Invasão de nicho acústico e diversidade funcional acústica em ambientes invadidos pela rã-touro Lithobates catesbeianus

Abstract

As invasões biológicas são consideradas a segunda maior causa de perda de biodiversidade, pois podem causar diversos impactos ecológicos. Recentemente foi chamado à atenção um novo mecanismo pelo qual espécies invasoras podem afetar as nativas: através da interferência no nicho acústico. O mascaramento dos sinais a partir de fontes de ruídos pode afetar diretamente a fisiologia reprodutiva ou o consumo de energia. A vocalização está diretamente ligada com a seleção sexual em anfíbios, aves, insetos e muitos mamíferos, de maneira que a presença de novas fontes sonoras no ambiente pode afetar a aptidão das espécies. Uma das piores invasoras do mundo, a rã-touro Lithobates catesbeianus, nativa dos EUA, Canadá e México, está distribuída em mais de 40 países, e em pelo menos 130 municípios brasileiros. A rã-touro possui uma vocalização de amplo espectro de frequências, diferente do que é encontrado nas espécies nativas brasileiras. Seus cantos têm frequência dominante baixa, grande propagação e pouca degradação e atenuação no ambiente. A presença do canto da espécie pode causar alteração nos parâmetros dos cantos de uma espécie nativa da Mata Atlântica brasileira. Entretanto, não é sabido se outras espécies também podem ser afetadas e se a introdução da rã-touro é capaz de afetar o comportamento acústico das comunidades nativas. Neste estudo, nós avaliamos os efeitos da invasão de L. catesbeianus sobre o nicho acústico das espécies nativas, usando duas perspectivas, no nível de indivíduos e de comunidades. No Capítulo I nós avaliamos se o estímulo acústico da rã-touro pode alterar parâmetros temporais e espectrais dos cantos de espécies nativas com e sem sobreposição espectral com a espécie invasora. Nós testamos a hipótese de que espécies com sobreposição de frequências com a invasora apresentam mudanças maiores nos parâmetros de vocalização do que espécies que estejam fora desse espectro. Para isso realizamos um experimento em campo, introduzindo a vocalização da espécie em área onde não existe registro da sua ocorrência. Nós utilizamos mais dois estímulos, um ruído branco e uma vocalização de uma espécie nativa, Rhinella icterica. Todas as espécies testadas foram expostas aos três estímulos, onde comparamos com a sua atividade de vocalização espontânea. Nossos resultados mostram efeito de todos os tipos de ruídos nos cantos, mas todas as espécies responderam com mudanças maiores nos parâmetros para os dois anuros do que para o ruído. É provável que esse resultado esteja relacionado ao fato de que ambas as espécies de anuros utilizados nos experimentos tenham a frequência dominante baixa. Entretanto, os resultados reforçam que a introdução de novos sons no ambiente tem potencial de modificar os cantos. No Capítulo II, nós testamos se existe diferença na diversidade funcional acústica em ambientes com e sem a presença de L. catesbeianus em áreas invadidas da Mata Atlântica no sul do Brasil. Nós testamos a hipótese de que poças com a presença dos machos de rã-touro em atividade de vocalização e poças sem a presença dos mesmos apresentam distintos padrões de diversidade funcional acústica e composição funcional acústica mais homogênea. Para isso, nós utilizamos dados coletados em 15 pares de poças invadidas e não invadidas na Mata Atlântica no sul do Brasil e realizamos análises de diversidade e composição funcional utilizando atributos acústicos. Nossos resultados mostram que a composição funcional foi mais homogênea nas poças invadidas do que nas poças não invadidas. Nessas poças, há uma seleção de frequências, onde predominantemente as espécies com frequências dominantes mais altas vocalizam. Ou seja, as espécies que não possuem sobreposição de frequência dominante com a rã-touro. Este estudo é um dos primeiros a testar efeitos da invasão do nicho acústico sobre as comunidades nativas. Ambientes nativos podem ser vulneráveis à introdução de espécies generalistas que produzem sinais de baixa frequência e grande amplitude. Assim, a eficiência de propagação dos sinais confere à rã-touro vantagem adaptativa na comunicação e reprodução, favorecendo o processo de estabelecimento e dispersão em detrimento das espécies nativas.

Biological Invasions are considered the second leading cause of biodiversity loss, because they may cause many ecological impacts. Recently, was called attention to a new mechanism by which invasive species can affect native species: through interference in the acoustic niche. The masking of signals from noise sources can directly affect reproductive physiology or energy consumption. Vocalization is directly connected with the sexual selection in amphibians, birds, insects, and many mammals, so that the presence of new sound sources in the environment can affect the fitness of the species. One of the worst invasive species of the world, the bullfrog Lithobates catesbeianus, native from USA, Canada and Mexico, is distributed in over 40 countries around the world and, at least, 130 Brazilian municipalities. The bullfrog has a wide spectrum of frequencies vocalization, different from what is founded in Brazilian native species. Their calls have low dominant frequency, large propagation and little degradation and attenuation in the environment. The presence of the species’ call can cause changes in the parameters of the native species’ calls from Brazilian Atlantic Forest. However, it is not known if other species may also be affected and the introduction of bullfrogs can affect the acoustic behavior of the native communities. In this study, we evaluated the effects of L. catesbeianus invasion on the acoustic niche of native species, using two perspectives at the level of individuals and communities. In Chapter I we evaluate how the acoustic stimulus of bullfrogs can change temporal and spectral parameters of the native species’ calls with and without spectral overlap with invasive species. We tested the hypothesis that species with overlapping frequencies with the invading show greater change in vocalization parameters than species outside this spectrum. To make this we conducted a field experiment, introducing the vocalization of the invasion species in an area where there is no record of their occurrence. We used two stimuli, a white noise and calling of a native species, Rhinella icterica. All species tested were exposed to the three stimuli, which compared with its spontaneous vocalization activity. Our results show the effect of all kinds of noise at the calls, but all the species responded with large changes in the parameters for the two frogs than for noise. It is probable that this result is related to the fact that both species of frogs used in the experiments have low dominant frequency. However, the results reinforce the introduction of new sounds in the environment has the potential to modify the native calls. In Chapter II, we tested if exist differences in the acoustic functional diversity in environment with and without the presence of L. catesbeianus in invaded areas of the Atlantic Forest in southern Brazil. We tested the hypothesis that the ponds with presence of bullfrog males in vocalization activity and ponds without their presence have distinct patterns of acoustic functional diversity and acoustic functional composition more homogeneous. For this, we used data collected from 15 pairs of ponds invaded and not invaded by bullfrog in the Atlantic Forest in southern Brazil and realized analysis of diversity and functional composition using acoustic traits. Our results show that the functional composition was more homogeneous in ponds invaded than in ponds not invaded. In these ponds, there is a selection of frequencies, where predominantly the species that vocalize at highest frequencies are calling, that don´t have dominant frequency overlap with the bullfrog. This study is one of the first to test effects of acoustic niche invasion on native communities. Native environments may be vulnerable to the introduction of generalist species that produces low frequency and large amplitude signals. Therefore, signal propagation efficiency gives the bullfrog adaptive advantage in communication and reproduction, favoring the process of establishment and dispersion at the expense of native species.