Efeito da temperatura e produtividade na estruturação de comunidades de anfíbios anuros em uma região montanhosa no sul do Brasil

Abstract

Os ambientes montanhosos correspondem a 25% da superfície terrestre, mas proporcionalmente sua biodiversidade é subamostrada, principalmente nas elevações altas. Esta carência de conhecimento dificulta a avaliação mais ampla das possíveis mudanças nos padrões de distribuição das espécies frente a alterações climáticas e ambientais. Segundo a Teoria Metabólica Ecológica (TME), o aumento da riqueza de espécies em um determinado local está positivamente relacionado com a temperatura, indicando que este fator climático é um importante promotor de diversidade local. A produtividade primária é outro fator relacionado à diversidade, onde ambientes com maior produtividade primária abrigam maior diversidade de espécies. Este estudo investiga as prováveis relações da variação climática (e.g. temperatura), de produtividade e topográfica (e.g. elevação) sobre a diversidade e estrutura das comunidades de anfíbios da porção sul da Mata Atlântica. As amostragens dos anfíbios foram feitas em janeiro, fevereiro e março de 2020 e 2021 em 20 parcelas terrestres de 0,5 ha, distribuídas ao longo de um gradiente altitudinal que abrange o Parque Estadual da Serra Furada e Parque Nacional de São Joaquim. Foram utilizadas 20 parcelas, sendo 10 parcelas instaladas entre 300 e 800 m a.s.l. e a outra metade entre 800 a 1.820 m a.s.l. As variáveis climáticas (temperatura média anual (TMA); temperatura mínima do mês mais frio (TMMF); variação anual de temperatura (VAT)), de produtividade (índice de vegetação por diferença normalizada (NDVI)) e topográfica (elevação (ELE)) foram extraídas da base de dados do WorldClim e Copernicus Global Land Service. Foram registrados 206 indivíduos, representando 24 espécies distribuídas em 8 famílias de anuros. A riqueza e abundância apresentaram uma relação positiva significativa com a temperatura, sendo melhor explicadas pelo modelo utilizando a TMMF, indicando que as condições mais extremas de temperatura de elevações altas podem estar atuando como filtro ambiental. Ainda, segundo o modelo utilizando a variável NDVI, áreas com maior produtividade foram associadas positivamente com a maior abundância e riqueza de anfíbios, indicando que áreas abaixo de 800 m a.s.l. foram mais diversas em razão da maior disponibilidade e diversidade de recursos. A elevação apresentou uma relação negativa com a riqueza e abundância, além de demonstrar que a composição de espécies é diferente entre assembleias abaixo e acima de 800 m a.s.l. A diversidade beta e o componente de turnover apresentaram uma relação positiva com o aumento da distância elevacional, geográfica e ambiental, indicando que as variações ambientais são um importante fator para a estruturação das comunidades no nosso sistema de estudo. Nossos resultados demonstram a importância da conservação de áreas que abrangem todo o gradiente altitudinal, incluindo áreas de conexão entre elas, uma vez que as assembleias apresentam composições de espécies distintas e de distribuição restrita ao longo do gradiente de elevação.

Abstract: Mountainous environments correspond to 25% of the Earth's surface, but proportionally has under-sampled biodiversity, especially in high elevations. This lack of knowledge delays the broader evaluation of possible changes in the distribution patterns of species in the face of climatic and environmental changes. According to the Ecological Metabolic Theory (EMT), the increase in species richness at a given site is positively related to temperature, indicating that this climatic factor is an important promoter of local diversity. Primary productivity is another factor related to diversity, where environments with higher primary productivity harbor higher species diversity. This study investigates the likely relationships of climatic (e.g. temperature), productivity and topographic (e.g. elevation) variation on the diversity and structure of amphibian communities in the southern portion of the Atlantic Forest. Amphibian sampling was conducted in January, February and March 2020 and 2021 in 20 terrestrial plots of 0.5 ha distributed along an altitudinal gradient that encompasses Serra Furada State Park and São Joaquim National Park. Twenty plots were used, with 10 plots installed between 300 and 800 m a.s.l. and 10 between 800 and 1,820 m a.s.l. Temperature variables (medium annual temperature (MAT); minimum temperature of the coldest month (MTCD); annual temperature variation (ATV)), productivity variable (Normalized Difference Vegetation Index (NDVI)) and topographic variable (elevation (ELE)) were extracted from the WorldClim and Copernicus Global Land Service databases. A total of 206 individuals were recorded, representing 24 species distributed in 8 families of anurans. Richness and abundance showed a significant positive relationship with temperature, and were best explained by the model using the MTCD, indicating that the extremes temperatures conditions in high elevations may be acting as an environmental filter. Also, according to the model using the NDVI variable, areas with higher productivity were positively associated with higher abundance and richness of amphibians, indicating that areas below 800 m a.s.l. were more diverse due to the greater availability and diversity of resources. Elevation showed a negative relationship with richness and abundance, and demonstrated that species composition is different between assemblages below and above 800 m a.s.l. Beta diversity and turnover component showed a positive relationship with increasing elevational, geographic, and environmental distance, indicating that environmental variations are an important factor in community structure in our study system. Our results demonstrate the importance of conservation in areas that span the entire altitudinal gradient, including areas of connection between them, since the assemblages show distinct species compositions and restricted distribution along the elevational gradient.