Distribuição da diversidade e funcionalidade da vegetação das restingas em cenários de mudanças climáticas

Orientadora: Profa. Dra. Márcia C. M. Marques

Coorientador: Prof. Dr. Victor P. Zwiener

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Botânica. Defesa : Curitiba, 31/07/2020

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Resumo: É esperado que as mudanças climáticas imponham condições ambientais extremas aos ecossistemas, as quais podem potencialmente afetar os padrões de biodiversidade e serviços ecossistêmicos através do tempo e espaço. Projetar a distribuição de espécies em cenários climáticos futuros permite-nos avaliar os impactos das mudanças climáticas em comunidades biológicas. Utilizando modelagem de nicho ecológico, nós comparamos as condições atuais com a de cenários climáticos fututos previstos para 2050 para determinar potenciais mudanças nos padrões espaço-temporais das diversidades taxonômica e funcional da vegetação lenhosa das Restingas do sul e sudeste do Brasil. Especificamente, nossa finalidade foi: i) prever a distribuição das diversidades taxonômica e funcional atual e futura (2050); ii) estimar a partição da diversidade beta nos cenários presente e futuro (2050); e iii) prever a distribuição de atributos funcionais chave para a entrega de múltiplos serviços ecossistêmicos. Nós geramos modelos de nicho ecológico para 796 espécies de plantas lenhosas para as quais estimamos as mudanças espaço-temporais dos componentes da diversidade beta, as médias ponderadas da comunidade (CWM) e os índices de diversidade funcional de atributos selecionados. O cenário de maiores emissões de gases do efeito estufa (pessimista) indicou um aumento geral de uma perda de espécies da Restinga três vezes maior se comparado ao cenário otimista, enquanto que na escala regional (ecorregião), a perda de espécies pode chegar a atingir porcentagens tão altas quanto 19%. Por outro lado, a diversidade beta foi prevista para ser maior no futuro, com o componente de substituição de espécies tendo uma maior contribuição do que o aninhamento. A projeção de CWM mostrouse contrastante entre atributos funcionais e ecorregiões, sugerindo um futuro aumento em alguns atributos (densidade da madeira, comprimento da semente e do fruto) e uma diminuição em outros (altura máxima da planta). No geral, a divergência e riqueza funcional poderão diminuir no futuro, enquanto que a uniformidade funcional poderá aumentar. Nosso estudo fornece uma comparação dos efeitos dos cenários extremos das mudanças climáticas na biodiversidade da frequentemente marginalizada vegetação das Restingas. Palavras-chave: Heterogenização da beta diversidade; Homogeneização da diversidade funcional; Mata Atlântica; Partição da diversidade; Modelagem de nicho ecológico; Vegetação costeira.

Abstract: Climate change is expected to impose extreme environmental conditions which may potentially affect the biodiversity and ecosystem services patterns through time and space. Projecting the species distributions in future climate scenarios allows us to evaluate the climate change impacts over biological communities. Applying ecological niche modeling, we compared current and future climate scenarios predicted for 2050 to determine potential changes in the spatiotemporal patterns of taxonomic and functional diversities of the woody plant species in south and southern Brazilian Restinga. Specifically, we aimed to: i) predict the current and future 2050 distribution of woody plant species taxonomic and functional diversities; ii) estimate the partition of beta diversity in the current and future scenarios; and iii) predict the distribution of functional traits key the delivery of multiple ecosystem services. We generated ecological niche models for 796 woody plant species for which we estimated the spatio-temporal changes of beta diversity, and the functional indices and community-weighted means (CWM) of selected traits. The high greenhouse gases emission (pessimist) scenario indicated an overall threefold increase in woody plant species loss if compared to the optimistic scenario, whereas at regional scales, species loss may reach percentages as high as 19%. Conversely, beta diversity may increase in the future, with the turnover component having a greater contribution than nestedness. The CWM projections emphasized contrasts among traits and ecoregions, with an increase in some traits (stem wood density, seed length and fruit length) and a decrease in others (maximum plant height). Functional divergence and richness may decrease in future, while functional evenness, may increase. Our study provides a comparison between climate change extreme scenarios effects on the biodiversity of the frequently marginalized Restinga vegetation. Key words: Atlantic Forest; Beta diversity heterogenization; Coastal vegetation; Diversity partitioning; Functional diversity homogenization; Ecological niche modeling.