As diferentes dimensões das mudanças climáticas no espaço-tempo: de uma análise biogeográfica ao efeito regional dentro de um sistema socioecológico

Abstract

São inúmeras as facetas sobre como, onde e por que as espécies respondem aos efeitos das mudanças climáticas no curto, médio e longo prazo. Compreender a escala de efeitos, e as suas implicações na biodiversidade, constitui aspecto imprescindível do entendimento sobre as mudanças climáticas. Um dos efeitos mais característicos e descritos na literatura é que as espécies se redistribuirão para elevadas altitudes, ou migrarão para latitudes maiores como reflexo do aumento das temperaturas. Nesta tese, busquei avaliar os efeitos das mudanças climáticas usando espécies vegetais tropicais emblemáticas, pertencentes a dois gêneros distintos. A implicação desta escolha se deve ao efeito-cascata que potencialmente ocorrerá ao preservá-las, pois estas se comportam como espécies-chave ecológicas e culturais e, assim, influenciam positivamente a sociobiodiversidade. No Capítulo 1 avaliei quais fatores abióticos, além da temperatura média, podem influenciar nos padrões de redistribuição das espécies frente às mudanças climáticas, usando as sete espécies de baobás existentes em Madagascar (Adansonia spp.). A implicação alcançada sobre o efeito distinto de variáveis abióticas nas espécies estudadas pôde ser estendida para toda a extensão da faixa latitudinal tropical. Mostramos que as espécies de baobás mais vulneráveis tendem a se redistribuir não em direção aos polos, como esperado por causa do aumento da temperatura média, mas que elas potencialmente migrarão em direção ao equador, tendo a sazonalidade da temperatura como fator mais importante. No Capítulo 2 foram estudados os efeitos potenciais das mudanças climáticas na Floresta de Araucárias, ecossistema característico da Mata Atlântica, que ocorre principalmente na paisagem cultural típica do sul, e em esparsas manchas no sudeste brasileiro. Avaliamos os efeitos das mudanças climáticas na redistribuição da Araucaria angustifolia (araucária) levando em conta a eficiência das Unidades de Conservação para a proteção da espécie, o efeito do uso-do-solo, e a potencial conectividade ? tanto no presente quanto no futuro ? dos remanescentes previstos da espécie. Mostramos que são necessárias mais Unidades de Conservação para proteger os remanescentes da araucária, e que tanto as Unidades de Conservação quanto os remanescentes projetados de ocorrência da espécie não estarão conectados no futuro. Demonstramos que a espécie terá seu nicho bioclimático reduzido a maiores altitudes, atualmente não inseridos em Unidades de Conservação e, principalmente, restritos ao planalto serrano catarinense a partir de 2050. Nos dois primeiros Capítulos usei os Modelos Ecológicos de Nicho correlativos ? que usam variáveis abióticas combinadas com dados reais de ocorrência da espécie ? para descrever os padrões de redistribuição e vulnerabilidade das espécies, no tempo e no espaço. Porém, nos dois últimos Capítulos avaliei o efeito das mudanças climáticas sob outra perspectiva: o que gera resiliência frente às mudanças climáticas? Explorou-se também as limitações comuns dos Modelos Ecológicos de Nicho. Para responder a esta pergunta; primeiramente eu entrevistei agricultores extratores de pinhão em 4 estados (PR, SC, RS, SP) e avaliei o conhecimento ecológico tradicional (TEK) acerca da araucária e seu principal recurso ? o pinhão. Por meio de questionários semiestruturados, busquei informações que descrevessem o conhecimento sobre as variedades de pinhão, como períodos de desenvolvimento ao longo do ano; aspectos fenológicos das variedades de araucária frente às mudanças climáticas; assim como caracterizei o perfil socioeconômico dos entrevistados e as sua percepções sobre os efeitos das mudanças climáticas na distribuição das araucárias. No terceiro Capítulo buscamos avaliar como o TEK pode contribuir para a resiliência da Floresta de Araucárias. Por meio de um modelo teórico de feedbacks geramos dois modelos antagônicos: (i) como medidas restritivas interagem com o TEK e a preservação da Floresta de Araucárias; (ii) e como o TEK e o manejo colaborativo interagem com a conservação da floresta. Ficou demonstrado que o modelo que avaliava o TEK juntamente com o manejo colaborativo gera um feedback positivo em relação a preservação do ecossistema. Tal feedback indica que o sistema pode aceitar estados alternativos, que não se limitem apenas à preservação das matas. Isso permitiu inferir que este modelo alternativo (ao qual chamamos de bottom-up) pode favorecer a expansão da Floresta de Araucárias, e contribuir para uma maior resiliência a distúrbios, dentre eles o desmatamento e as mudanças climáticas. Por fim, no quarto Capítulo explorei as consequências caso as mudanças climáticas afetem por completo a Floresta de Araucárias, sob o contexto de ser um sistema socioecológico. Novamente explorei as informações coletadas nas entrevistas semiestruturadas. Porém, calculamos os serviços ecossistêmicos que o TEK fornece, e como a perda deles pode ser um sinal de alerta para a disrupção completa do sistema. Para avaliar a potencial disrupção do sistema socioecológico, eu resgatei na literatura os principais estudos que usaram Modelos Ecológicos de Nicho correlativos para a araucária, e geramos uma fórmula linear que avalia a potencial disrupção do sistema socioecológico em 2050 e 2070 (i.e., baseado na projeção de perda potencial dos remascentes de distribuição da araucária). Mostramos que a garantia da resiliência frente às mudanças climáticas da Floresta de Araucárias reside no TEK, e que os grupos humanos que usam e manejam a araucária, principalmente pequenos agricultores extratores de pinhão, são imprescindíveis para a implementação bem-sucedida de medidas colaborativas e de conservação. Meus resultados, por fim, exploram distintas interpretações e implicações das mudanças climáticas em diferentes escalas espaço-temporais. Contudo, eles trazem fortes subsídios que as tomadas de decisão possam ser aplicadas das mais diversas formas, desde políticas internacionais até avaliações locais dentro de um sistema socioecológico. Além disso, evidencia a vulnerabilidade das espécie-chaves escolhidas, e que sem as devidas medidas de preservação, ao menos sobre estas espécies-chaves, podemos evidenciar drásticos efeitos-cascata de perdas na sociobiodiversidade de ambos ecossistemas.

Abstract: There are several facets about how, where, and why species respond to the effects of climatic change in the short, medium, and long term. Understanding the scale of effects and implications on biodiversity are also essential aspects of climate change. One of the most characteristic effects described in the literature is that species will redistribute to higher altitudes or seek higher latitudes with increasing temperatures. In the present Thesis, I propose to assess the effects of climate change using emblematic tropical plant species belonging to two distinct genera. The implication of this choice is due to the cascade effect that will potentially occur by preserving them, considering that both are ecological and cultural keystone species, thus positively influencing sociobiodiversity. In Chapter I, it was studied which abiotic factors in addition to the annual mean temperature could influence the patterns of species redistribution in the face of climate change, using the seven species of baobab trees existing in Madagascar (Adansonia spp.). The implication reached about the distinct effect of abiotic variables in the studied species could be extended to the entire extension of the tropical latitudinal range. We have shown that the most vulnerable baobab species tend to redistribute not towards the poles, as previously expected by the increase in mean temperature, but they will potentially migrate equatorward owing to temperature seasonality as the most important factor. In Chapter II, we studied the potential effects of climate change in the Araucaria Forest, a characteristic ecosystem of the Atlantic Forest, which occurs mainly in the typical cultural landscape of the south ? and sparse patches in southeastern Brazil. We have evaluated the effects of climate change on the redistribution of Araucaria angustifolia (Araucaria), considering the effectiveness of Protected Areas in preserving the target species, the effect of land use, and the potential connectivity - both in the present and in the future - of the species? predicted remnants. We showed that more Protected Areas are necessary to protect Araucaria remnants, as these areas and the projected remnants of Araucaria will not be connected in the future. The species will have its bioclimatic niche reduced to higher altitudes, outside current Protected Areas, restricted to the Santa Catarina highlands from 2050. In the first two Chapters, I used the correlative Ecological Niche Models, which use abiotic variables combined with real data on the occurrence of the species, to describe the redistribution patterns and vulnerability of this species in time and space. However, in the last two Chapters, I assessed the effect of climate change from another perspective: which aspects promote resilience against climate change? This perspective allowed me to explore common limitations of Ecological Niche Models. I also explored the common limitations of Ecological Niche Models. To answer the question, I first interviewed pinhão extractors in 4 states (PR, SC, RS, SP) and evaluated the Traditional Ecological Knowledge (TEK) about the Araucaria and its main resource, the pinhão. Through semi-structured questionnaires, I searched for information that describes knowledge about pinhão varieties, such as its development periods throughout the year; phenological aspects of Araucaria varieties in a scenario of climate change; as well as characterized the socioeconomic profile of the interviewees and their perceptions about the effects of climate change on the distribution of Araucarias. In the third chapter, we assessed how TEK could contribute to the resilience of the Araucaria Forest. Through a theoretical feedback model, we generate two antagonistic models: (i) how restrictive measures interact with the TEK and the preservation of the Araucaria Forest; and (ii) how TEK and collaborative management interact with forest conservation. We demonstrated that the evaluated TEK model through collaborative management generates positive feedback regarding the preservation of the ecosystem. Such feedback indicates that the system can accept alternative states that are not limited to forest preservation. This allowed us to infer that this alternative model (called bottom-up system) can favor the expansion of the Araucaria Forest and contribute to greater resilience to disturbances, including deforestation and climate change. Finally, in the fourth chapter, I explored the consequences of climate change completely affects the Araucaria Forest, under the context of being a socio-ecological system. Over again, I studied the information previously collected in the semi-structured interviews. However, we have calculated the ecosystem services that the TEK provides and how their loss can be a warning sign of complete system disruption. To assess the potential disruption of the socio-ecological system I retrieved the main studies that used correlative Ecological Niche Models for Araucaria and generated a linear formula to assesses the potential disruption of the socio-ecological system in 2050 and 2070 (i.e. based on the projection of a potential loss of the remnants of Araucaria distribution). We have shown that the guarantee of the Araucaria Forest resilience to climate change lies in the TEK and that these human groups who use and manage Araucaria are essential for the successful implementation of collaborative and conservation measures. Finally, my results explore different interpretations and implications of climate change at different spatiotemporal scales. They evidenced strong subsidies to be applied in diverse ways to decision-making, from international policies to local assessments within a socio-ecological system. Furthermore, it reinforces the vulnerability of the chosen key species and that without the proper preservation measures, at least for them, we can suffer from drastic cascade effects on sociobiodiversity.