Biological invasion by Acacia spp. in the Brazilian Atlantic Forest

Abstract

Climate change, habitat degradation, and biological invasion are among the most factors threaten biodiversity. These factors, besides affect biodiversity and ecosystem directly, can act synergistically and promote deeper environmental changes. Therefore, in this thesis, we proposed to study the causes and consequences of biological invasion by Acacia genus. In the first chapter, we investigate the effects of biological invasion by Acacia spp., fire and eucalyptus disturbance, and land-use on a neglected sandy-savanna ecosystem named Mussununga; in the second, we tested the effects of landscape functioning and structure in the Acacia invasion in Mussununga ecosystem; and finally, assessed the potential distribution of Acacia mangium and A. auriculiformis in five climate scenarios and the potential effects in restoration programs. We found in the first chapter that Acacia promoted changes in the structure and phytophysiognomie of the woody layer, but did not affect the herb-shrub layer. On the other hand, anthropogenic factors affected both woody and herb-shrub layer. In the second chapter, we found that in a fragmented landscape with the higher road network, Mussununga has a higher chance to be invaded by Acacia. Shape index had a negative effect in Acacia invasion, while the length of roads, Mussununga size, Mussununga perimeter, length of highways and landscape conductance had a positive effect. Finally, in the third chapter, we found A. mangium has a large suitable area in all scenarios, while A auriculiformis is confined to a relatively small region of 13,083 km 2 (± 3.39 SD). In the low greenhouse gas emissions scenario (RCP 2.6), the suitable area for A. mangium expanded from the current scenario of 18.4% of the Atlantic Forest to 24.0% in the year 2050, while, achieved around 44,3% of the Atlantic Forest area in the worse scenarios (RCP 8.2, in 2070). Still in the scenarios with higher climatic change, the suitable area for A. mangium overlapped around 39.3% of the potential area for restoration programs, in Atlantic Forest.

Mudanças climáticas, degradação de habitat e invasão biológica estão entre os principais fatores que ameaçam a biodiversidade atualmente. Esses fatores, além de afetarem diretamente a biodiversidade e os ecossistemas, podem atuar de forma sinergética e promover alterações ambientais ainda mais drásticas. Portanto, nesta tese propusemos estudar as causas e efeitos da invasão biológica por espécies do gênero Acacia. No primeiro capítulo, nós investigamos os efeitos dos distúrbios antrópicos, mudança no uso da terra e da invasão por Acacia na diversidade, estrutura e fitofisionomia do ecossistema de Mussununga; no segundo, testamos os efeitos da função e estrutura da paisagem na invasão de ecossistemas de Mussununga por espécies de Acacia; e finalmente, investigamos a distribuição potencial de Acacia mangium e A. auriculiformis em cinco cenários climáticos diferentes e os potenciais efeitos dessas mudanças em programas de restauração. No primeiro capítulo nós encontramos que Acacia promoveu alterações na estrutura e fitofisionomia da comunidade lenhosa, porém não apresentou relação com as mudanças na comunidade herbáceo-arbustiva. Por outro dado, os fatores antrópicos estudados afetaram tanto a comunidade lenhosa quanto herbáceo-subarbustiva. No segundo capítulo, encontramos que existe maior chance de invasão de Mussunungas em paisagens fragmentadas e com maior rede viária. Shape index de Mussununga tem efeito negativo na invasão por Acacia, enquanto condutividade da paisagem, comprimento de estradas e rodovias, e tamanho e perímetro de Mussununga apresentam efeito positivo. No terceiro capítulo, finalmente, encontramos uma grande área de disponibilidade climática para A. mangium e uma área relativamente pequena para A. auriculiformis de 13.083 km 2 (± 3,39 SD). No cenário com menos mudanças climáticas (RCP 2.6), a área de disponibilidade para A. mangium aumentou de 18,4% da Mata Atlântica atualmente para 24,0% em 2050, enquanto, no cenário com mais mudanças chegou a 44,3% em 2070 (RCP 8.2). Ainda no pior cenário, a área de disponibilidade climática para A. mangium chegou a sobrepor cerca de 39,3% das áreas prioritárias para restauração da Mata Atlântica, indicando que a espécie pode se tornar mais um obstáculo à restauração desse bioma.