Comunidades de Campo Limpo no Parque Nacional de Sete Cidades, Piauí

Abstract

O Parque Nacional de Sete Cidades está localizado na região setentrional do Cerrado e possui 14,3% de sua extensão total ocupada por campo limpo, na forma de manchas, na maioria pequenas, circundadas por matrizes que envolvem duas ou mais fisionomias do Cerrado. Este trabalho teve como objetivo investigar a heterogeneidade espacial e temporal em comunidades desta fisionomia no Parque, bem como estabelecer relações com variáveis ambientais e espaciais. Outro aspecto abordado foi a relação fitogeográfica das áreas amostradas no Piauí com outros 16 levantamentos de comunidades úmidas dominadas por vegetação campestre no Cerrado (campo limpo úmido e vereda). Desta forma, a presente tese apresenta quatro capítulos: o 1º mostrou a visão geral dos campos no Parque através da investigação das características da vegetação e sua relação com as propriedades do solo; o 2º tratou das modificações ocorridas nessas áreas ao longo de três amostragens no tempo; o 3º abordou dois fragmentos representativos da fisionomia no Parque e sua relação com o ambiente e espaço e; o 4º investigou os padrões fitogeográficos através da comparação de áreas com esforço amostral semelhante, do Cerrado. O trabalho de campo teve início em julho de 2007, com a instalação de 17 linhas de 10 m em seis fragmentos de campo limpo úmido no Parque. No mesmo período, em 2009 e 2011, as áreas foram reinventariadas para efeito de comparação com o primeiro levantamento. Em adição, no ano de 2009 dois desses fragmentos dominados por Trachypogon spicatus (L. f.) Kuntze tiveram suas amostragens ampliadas, totalizando 15 linhas de 10 m em cada (denominados neste trabalho de campos A e B). Assim, os capítulos utilizaram esforços amostrais diferentes. Amostras superficiais simples (0 – 20 cm) de solo foram coletadas em todas as linhas. A partir das amostragens de 2009, a umidade no solo foi medida em três pontos por linha. Utilizou-se para amostragem da cobertura das espécies o método de interseção na linha. Cada linha foi subdividida em segmentos de 1 m, com varetas de ferro, que representaram as subunidades amostrais (SuA) para a análise da estrutura da vegetação, onde foram registradas a cobertura e a frequência relativas de cada espécie. A avaliação da estrutura da vegetação e a dinâmica, além da relação com o ambiente e com outras áreas de Cerrado do Brasil, foi realizada por meio de índices de riqueza, diversidade, similaridade, técnicas de análises de agrupamento e ordenação dos dados e regressões múltiplas. Foram caracterizados dois subtipos de comunidades de campo úmido no Parque, com base no período de alagamento em 2007, com separação evidente na análise Escalonamento Multidimensional Não Métrico (NMDS). O primeiro reuniu as áreas mais secas e o segundo as mais úmidas. Com relação à estrutura da vegetação, poucas espécies responderam pelas maiores coberturas relativas, com destaque para representantes de Poaceae e Cyperaceae. Um fato interessante foi a ausência de gramíneas exóticas invasoras nas áreas de campo limpo estudadas no Parque. Os resultados das três amostragens (2007, 2009 e 2011) sugeriram aparente condição de estabilidade nas áreas estudadas. Maiores mudanças na riqueza e diversidade de espécies foram registradas em 2009, provavelmente devido às chuvas muito acima da média para região em função do evento climático La Niña. Foram verificados, ainda, modelos similares de especialização funcional das espécies entre os inventários. As análises dos efeitos das propriedades do solo sugeriram associação com a determinação da vegetação nos campos do Parque, embora a partição da variância resultasse em pequeno percentual explicado por essas variáveis, quando considerados campos com condição mais homogênea das propriedades do solo (campos A e B). Outros eventos podem estar contribuindo com os padrões encontrados no Parque, como os efeitos do espaço, além de eventos estocásticos e outros não mensurados neste trabalho. Neste caso, a fração da variância não explicada pelo ambiente pode estar relacionada a fatores bióticos, por exemplo, os efeitos da dispersão em escalas finas, como já tratados na literatura. Em escalas amplas, foi verificada elevada substituição de espécies entre as áreas (diversidade beta). A análise das 18 áreas úmidas dominadas por vegetação campestre no Cerrado relacionou 581 espécies, onde 55,25% foram registradas em apenas um levantamento. O primeiro eixo da NMDS reuniu maior variação dos dados e captou melhor as diferenças geográficas nas áreas. Destas, duas estão localizadas no Parque Nacional de Sete Cidades (campos A e B) e as demais em áreas nas regiões Centro Oeste e Sudeste do Brasil. No geral, áreas próximas geograficamente foram agrupadas e determinadas pelas variáveis climáticas, especialmente precipitação e temperatura, aliadas aos efeitos do espaço. Além disso, a partição de variância nesta escala de estudo, realizada a partir de modelos de regressão múltipla, sugeriu que as variáveis ambientais ditaram conjuntos florísticos particulares entre as áreas. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT

The Sete Cidades National Park is located in the northern Cerrado region and has 14.3% of its total size covered by grassland, in the form of mostly small patches surrounded by matrices involving two or more Cerrado physiognomies. This study aimed to investigate spatial and temporal heterogeneity in communities in the park bearing such features, as well as establish relationships with environment and space variables. A further issue addressed was the phytogeographic relationship in the areas sampled in Piaui with other surveys of 16 communities where Cerrado wet grassland vegetation prevails (grasslands and swampy plains). Thus, the present thesis is divided into four chapters: chapter 1 is an overview of the grasslands in the park through the investigation of its vegetation characteristics and their relationship to soil properties; chapter 2 addresses changes in these areas that occurred over time in the three samples; chapter 3 focuses on two fragments representing the park’s physiognomy and its relationship with the environment and space; and chapter 4 investigates phytogeographic patterns by comparing areas with a similar sampling effort in the Cerrado. Fieldwork began in July 2007 with the setting up of 17 lines of 10 meters in length in six fragments of moist grassland in the Park. In the same month in 2009 and 2011, the areas were again surveyed for comparison with the first survey. In addition, the sampling of two of these fragments dominated by Trachypogon spicatus (L. f.) Kuntze was expanded in 2009, totaling 15 lines of 10 m each (referred to in this study as fields A and B). Thus, the chapters have used differente sampling efforts. Simple soil surface samples (0 - 20 cm) were collected on all lines. From the 2009 sampling, soil moisture was measured at three points per line. The line-intercept method was employed for species cover sampling. Each line was divided with iron rods into 1-m segments, which represented the sample subunits (SuA) for vegetation structure analysis in which were recorded the relative cover and relative frequency of each species. The assessment of vegetation structure and dynamics and the relationship with the environment and with other areas of the Brazilian Cerrado was conducted by means of richness, diversity and similarity indices, as well as cluster analysis, data sorting and multiple regression techniques. Two subtypes of wet grassland communities in the park were characterized based on the 2007 flooding, with evident separation in the Non-Metric ultidimensional Scaling (NMDS) analysis. The first comprised the drier areas and the second the wetter ones. With regard to vegetation structure, few species accounted for the higher relative coverage, especially representatives of the Poaceae and Cyperaceae families. A remarkable fact was the absence of invasive exotic grasses in the grassland areas studied in the park. The results of three samples (2007, 2009 and 2011) suggested the structure had been maintained over time, with an apparent stability condition in the studied areas. Major changes in species richness and diversity were recorded in 2009, probably due to a rainfall well above average for the region due to the La Nina weather event. Similar species function specialization models were also cross-checked between inventories. The analyses of soil property effects suggested an association with the determination of grassland vegetation in the park, although variance partition had yielded a low percentage attributable to these variables when fields of more homogeneous soil properties were considered (fields A and B). Other events may be contributing to the patterns found in the park, such as the effects of space and stochastic events, among others not assessed in this study. In this case, the fraction of variance not explained by the environment may be related to biotic factors, like the effects of fine scale dispersion, as the literature has already addressed. On large scales, there was high turnover of species between areas (beta diversity). The analysis of the 18 wetlands dominated by grassland vegetation in the Cerrado selected 581 species, where 55.25% were recorded in one survey alone. The first NMDS axis showed greater data variation and best captured the differences in geographical areas. Of these, two are located in the Sete Cidades National Park (fields A and B) and the remainder in areas in the Center-West and Southeast regions of Brazil. In general, areas geographically close to each other were grouped and categorized by climatic variables, especially rainfall and temperature, combined with spatial effects. Furthermore, the variance partition on this research scale, conducted from multiple regression models, suggested that environmental variables dictated particular floristic sets across those areas.