Efeitos de filtros ambientais nos padrões de diversidade de árvores na floresta atlântica do sul do Brasil sob uma perspectiva de metacomunidades

Abstract

Entender padrões de diversidade e composição de espécies ao longo de múltiplas escalas espaciais constitui um dos principais objetivos em ecologia e biogeografia. A relativa importância dos mecanismos responsáveis por estruturar as comunidades de plantas e como eles interagem para influenciar estes padrões têm sido foco de intensos debates. No presente estudo, foram utilizados dados do Inventário Florístico Florestal de Santa Catarina a fim de investigar os padrões de diversidade de espécies de árvores e suas relações com a heterogeneidade ambiental sob uma das perspectivas oriundas da teoria de metacomunidades, conhecida como “sorteio de espécies”. A predição chave deste ponto de vista é a de que a composição de espécies varia em resposta a diferenças nas condições ambientais entre manchas de hábitat. O presente estudo é focado nessa predição e objetivou entender como processos relacionados a filtros ambientais interagem direta e indiretamente sobre os padrões de diversidade em uma área de 95000 km 2 (dados de 432 unidades amostrais). Foi utilizada modelagem de equações estruturais (PLS Path Modeling), a fim de investigar os efeitos interativos da topografia, clima, balanço de água e energia e geometria das manchas de floresta sobre os padrões de alfa (α) e beta (β) diversidade de uma metacomunidade de floresta atlântica no sul do Brasil. Fatores relacionados a filtros ambientais mostraram substanciais efeitos sobre a diversidade alfa e beta. A quantidade total da variação na beta diversidade explicada pela filtragem de hábitat foi alta (64%), corroborando a predição testada no nível de metacomunidades. Os fatores mais importantes para explicar a diversidade beta foram: extremos climáticos, balanço de água e energia e alfa diversidade, enquanto tamanho da mancha e balanço de água e energia foram os fatores chaves para a alfa diversidade. O teste de Mantel parcial mostrou que os efeitos ambientais ocorrem amplamente independente de efeitos espaciais, reforçando a predição testada. O estudo provê forte suporte empírico para a predição de que a beta diversidade reflete primariamente processos determinísticos associados com o nicho das espécies e suas respostas às condições ambientais na escala espacial considerada.

Understanding patterns of species diversity and composition across multiple scales is one of the main purpose in ecology and biogeography. The relative importance of the mechanisms that structure plant communities and how they interact to influence these patterns remains a topic of hot debate. In the present study, we use data from the Forest Inventory of Santa Catarina to investigate the patterns of species diversity of subtropical Atlantic forests and its relationships with environmental heterogeneity on a metacommunity perspective (species-sorting). The key prediction of this viewpoint is that community composition varies in response to differences in environmental conditions among habitat patches. Our study focused on this perspective, aiming to understand how environmental filtering processes interact directly and indirectly on diversity patterns in an area of 95000 km 2 (data from 432 forest plots). We employed structural equation modeling (PLS Path Modeling) to disentangle the interactive effects of topography, climate, water-energy balance, and geometry of forest patches upon the alpha and beta diversity of a subtropical forest metacommunity in southern Brazil. Factors related to environmental filtering showed substantial effects upon tree alpha and beta diversity. The total amount of variation in beta diversity explained by environmental filtering was high (64%) and was even more when together with alpha diversity (73%), corroborating the prediction of species-sorting model at the metacommunity level. Climatic extremes, water-energy balance and alpha diversity were the key determinants of beta diversity and patch size and water- energy balance the key determinants of alpha diversity in the South Brazilian Atlantic forests. Partial mantel test showed that environmental effects occurred largely independent of spatial effects, reinforcing the tested prediction. Our study provides strong empirical support for the prediction that beta diversity primarily reflects deterministic factors associated with species niches and their responses to environmental conditions in the studied spatial scale.