonômica, densidade de indivíduos, equabilidade, composição de espécies e biomassa de indivíduos adultos de árvores e arbustos. A precipitação anual foi o melhor preditor da composição e estrutura da vegetação, afetando positivamente a biomassa e riqueza de espécies, mas reduzindo a equabilidade das comunidades devido à perda de espécies raras em áreas com baixa precipitação. Os distúrbios agudos e crônicos tiveram fraco impacto sobre a vegetação, mas a distância para as estradas esteve negativamente relacionada com a riqueza, densidade e equabilidade das comunidades. No segundo capítulo, foi provada se a diversidade β taxonômica e a diversidade filogenética dentro e entre comunidades (α e β 1086 mm) e com os três preditores de distúrbios crônicos. A disponibilidade hídrica foi o melhor preditor da diversidade α – filogenética e as diversidades β taxonômica e filogenética quando consideradas as espécies raras e comuns, porém não para dominantes. Os distúrbios crônicos não foram bons preditores da diversidade α nem β – filogenética. Apenas a diversidade β – taxonômica quando consideradas espécies raras foi explicada pela limitação de dispersão (i.e. distância geográfica) e distância para estradas. Os resultados desta tese mostram que (i) a disponibilidade de água e os distúrbios crônicos são importantes forças estruturadoras das comunidades de Caatinga, (ii) que a perda de espécies não é aleatória ao longo da filogenia das comunidades e qu – filogenética) mudam com a disponibilidade hídrica (déficit hídrico médio anual, 658– 1086 mm) e com os três preditores de distúrbios crônicos. A disponibilidade hídrica foi o melhor preditor da diversidade α – filogenética e as diversidades β taxonômica e filogenética quando consideradas as espécies raras e comuns, porém não para dominantes. Os distúrbios crônicos não foram bons preditores da diversidade α nem β – filogenética. Apenas a diversidade β – taxonômica quando consideradas espécies raras foi explicada pela limitação de dispersão (i.e. distância geográfica) e distância para estradas. Os resultados desta tese mostram que (i) a disponibilidade de água e os distúrbios crônicos são importantes forças estruturadoras das comunidades de Caatinga, (ii) que a perda de espécies não é aleatória ao longo da filogenia das comunidades e que portanto, (iii) as comunidades locais de plantas não representam um subgrupo aleatório das espécies da flora regional e sim um subgrupo de espécies adaptadas ao estresse hídrico e distúrbios antrópicos.Human population growth promotes changes in natural ecosystems, ranging from landscape level by habitat loss to regional and global level by climatic changes. However, there is a lack of knowledge about the effects of habitat loss and climatic changes on community biodiversity in Seasonally Dry Tropical Forest (STDF) through changes in vegetation structure and species’ distribution. The Caatinga is Brazilian SDTF threatened by climate change (future predictions estimate a decreasing in precipitation and an increasing in temperature) and by anthropogenic disturbance such as overgrazing, continuously collection of forest products and livestock production. In this study, we tested at landscape scale the impacts of precipitation and human disturbances in the composition and the structure of Caatinga wood flora. We carried out 18 0.1 ha plots across 21 430 ha of Brazilian Caatinga dominated by mature forests exposed to different disturbance types. The first chapter, we evaluated the additive and synergic effects of precipitation (510 to 940 mm gradient), plus three predictors of chronic disturbance (i.e. distance to nearest farm and road, and length of goat trails) and one predictor of acute disturbance (i.e. landscape vegetation cover) on the diversity, stem density, evenness, taxonomic composition and biomass of adult trees and shrubs. The annual mean precipitation was the best predictor of vegetation structure and composition, affecting positively the biomass and species richness, but reducing the community equability due to the rare species loss in low precipitation areas. The acute and chronic disturbance had a weaker impact on vegetation, but the distance to nearest roads was negatively related to species richness and density and community equability. In the second chapter, we prove whether taxonomic β diversity and phylogenetic diversity within and between communities (α e β – phylogenetic) change with water availability (annual average water deficit, 658–1086 mm) and with the three chronic disturbance predictors. The water availability was the best predictor of α – phylogenetic and β taxonomic and phylogenetic diversity when considered rare and common species, but not for dominant species. Chronic disturbances were not good predictors to α or β – phylogenetic diversity. Only β – taxonomic diversity, when considering rare species, was explained by dispersion limitation (i.e. geographic distance) and distance to the nearest road. In this thesis, our results show that (i) the water availability and chronic disturbances are important community assembly forces in Caatinga, (ii) the species loss is not random across the phylogeny and, therefore, (iii) the local plant communities do not represent a random subgroup of regional flora but a subgroup of human disturbance and water stress adapted species