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PELD - RLaC | Ambientes de restinga sob a ótica da ecologia funcional: definição de atributos funcionais e seu papel na estruturação de formações vegetais especializadas das restingas do Estado do Rio de Janeiro

Latest version published by Sistema de Informação sobre a Biodiversidade Brasileira - SiBBr on Mar 15, 2022 Sistema de Informação sobre a Biodiversidade Brasileira - SiBBr

A pesquisa teve como objetivo descrever a estrutura da vegetação da Formação Arbustiva Aberta de Clusia em nível taxonômico, filogenético e funcional, ao longo de um gradiente latitudinal no Parque Nacional da Restinga de Jurubatiba.

Data Records

The data in this sampling event resource has been published as a Darwin Core Archive (DwC-A), which is a standardized format for sharing biodiversity data as a set of one or more data tables. The core data table contains 14 records. 1 extension data tables also exist. An extension record supplies extra information about a core record. The number of records in each extension data table is illustrated below.

  • Event (core)
    14
  • Occurrence 
    14

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How to cite

Researchers should cite this work as follows:

Martins, R.L.; Nogueira, L.E.G.D. (2020): PELD - RLaC | Ambientes de restinga sob a ótica da ecologia funcional: definição de atributos funcionais e seu papel na estruturação de formações vegetais especializadas das restingas do Estado do Rio de Janeiro. v1.3. Sistema de Informação sobre a Biodiversidade Brasileira - SiBBr. Dataset/Samplingevent. https://ipt.sibbr.gov.br/peld/resource?r=peld-rlac-ecologiafuncional-restingasrj&v=1.3

Rights

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The publisher and rights holder of this work is Sistema de Informação sobre a Biodiversidade Brasileira - SiBBr. This work is licensed under a Creative Commons Attribution Non Commercial (CC-BY-NC) 4.0 License.

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This resource has been registered with GBIF, and assigned the following GBIF UUID: aea1bdd0-055c-4bab-a084-8646bca8a326.  Sistema de Informação sobre a Biodiversidade Brasileira - SiBBr publishes this resource, and is itself registered in GBIF as a data publisher endorsed by GBIF Brazil.

Keywords

Restinga; Ecologia; Diversidade Funcional; Estrutura da Vegetação.

Contacts

Who created the resource:

Rodrigo Lemes Martins
Professor Adjunto
Instituto de Biodiversidade e Sustentabilidade (NUPEM/UFRJ) Macaé BR
Luís Eduardo Guerra Domingos Nogueira
Doutorando
Instituto de Biodiversidade e Sustentabilidade (NUPEM/UFRJ) Macaé BR

Who can answer questions about the resource:

Rodrigo Lemes Martins
Professor Adjunto
Instituto de Biodiversidade e Sustentabilidade (NUPEM/UFRJ) Macaé Rio de Janeiro BR

Who filled in the metadata:

Emerson Luiz Florentino Borges
Técnico de Tecnologia da Informação
Instituto de Biodiversidade e Sustentabilidade (NUPEM/UFRJ) Macaé Rio de Janeiro BR

Who else was associated with the resource:

User
Emerson Luiz Florentino Borges

Geographic Coverage

A pesquisa foi desenvolvida no Parque Nacional (PARNA) da Restinga de Jurubatiba, uma unidade de conservação criada em 1998 e que compreende a mais extensa área de restinga da costa brasileira, garantindo a preservação de grande diversidade de habitats. O PARNA está localizado na região norte fluminense e abrange os municípios de Macaé, Carapebus e Quissamã (ARAUJO & MACIEL, 1998), cobrindo uma área de 144,5 Km2 de restingas e lagoas costeiras. A preservação desse território abriga uma amostragem representativa de ecossistemas costeiros comuns à faixa litorânea formada durante o Pleistoceno e Holoceno (SCARANO ET AL., 2002). A FAAC ocupa 32% da área do PARNA (CARIS ET AL., 2013) e é composta por plantas que foram capazes de migrar de ecossistemas periféricos para ambientes mais extremos (SCARANO ET AL., 2004). Assim como as demais assembleias vegetais de restinga, estão expostas a condições limitantes, como exposição ao vento, efeito do spray salino, temperatura da areia, salinidade e deficiências hídrica e de nutrientes (SCARANO ET AL., 2002). A habilidade de colonizar através de sementes a areia nua, que pode atingir temperaturas superiores a 70ºC durante o pico do verão, está restrita a poucas espécies, como a palmeira Allagoptera arenaria (SCARANO ET AL., 2002). A sombra provida facilita a germinação de bromélias e cactos que toleram o alto déficit hídrico, facilitando a entrada de espécies lenhosas (SCARANO ET AL., 2002). Este cenário imprime um forte processo de estruturação da vegetação em moitas - recorrente em solos oligotróficos - e que parece estar associada a processos de facilitação mediados por determinadas espécies, como Clusia hilariana (SCARANO ET AL., 2002; SCARANO ET AL., 2004). Embora existam estudos de florística e fitossociologia realizados no PARNA, os atributos funcionais relacionados aos processos responsáveis pela estruturação, forma e ocorrência destas formações vegetais em restingas ainda não são conhecidos. desenvolvida no Parque Nacional (PARNA) da Restinga de Jurubatiba, uma unidade de conservação criada em 1998 e que compreende a mais extensa área de restinga da costa brasileira, garantindo a preservação de grande diversidade de habitats. O PARNA está localizado na região norte fluminense e abrange os municípios de Macaé, Carapebus e Quissamã (ARAUJO & MACIEL, 1998), cobrindo uma área de 144,5 Km2 de restingas e lagoas costeiras. A preservação desse território abriga uma amostragem representativa de ecossistemas costeiros comuns à faixa litorânea formada durante o Pleistoceno e Holoceno (SCARANO ET AL., 2002). A FAAC ocupa 32% da área do PARNA (CARIS ET AL., 2013) e é composta por plantas que foram capazes de migrar de ecossistemas periféricos para ambientes mais extremos (SCARANO ET AL., 2004). Assim como as demais assembleias vegetais de restinga, estão expostas a condições limitantes, como exposição ao vento, efeito do spray salino, temperatura da areia, salinidade e deficiências hídrica e de nutrientes (SCARANO ET AL., 2002). A habilidade de colonizar através de sementes a areia nua, que pode atingir temperaturas superiores a 70ºC durante o pico do verão, está restrita a poucas espécies, como a palmeira Allagoptera arenaria (SCARANO ET AL., 2002). A sombra provida facilita a germinação de bromélias e cactos que toleram o alto déficit hídrico, facilitando a entrada de espécies lenhosas (SCARANO ET AL., 2002). Este cenário imprime um forte processo de estruturação da vegetação em moitas - recorrente em solos oligotróficos - e que parece estar associada a processos de facilitação mediados por determinadas espécies, como Clusia hilariana (SCARANO ET AL., 2002; SCARANO ET AL., 2004). Embora existam estudos de florística e fitossociologia realizados no PARNA, os atributos funcionais relacionados aos processos responsáveis pela estruturação, forma e ocorrência destas formações vegetais em restingas ainda não são conhecidos.

Bounding Coordinates South West [-22.297, -41.697], North East [-22.179, -41.527]

Temporal Coverage

Start Date / End Date 0006-09-05 / 0006-09-07

Project Data

O Sítio Restingas e Lagoas Costeiras do Norte Fluminense (RLaC) está inserido no Programa Pesquisas Ecológicas de Longa Duração (PELD), concebido e financiado pelo Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico (CNPq), desde 1999. As pesquisas atuais no sítio resultam do esforço multidisciplinar de pesquisadores e técnicos da Universidade Federal do Rio de Janeiro, Museu Nacional, alunos dos Programas de Pós-Graduação em Ciências Ambientais e Conservação (PPG-CiAC) e Ecologia (PPGE), Gestores do Parque Nacional da Restinga de Jurubatiba e colaboradores da Universidade Federal de Juiz de Fora, experientes no estudo da biodiversidade e processos ecossistêmicos. O objetivo sítio é avaliar o histórico da influência das mudanças ambientais globais na ciclagem do carbono e na diversidade biológica em ecossistemas costeiros, e as interferências antrópicas atuais e locais nesta relação, utilizando o ecossistema de restinga e as lagoas do PARNA Restinga de Jurubatiba como modelo.

Title Mudanças Climáticas Globais e o Funcionamento dos Ecossistemas Costeiros da Bacia de Campos: Uma Perspectiva Espaço-Temporal
Identifier PELD-RLaC
Funding PELD/MCT-CNPq Processo: 558270/2009-3 PELD/MCT-CNPq Processo: 403841/2012-7 PELD/MCT-CNPq Processo: 441610/2016-1
Study Area Description Em 14.860 ha de área no norte do Estado do Rio de Janeiro, na região da Bacia de Campos, um mosaico de ecossistemas terrestres e aquáticos constitui desde 1998 o único parque nacional protegido na forma de restinga, o PARNA Restinga de Jurubatiba que é delimitado a norte e a sul por dois corpos d’água de grande interesse em termos de conservação e valoração socioambiental (Lagoa Feia e Lagoa Imboassica) (Vértices do Polígono: 1 (-41,866758; -22,414679); 2 (-41,438931; -21,948339); 3 (-41,258435; -21,894774); 4 (-41,179387; -22,118887); 5 (-41,840408; -22,427388). A temperatura média anual na região é de 22,6 oC e a precipitação é de 1164 mm. A distribuição de chuvas é sazonal, sendo o verão a estação com maior índice pluviométrico, 189 mm em janeiro. Nos meses mais secos - junho, julho e agosto - o solo apresenta deficiência hídrica e de outubro a janeiro ocorre reposição de água no solo. O Parque estende-se por uma faixa de 60 km de comprimento por 10 km de largura. Os depósitos de areia dos diferentes eventos de glaciação formam cordões arenosos paralelos à costa. Os cordões são entrecortados pelo Canal Campos-Macaé, aberto no século XIX para facilitar o escoamento do açúcar produzido na região, além de duas dezenas de lagoas que em função da origem e aporte hídrico diferem substancialmente entre si quanto à morfometria, propriedades físico-químicas e, consequentemente, composição biótica. Entre os cordões arenosos existem áreas que são permanentemente inundadas por projeções das lagoas e áreas periodicamente inundadas em função da variação do lençol freático e do regime de chuvas. Uma das maiores características destes ecossistemas aquáticos são as altíssimas concentrações de COD apresentados por muitos destes ecossistemas, que refletem diretamente sobre o balanço de C destes com a atmosfera na estruturação das comunidades aquáticas.
Design Description O objetivo geral do estudo proposto é avaliar o histórico da influência das mudanças ambientais globais na ciclagem do carbono e na diversidade biológica em ecossistemas costeiros, e as interferências antrópicas atuais e locais nesta relação, utilizando o ecossistema de restinga e as lagoas do PARNA Restinga de Jurubatiba como modelo. Na presente proposta de estudo, além das 18 lagoas costeiras na área do PARNA e duas em suas áreas limítrofes (<10km, Imboassica e Feia), serão monitoradas cinco áreas na restinga de forma a contemplar o gradiente litoral-continente nos ecossistemas terrestres e aquáticos. Um esforço amostral padronizado, com frequência quinzenal, mensal, trimestral ou semestral para os diferentes grupos visa contemplar a replicação do fator sazonalidade pluviométrica. As amostragens conjuntas de diferentes equipes almejam produzir dados de maneira a suportar inferências mais amplas sobre o funcionamento dos ecossistemas e o monitoramento da dinâmica biológica nos ambientes terrestres e aquáticos.

The personnel involved in the project:

Principal Investigator
Francisco de Assis Esteves

Sampling Methods

Levantamento da vegetação Na área do PELD, 29 moitas foram aleatoriamente selecionadas, 15 onde Clusia é a planta central e 14 onde está ausente ou não é a espécie dominante. Nas demais áreas 15 moitas, entre 30, foram sorteadas para o levantamento da vegetação. Este procedimento não foi possível na área do Visgueiro, porque apenas duas moitas com Clusia como planta central foram encontradas. Desta forma, exceto para as áreas do PELD e Visgueiro, o número de moitas dominadas por Clusia foi de 7 ou 8. As moitas possuem diâmetro entre 5 m e 24 m e podem ser divididas em três grupos: pequenas (5 m a 10 m), médias (11 m a 15 m) e grandes (> 16 m). Em vista do hábito arbustivo e escandente das espécies de restinga, o que dificulta a diferenciação de indivíduos, realizamos o levantamento da cobertura da vegetação através do método cover pin frame. As moitas foram cobertas com um grid de 1x1 m e o número de toques de cada espécie registrado com um bastão de 1 cm de diâmetro. As espécies não identificadas em campo foram classificadas após comparação com exsicatas do herbário do Núcleo de Pesquisas em Ecologia e Desenvolvimento Socioambiental de Macaé – Universidade Federal do Rio de Janeiro, por literatura especializada ou consulta aos especialistas do NUPEM/UFRJ. Traits e dados filogenéticos Nós mensuramos 4 traits para as espécies levantadas: área foliar específica (AFE – g/mm²), suculência (SUC – g de H2O/mm²), potencial hídrico foliar (PHF – %) e densidade básica da madeira (DBM – g/cm³). Os traits foram mensurados para cada uma das espécies encontradas nas 5 áreas. Haja vista, dependendo do número de áreas onde uma espécie foi encontrada, nós mensuramos de 5 (espécie presente apenas uma área) a 25 (espécie presente nas 5 áreas) indivíduos por espécie. Os dados relativos aos traits foliares foram coletados a partir de 2 folhas coletadas em 5 indivíduos e adotando-se o seguinte protocolo: 1) coletamos folhas completamente expandidas e sem danos de indivíduos presentes em moitas novas e totalmente expostos ao sol; o material foi armazenado em zip locks alocados em caixas térmicas com gelo, a fim de evitar a perda de água; 2) no laboratório, secções frescas circulares de 30 mm² foram pesadas e hidratadas por 24 horas para atingir a pressão máxima de turgor e, então, pesadas novamente; 3) as secções foram secas e, após, pesadas. A AFE é massa seca por mm², a SUC é a massa fresca menos a massa seca (conteúdo de água) por mm² e o PHF é 1 menos a massa fresca dividida pela massa hidratada. Para mensurar a DBM, nós coletamos secções de 10 cm de lenho a partir dos mesmos indivíduos usados para a mensuração dos traits foliares, e as armazenamos da mesma forma que as folhas. O volume foi mensurado através do método de reposição do volume e as secções secas por 3 dias (65º C) em estufa de circulação até serem novamente pesadas. Os dados filogenéticos são provenientes da mega filogenia PhytoPhylo (Qian e Jin 2015) – baseada em 7 regiões genéticas (18S rDNA, 26S rDNA, ITS, matK, rbcL, atpB and trnL-F) –, que compila a mais extensa filogenia em nível específico (respectivamente, 51.6% e 98.6% dos gêneros e espécies descritos). A árvore filogenética foi gerada usando o método branch length adjuster approach através do pacote S.PhyloMaker (Qian e Jin 2015). Variáveis ambientais Coletamos 3 amostras de substrato por moita de vegetação – da borda para o interior – que, posteriormente, foram homogeneizadas para formarem amostras compostas. Segundo os protocolos descritos por Silva (EMBRAPA 2009), 18 variáveis foram mensuradas: pH, P, K, Ca, matéria orgânica, capacidade de troca catiônica, Fe, Cu, Zn, Mn, N e granulometria (areia fina, grossa, média, silte e argila). A capacidade de campo (CC) foi determinada a partir do seguinte protocolo: 1) coletamos uma amostra de substrato no centro de cada moita com um cilindro de alumínio (comprimento = 30 cm; diâmetro = 10 cm; volume ~ 0.002 m³) para preservar a estrutura; 2) as secções de substrato foram postas para secar até peso constante; 3) uma rede de alumínio foi fixada na parte inferior para impedir o vazamento de areia, mas com porosidade suficiente para permitir a percolação de água; 4) as secções foram mantidas a 20 cm do solo e reidratadas com 1000 ml de água; 5) após o término do processo de percolação as secções foram pesadas novamente e a CC calculada como a proporção de água retida. O método de levantamento da vegetação (cover pin frame) permitiu calcular com acurácia a área das moitas através da aplicação de um esquema de coordenadas (1 m x 1 m grid) no software R (R Core Development Team 2017).

Study Extent Os dados foram coletados na Formação Arbustiva Aberta de Clusia ao longo de dois anos, em 5 áreas ao longo do gradiente latitudinal do Parque Nacional da Restinga de Jurubatiba.

Method step description:

  1. Diversidade funcional e filogenética Para cada uma das moitas, calculamos o índice de Rao (Rao Quadratic Entropy), que pode ser aplicado para dados taxonômicos, filogenéticos e funcionais, considerando ou não a abundância das espécies (Rao 1982; Lepš et al. 2006; de Bello et al. 2010). Uma vez que a restinga, do ponto de vista geológico, é um ecossistema em formação, e as espécies que a compõem ainda não estão completamente adaptadas a um ambiente com alta exposição à luz solar (Scarano et al. 2001), calculamos o índice de Rao “pesado” pela cobertura/abundância, a fim de focar no papel das espécies dominantes. Para a diversidade funcional, o cálculo do índice considerou a variabilidade intraespecífica dos traits a partir de uma matriz de dissimilaridade obtida com a função trova (de Bello et al. 2013), que considera o grau de sobreposição entre as espécies. A média da dissimilaridade para cada trait foi, então, calculada. A diversidade filogenética foi calculada após o cálculo da raiz quadrada para as distâncias entre os pares de espécies (Letten & Cornwell 2014). Estrutura filogenética da Formação Arbustiva Aberta de Clusia A composição florística das restingas é formada por espécies provenientes dos ecossistemas marginas (e.g. Floresta Atlântica lato sensu, cerrado lato sensu e Caatinga lato sensu). Para explorar o processo de filtragem filogenética das espécies que foram capazes de colonizar as planícies costeiras, levantamos 4071 espécies de árvores e arbustos – que incluem as espécies presentes em restingas – a partir da lista de espécies da flora do Brasil (Flora do Brasil 2020). A convergência/divergência filogenética da composição florística da FAAC foi obtida com os seguintes procedimentos: 1) 42 espécies foram levantadas ao longo das 5 áreas de estudo e a diversidade filogenética desta composição calculada; 2) a listagem de espécies dos ecossistemas marginais foi aleatorizada 99999 vezes e, após cada aleatorização, 42 espécies foram amostradas e a diversidade filogenética calculada; 3) standardized effect size (SES) foi calculado como: (Rao restinga – média Rao marginal) / (desvio padrão Rao marginal). Convergência/divergência funcional e filogenética Calculamos a convergência/divergência filogenética e funcional aleatorizando a identidade das espécies nas matrizes de similaridade 9999 para calcular o SES, em três escalas espaciais hierárquicas (figura x): 1) cada uma das áreas ao longo do gradiente sul – norte; 2) moitas em cada uma das 5 áreas; 3) moitas ao longo do gradiente. Para o primeiro e segundo testes, a diversidade (Rao) observada foi comparada aos valores obtidos quando espécies de todas as áreas e moitas, respetivamente, são aleatoriamente amostradas. Esta abordagem contempla espécies que, embora ausentes em uma área e/ou moita, possuem potencial de dispersão e estabelecimento nestas – dark siversity concept (Pärtel et al. 2011). Realizamos o terceiro teste aleatorizando as 42 espécies levantadas através das 89 moitas. Ao aleatorizar o nome das espécies, a riqueza, abundância total, frequência, abundância específica e correlação de traits são mantidas para as áreas e moitas. A diversidade funcional foi calculada para cada trait e para o cenário multitrait. Para os testes 2 e 3, testamos se o SES difere de zero (Hardy 2008) com um test-t, além de compararmos os valores do SES de moitas com e sem Clusia. As análises foram realizadas no software R (R Core Development Team 2017). Sinal filogenético O sinal filogenético dos traits foi testado com a métrica K de Blomberg (2003), que compara os valores observados em uma árvore filogenética àqueles esperados a partir de um processo evolutivo segundo o movimento Browniano. Para K = 1, o valor observado para a distribuição de um trait numa árvore filogenética não é diferente do esperado segundo o movimento Browniano; K > 1 há evidência de sinal filogenético positivo e espécies próximas são mais similares que o esperado segundo o movimento Browniano; K < 1 há evidência de sinal filogenético negativo e espécies próximas são menos similares que o esperado segundo o movimento Browniano; se K é igual a zero, não há sinal filogenético e espécies próximas não são mais similares que outras filogeneticamente distantes. Uma vez que K é um valor descritivo, testamos sua significância aleatorizando o valor dos traits 999 vezes ao longo dos ramos terminais da árvore filogenética. A análise foi realizada no software R (R Core Development Team 2017). Variabilidade intraespecífica dos traits e turnover Para investigar se a community weighted mean varia ao longo do gradiente em função da variabilidade intraespecífica ou da substituição de espécies (turnover), particionamos a variabilidade dos traits entre estas e sua covariância, segundo o método descrito por Lepš et al (2011). A partição foi feita calculando a community weighted mean para as moitas com os traits mensurados localmente (áreas) e com a média de todos os indivíduos de uma espécie (ao longo das áreas). A diferença entre os valores da community weighted mean calculada sob as duas abordagens reflete a variabilidade intraespecífica de um trait. Aplicando as duas medidas a cada moita, que atua como fator de aninhamento, é possível separa o efeito do turnover e da variabilidade intraespecífica alo longo das 5 áreas. Valores positivos de covariância indicam que que turnover e variabilidade intraespecífica se reforçam, ao passo que valores negativos significam que um efeito cancela ou compensa o outro. A análise foi realizada no software R (R Core Development Team 2017) usando pacote cati (Taudiere & Violle 2015). Influência de variáveis ambientais sobre a composição funcional Exploramos o efeito das variáveis ambientais sobre a community weighted mean ao longo do gradiente usando análises de redundância e análises de redundância parcial. A community weighted mean foi calculada com os traits mensurados localmente (Kleyer et al. 2012). As variáveis foram selecionadas com o método forward selection. Realizamos as análises de redundância parcial a fim de controlar o efeito de variáveis edáficas e testar os efeitos promovidos pela cobertura de Clusia e área das moitas. Todos os modelos foram realizados para as moitas em cada uma das áreas e para as moitas ao longo do gradiente. A análise foi realizada no no software R (R Core Development Team 2017).

Additional Metadata

Alternative Identifiers aea1bdd0-055c-4bab-a084-8646bca8a326
https://ipt.sibbr.gov.br/peld/resource?r=peld-rlac-ecologiafuncional-restingasrj