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Título: Estrutura filogenética de comunidades arbóreas ao longo do gradiente de inundação em florestas de água preta na Amazônia central e oriental
Autor: Souza, Sthefanie do Nascimento Gomes
Orientador: Piedade, Maria Teresa Fernandez
Coorientador: André, Thiago José de Carvalho
Quaresma, Adriano Costa
Palavras-chave: Filogenia
Igapós
Agrupamento e dispersão
Data do documento: 7-Jan-2024
Editor: Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia - INPA
Programa: Ecologia
Abstract: The igapós are flooded regions formed by rivers with black or clear waters, standing out for their low floristic diversity and high endemism. In this study, we used metrics of diversity and phylogenetic structure to investigate the evolutionary history of species and analyze the processes influencing the organization of plant communities. We analyzed the phylogenetic structure of two blackwater forests along the annual flooding gradient, in the Central Amazon (Chapter 1) and the Eastern Amazon (Chapter 2). We utilized a database of floristic inventories and hydrology collected as part of the Riparian Network project in 2018, focusing on the Abacate River in the Sustainable Development Reserve of Uatumã (RDSU) and the Falsino River in the National Forest of Amapá (FLONA do Amapá). Both rivers have headwaters located in the Guiana Shield and formed in different geological times. In each study area, we assessed nine plots of 0.5 hectares (100 m x 50 m), subdivided into eight subplots of 25 m x 25 m. From the list of collected species in the two sub-basins, we created a presence-absence matrix and generated a phylogeny using the largest available database for vascular plants (GBOTB - GenBank taxa with a back provided by One Tree of Life). We used species richness metrics as proportions of the total number of species in each plot. We calculated standardized values for phylogenetic diversity metrics (ses.PD), mean phylogenetic distance (ses.MPD), and mean nearest taxon distance (ses.MNTD) to test whether the relationship history among community species is influenced by flooding. Additionally, we used the phylogenetic endemism metric (PE) to check for branches in the phylogeny representing taxa with restricted spatial distribution.Simple linear regressions were employed to test whether the three standardized phylogenetic metrics (ses.PD, ses.MPD, and ses.MNTD) were significantly related to the variables: (1) maximum flood height, (2) maximum water table depth, and (3) maximum flood extent.Significant effects related to diversity and phylogenetic structure were observed in the two analyzed sub-basins. The results indicate that flood height and extent act as determining factors in the phylogenetic structure of Abacate River forests (Central Amazon), where a portion of riparian forests showed phylogenetic clustering, and a portion of the igapó revealed higher phylogenetic diversity.In the Falsino River (Eastern Amazon), maximum water table depth emerged as a phylogenetic structuring factor in the analyzed communities, where riparian forests are phylogenetically dispersed and more diverse compared to other areas.In general, areas subject to seasonal flooding exhibited not only a reduction in taxon richness but also low phylogenetic diversity and a random distribution of lineages in communities in both sub-basins. Both sub-basins presented areas housing a set of species with branches of restricted spatial distribution, indicating the absence of close relatives in the community. The highest average phylogenetic endemism was observed in the Falsino River, which also demonstrated higher phylogenetic diversity and older geological formation compared to the Abacate River.Despite both rivers belonging to the same typology of flooded areas associated with blackwater rivers, we conclude that these differences reflect the geomorphological history of the sub-basins.
Resumo: Os igapós são regiões alagáveis formadas por rios de águas pretas ou claras, destacando-se pela baixa diversidade florística e alto endemismo. Neste estudo, utilizamos métricas de diversidade e estrutura filogenética para investigar a história evolutiva das espécies e analisar os processos que atuam na organização das comunidades de plantas. Analisamos a estrutura filogenética de duas florestas de água preta ao longo do gradiente de inundação anual, na Amazônia central (capítulo 1) e na Amazônia oriental (capítulo 2). Utilizamos um banco de dados de inventários florísticos e de hidrologia coletados no âmbito do projeto Rede ripária no ano de 2018 no rio Abacate, localizado na Reserva de Desenvolvimento Sustentável do Uatumã (RDSU), e no rio Falsino na Floresta Nacional do Amapá (FLONA do Amapá). Ambos os rios possuem cabeceiras localizadas no Escudo das Guianas e são formados em tempos geológicos distintos. Em cada área de estudo, avaliamos nove parcelas de 0,5 ha (100 m x 50 m), subdivididas em oito subparcelas de 25 x 25 m.A partir da lista de espécies coletadas nas duas sub-bacias, foi elaborada uma matriz de presença e ausência, e gerada uma filogenia a partir do maior banco de dados existente para plantas vasculares disponível (GBOTB - GenBank taxa with a back provided by One Tree of Life). Utilizamos as métricas de riqueza de espécies como proporções do número total de espécies em cada parcela. Calculamos os valores padronizados das métricas de diversidade filogenética (ses.PD), média da distância filogenética (ses.MPD) e a distância média do vizinho mais próximo (ses.MNTD) para testar se a história de relacionamento entre espécies da comunidade é influenciada pelo alagamento. Além disso, utilizamos a métrica de endemismo filogenético (PE) para verificar a existência de ramos da filogenia que representam táxons com distribuição espacial restrita.Utilizamos regressões lineares simples para testar se as três métricas filogenéticas padronizadas (ses.PD, ses.MPD e ses.MNTD) foram significativamente relacionadas às variáveis: (1) altura máxima da inundação; (2) profundidade máxima do lençol freático; e (3) amplitude máxima de inundação.Foram observados efeitos significativos relacionados a diversidade e estrutura filogenética nas duas sub-bacias analisadas. Os resultados indicam que a altura e a amplitude da inundação atuam como um fator determinante na estrutura filogenética das florestas do rio Abacate (Amazônia central), onde uma parcela das florestas ripárias mostrou-se agrupada filogeneticamente e onde uma parcela do igapó revelou-se mais diversa filogeneticamente.No rio Falsino (Amazônia oriental), a profundidade máxima do lençol freático mostrou-se como um estruturador filogenético nas comunidades analisadas, onde as florestas ripárias são dispersas filogeneticamente e mais diversas quando comparadas às demais áreas.Em geral, áreas sujeitas a inundações sazonais exibiram não apenas redução na riqueza de táxons, mas também baixa diversidade filogenética e uma distribuição aleatória de linhagens nas comunidades nas duas sub-bacias. As duas sub-bacias apresentaram áreas que abrigam um conjunto de espécies com ramos de distribuição espacial restrita, indicando ausência de parentes próximos na comunidade, sendo a maior média de endemismo filogenético observado no rio Falsino, que também se apresentou como mais diverso filogeneticamente e com formação geológica mais antiga quando comparado ao rio Abacate.Apesar dos dois rios pertencerem à mesma tipologia de áreas alagáveis associadas a rios de água preta, concluímos que essas diferenças refletem a história geomorfológica das sub-bacias.
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