Padrão de distribuição, riqueza e diversidade evolutiva de espécies da flora herbáceo-subarbustiva do Cerrado

Abstract

No Cerrado, os estudos para entender os padrões de distribuição, composição, riqueza e diversidade concentram-se na flora lenhosa. A flora herbáceo-subarbustiva é pouco estudada apesar de sua maior riqueza, importância na composição da paisagem e os aspectos ecológicos que a envolvem. Há muitas lacunas no conhecimento sobre essa flora a serem preenchidas. Uma abordagem que considera a influência da estrutura espacial na composição de espécies e das variáveis ambientais na distribuição das comunidades vegetais e, complementarmente, análises baseadas em filogenias pode ajudar a esclarecer o papel relativo dos eventos ecológicos e evolutivos experimentados pelas espécies na montagem das comunidades. Além disso, a seleção de áreas prioritárias apoiada na diversidade filogenética tem se mostrado mais representativa e promissora para a conservação. Para investigar o padrão de distribuição, riqueza e diversidade evolutiva das espécies da flora herbáceo-subarbustiva do Cerrado foi compilado um banco de dados com 4.714 espécies herbáceo-subarbustivas georreferenciadas. Com dados de presença/ausência das espécies combinados com as 39 variáveis geoclimáticas detectamos a influência das variáveis espaciais e ambientais na distribuição dessa flora. A análise de partição de variância revelou a contribuição relativa da fração ambiental (1%), da ambiental espacialmente estruturada (2%), da fração espacial pura (14%) além da fração não explicável (83%) na composição das espécies. O padrão de distribuição observado, possivelmente, se deve a complexidade e heterogeneidade que envolve a distribuição das espécies herbáceo-subarbustivas influenciadas pelas variáveis climáticas marcantes do Cerrado (estacionalidade e temperatura) e do ciclo de carbono orgânico do solo. Além disso, as espécies dessa flora são bem adaptadas e com diferentes estratégias para superar as condições impostas pelo período seco e as altas temperaturas. Como esperado a riqueza ficou concentrada em áreas de fitofisionomias mais abertas. Para identificar os hotspots de diversidade para a conservação dessa flora foram calculados cinco métricas de diversidade: Riqueza em espécies (SR); diversidade filogenética (PD); tamanho do efeito padronizado da PD (ses.PD); distinção evolutiva (ED) e a distinção evolutiva ponderada biogeograficamente (BED). A distribuição espacial das métricas de diversidade revelou as áreas com alto nível de diversidade, os grids hotspots, e apontaram áreas prioritárias para a conservação. Os padrões de SR, PD e BED foram similares, enquanto, o ses.PD e o ED tiveram padrões dispersos e diferentes entre si. A maior concentração de grids hotspots ocorreu nas áreas centrais do bioma, onde predomina o cerrado stricto sensu e alguns outros pelas áreas marginais em contato com outros biomas. A quantidade de espécies sem registros em UCPIs, e os percentuais de espécies ameaçadas e não avaliadas foram maiores do que com registros em UCPIs. Os resultados obtidos indicam uma grande diversidade de linhagens, supostamente com uma gama de traços filogenéticos que permitiu as espécies dessa flora explorar, permanecer e propagar-se nos mais diversos ambientes. As áreas com sobreposição de grids hotspots, fora das UCPIs e em áreas de estabilidade climática merecem especial atenção para conservação de uma flora negligenciada e sob forte ameaça antrópica. Palavras-chave: Padrão espacial. Partição de variância. Hotspots de diversidade. Unidades de conservação.

In the Cerrado, studies to understand the patterns of distribution, composition, richness and diversity focus on woody flora. The herbaceous-subshrub flora is poorly studied despite its greater richness, importance in the composition of the landscape and the ecological aspects that surround it and there are many gaps in knowledge to be filled. An approach that considers the influence of spatial structure on species composition and environmental variables in the distribution of plant communities and, in addition, analyzes based on phylogenies can help to clarify the relative role of ecological and evolutionary events experienced by species in the assembly of the community. The selection of priority areas based on phylogenetic diversity has been shown to be more representative and promising. To investigate the pattern of distribution, richness and evolutionary diversity of the species of the herbaceous-subshrubby flora of the Cerrado, a database was compiled with 4,714 georeferenced herbaceous-subshrub species. With data presence/absence of species combined with the 39 geoclimatic variables, we detected the influence of spatial and environmental variables on the distribution of this flora. The analysis of partition of variance revealed the relative contribution of the environmental fraction (1%), the spatially structured environmental (2%), the pure spatial fraction (14%) in addition to the unexplainable fraction (83%) in the species composition. The observed pattern of distribution is possibly due to the complexity and heterogeneity that involves the distribution of herbaceous- subshrub species influenced by the Cerrado's remarkable climatic variables (seasonality and temperature) and the soil's organic carbon cycle. In addition, the species this flora are well adapted and have different strategies to overcome the conditions imposed by the dry period and high temperatures. As expected, richness was concentrated in more open areas of phytophysiognomies. To identify the diversity hotspots for the conservation of this flora, five diversity metrics were calculated: Species Richness (SR); phylogenetic diversity (PD); standardized PD effect size (ses.PD); evolutionary distinction (ED) and biogeographically weighted evolutionary distinction (BED). The spatial distribution of the diversity metrics revealed the areas with a high level of diversity, the grid hotspots, and pointed out priority areas for conservation. SR, PD and BED patterns were similar, while ses.PD and ED had dispersed and different patterns. The highest concentration of grid hotspots occurred in the central areas of the biome, where the cerrado stricto sensu predominates and some others by marginal areas in contact with other biomes. The number of species without records in UCPIs, and the percentages of threatened and unevaluated species were higher than with records in UCPIs. The results obtained indicate a great diversity of strains, supposedly with a range of phylogenetic traits that allowed species of this flora to explore, remain and propagate in the most diverse environments. The areas with overlapping grid hotspots, outside the UCPIs and in areas of climatic stability deserve special attention for the conservation of a neglected flora and under a strong anthropic threat. Keywords: Spatial pattern. Variance partition. Diversity hotspots. Conservation units.