Efeitos do regime de fogo e do contexto ambiental n a diversidade dos campos do Planalto Serrano Catarinense, sul do Brasil

Abstract

A ocorrência e a diversidade de ecossistemas podem ser definidas pelo regime de distúrbios e contexto ambiental. Fatores abióticos e interações bióticas locais podem influenciar a diversidade de espécies. O regime de distúrbios com queimas recorrentes e pastejo por gado doméstico promove a ocorrência e permanência de campos em mosaicos campestres-florestais. Esse regime de distúrbios é aplicado por produtores rurais, mas impedido em unidades de conservação. A aplicação de um manejo antidistúrbio pode levar ao domínio dos campos por poucas espécies, e ao acúmulo de necromassa, a qual diminui o espaço disponível nas comunidades herbáceas e aumenta a inflamabilidade. Além disso, outras condições ambientais locais podem interagir com distúrbios para determinar a organização de comunidades de plantas campestres. Desta forma, nosso objetivo foi avaliar possíveis fatores estruturadores da diversidade da vegetação e verificar a influência do regime de fogo e do contexto ambiental local sobre os campos de altitude, no sul do Brasil. Nossa hipótese é que a diversidade de espécies seja maximizada em locais com regime de fogo bianual, pois evita o acúmulo de necromassa, permitindo maior diversidade de espécies. Realizamos o estudo em campos de altitude no Parque Nacional de São Joaquim. Amostramos um terreno em 336 quadrados de 1 × 1 m, distribuídos em 28 parcelas de 70 × 70 me agrupadas em 7 blocos. Para os quadrados, obtivemos dados de volume de biomassa e necromassa, profundidade do solo, cobertura de rochas, solo descoberto, informação do terreno, índice de carga térmica e quantidade de esterco bovino (variáveis ambientais locais). Para as parcelas, obtivemos dados de frequência e recorrência de fogo a partir de imagens de satélite nos últimos 32 anos e tempo sem fogo (regime de fogo). Avaliamos a diversidade alfa como a riqueza de espécies e o domínio de espécies com o índice de Simpson por quadrado. Verificamos ainda a relação entre volume de necromassa com a dominância de espécies. Por último, avaliamos a diversidade beta obtendo a divisão dos componentes de troca de espécies e diferença na riqueza por quadrado. A diversidade alfa, beta e dominância foram modeladas em função das variáveis ambientais locais e do regime de fogo com modelos lineares generalizados mistos. Em relação à diversidade alfa, nossos resultados revelaram que o volume de necromassa, dominância de espécies e apenas descobertas se relacionaram com a riqueza de espécies. O tempo sem fogo, biomassa e solo descoberto tiveram relação positiva com a dominância, enquanto a informação do terreno, relação negativa. Por fim, a necromassa teve relação positiva com a dominância. O componente com maior contribuição para a diversidade beta foi a troca de espécies, que foi relacionada com necromassa, biomassa, profundidade do solo e cobertura da rocha.Nossos resultados indicam que tanto o fogo quanto os fatores ambientais locais estruturam as comunidades campestres. A relação negativa entre necromassa e riqueza de espécies indica que evita distúrbios, como fogo e pastejo, reduz indiretamente a diversidade campestre pelo acúmulo de necromassa. Ao mesmo tempo, fatores locais como profundidade do solo, afloramentos de rochas e características do terreno fornecem espaços diferentes para a ocorrência de novas espécies. Tal entendimento sobre padrões de diversidade e fatores estruturadores permitirá elaborar práticas de manejo mais adequadas à conservação da diversidade dos campos.

Abstract: The occurrence and diversity of ecosystems can be defined by the disturbance regime and environmental context. Abiotic factors and local biotic interactions can influence species diversity. The disturbance regime with recurrent burning and grazing by domestic cattle promotes the occurrence and permanence of grasslands in grassland-forest mosaics. This disturbance regime is traditionally applied by landholders but is prevented in conservation units. The application of anti-disturbance management can lead to the dominance of grasslands by a few species, and the accumulation of litter, which decrases the space available in herbaceous communities and increases flammability. In addition, other local environmental conditions can interact with disturbances to determine the organization in plant communities. Thus, our aim was to evaluate possible structuring factors of vegetation diversity and verify the influence of the fire regime and the local environmental context on highland grasslands in southern Brazil. Our hypothesis was that species diversity is maximised in places with a biannual fire regime because it prevents the accumulation of litter, allowing for greater species diversity. We carried out the study in high-altitude fields in São Joaquim National Park. We sampled the vegetation in 336 squares with 1 × 1 m each, distributed in 28 plots with 70 × 70 m each and grouped into 7 blocks. For the quadrats, we obtained data on biomass and necromassa volume, soil depth, rock cover, bare soil, slope, heat load index and the amount of cattle manure (local environmental variables). For the plots, we obtained fire frequency and recurrence data from satellite images over the last 32 years, and time without fire (fire regime). We assessed alpha diversity as species richness and species dominance using Simpson's index per square. We also checked the relationship between litter volume and species dominance. Finally, we assessed beta diversity by obtaining the partitioning of the components of species exchange and difference in richness per square. Alpha and beta diversity and dominance were modelled as a function of local environmental variables and fire regime using generalised linear mixed models. In relation to alpha diversity, our results showed that litter volume, species dominance and bare soil were negatively related to species richness. Time without fire, biomass and bare soil were positively related to dominance, while slope was negatively related. Finally, litter was positively related to dominance. The component with the greatest contribution to beta diversity was species turnover, which was related to litter, biomass, soil depth and rock. Our results indicate that both fire and local environmental factors structure grassland communities. The negative relationship between and species richness indicates that preventing disturbances, such as fire and grazing, indirectly reduces grassland diversity through the accumulation of litter. At the same time, local factors such as soil depth and rock out crop scan provide different spaces for new species occurrence. This understanding of diversity patterns and structuring factors will allow us to develop management practices better suited to conserve grassland diversity.