Ecologia de comunidades na EEc Sta Bárbara
Community ecology at EEc Sta Bárbara


Métodos
Methods


Caracterização das taxocenoses

As amostragens de anfíbios, lagartos, serpentes e pequenos mamíferos nas fisionomias de cerrado serão realizadas com o uso de armadilhas de interceptação e queda (AIQ; Corn, 1994; Cechin & Martins, 2000) para todos os grupos, por meio de armadilhas de contenção viva nos modelos Sherman e Tomahawk (ACV; Wilson et al., 1996) para os pequenos mamíferos, e por meio de buscas visuais limitadas por tempo (BLT; Campbell & Chistman, 1982; Martins & Oliveira, 1998), para os anfíbios e répteis. Serão amostradas áreas de campo sujo, campo cerrado, cerrado típico e cerradão. Cada fisionomia terá três áreas de amostragem, distantes pelo menos 400 m entre si. Cada área de amostragem conterá um par de linhas de AIQs e ACVs distantes 60 m entre si. Cada linha de AIQs terá quatro baldes de 100 L ligados por lona plástica de 70 cm de altura e comprimento de 40 m. Cada linha de ACV terá quatro armadilhas (duas Sherman e duas Tomahawk). As AIQs e ACVs permanecerão abertas durante 8 dias a cada mês, ao longo de 2 anos, perfazendo um esforço de 768 armadilhas-noite por mês e um esforço total de 18.432 armadilhas-noite ao final do período de estudo para cada método de amostragem (AIQ e ACV).

A figura a seguir mostra um esquema de cada linha de armadilhas de interceptação e queda.

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A seguir encontra-se uma fotografia mostrando uma das linhas de armadilha de interceptação e queda. Note as estacas de madeita, a lona plástica (ambos compondo a cerca-guia) e os baldes (as armadilhas de queda).

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O esquema a seguir mostra a distribuição das armadilhas de queda entre as fisionomias. Além das linhas mostradas nesse esquema, há mais duas linhas em áreas de campo cerrado que estão sujeitas ao fogo experimental.

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As buscas visuais limitadas por tempo (BLT) serão dirigidas aos anfíbios e répteis e ocorrerão em trilhas de tamanho variado, próximas às linhas de armadilhas, tanto de dia quanto à noite. A fotografia abaixo ilustra uma busca visual por serpentes durante o dia.

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Paralelamente à caracterização das taxocenoses de anfíbios nas diferentes fisionomias de cerrado, a ser realizada por meio das amostragens de AIQs e BLTs, será monitorada a reprodução de anfíbios em 8 a 12 corpos d'água naturais e artificiais que representem boa parte da variação dos corpos d'água da região da EEc Santa Bárbara. Essa abordagem múltipla pode ajudar na compreensão do papel das áreas de vegetação nativa, nas quais os corpos d'água estão imersos, na manutenção das populações de anfíbios que aí se reproduzem (e. g., Moura et al. 2015). Além de procura visual e auditiva (Scott Jr. & Woodward, 1994), concentrada nas primeiras horas da noite, de dia serão feitas amostragens de girinos com puçás e peneiras (e. g., Skelly & Richardson, 2010). A procura auditiva direta será complementada por sistema remoto de gravação (Dorcas et al., 2010) a ser instalado em cada corpo d'água para amostragens simultâneas, em todos os corpos d'água, ao longo de toda a noite. As amostragens nos corpos d'água serão realizadas pelo menos quatro vezes por mês durante um período de pelo menos 1 ano. Em cada amostragem noturna serão anotadas: (1) as espécies em atividade de vocalização e o número aproximado de machos em atividade de vocalização; (2) as espécies presentes, mas sem machos vocalizando e o número aproximado de indivíduos; e (3) as espécies cujos girinos estejam metamorfoseando. Possíveis efeitos de variáveis macroclimáticas (e. g., pluviosidade, pressão atmosférica, umidade do ar, temperaturas médias, máximas e mínimas) sobre a fenologia reprodutiva dos anfíbios serão testados por meio de regressão múltipla. As variáveis macroclimáticas serão obtidas em uma estação meteorológica situada na sede da EEc Santa Bárbara.

As fotografias a seguir ilustram corpos d'água que fazem parte do conjunto a ser amostrado. A fotografia abaixo mostra o açude do Bambu, um corpo d'água artificial de grande porte, localizado próximo à sede da EEc.

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A foto abaixo mostra um banhado natural na época de chuvas.

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A foto a seguir mostra um riacho dentro de uma mata de galeria.

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Os espécimes coletados serão depositados no Museu de Zoologia da Universidade de São Paulo (MZUSP), na coleção herpetológica do Instituto Butantan e na Coleção CFBH (Unesp, Rio Claro). A maior parte dos animais capturados será medida, pesada e solta no local de captura. Como a taxa de recaptura de anfíbios e lagartos no Cerrado tende a ser muito baixa (Brasileiro, 2004; obs. pess.), assumiremos que seu efeito nos resultados será desprezível. As serpentes soltas, por sua vez, serão marcadas com transponders, pois, nesse caso, a taxa de recaptura para várias espécies justifica a utilização do método (obs. pess.). Os pequenos mamíferos também serão marcados, com brincos numerados (Wilson et al., 1996), dado que as taxas de recaptura são significativas (e. g., Vieira et al., 2004). Para anfíbios e répteis, entre 5-20 indivíduos de cada espécie serão coletados, mortos com anestésico, fixados em formol a 10% e preservados em álcool a 70%. No caso dos marsupiais e pequenos roedores, o mesmo número de indivíduos por espécie será coletado e morto. Cada espécime será então taxidermizado, tendo o crânio e pós-crânio limpos em dermestário para posterior análise da morfologia externa e crânio-dentária. Serão obtidas amostras de tecido ou sangue de todos os animais coletados, bem como de pelo menos parte dos animais capturados e soltos. Tais amostras serão acondicionadas em frascos contendo álcool a 99%.

O grau de suficiência das amostragens por AIQ, ACV e BLT será avaliado por meio de curvas de rarefação de espécies (Gotelli and Colwell, 2001) a serem geradas com o programa EstimateS 9.10.1 (Colwell, 2013) com 1.000 aleatorizações. A riqueza de espécies de cada grupo será estimada por estimadores de riqueza a partir de comparações de curvas de rarefação (Gotelli and Colwell, 2001; Gotelli & Entsminger, 2004; Moraes et al., 2007) e comparada entre fisionomias por meio de análises de variância e rarefação (Sanders 1968; Krebs 2000). A diversidade beta será quantificada por meio de matrizes de dissimilaridade usando o índice modificado de Jaccard, que leva em conta as abundâncias (Chao et al., 2005).

A estrutura das taxocenoses de anfíbios, lagartos e serpentes também será descrita do ponto de vista funcional, levando em conta a dieta, o uso de substrato e o modo reprodutivo de cada espécie. Os conteúdos estomacais de animais coletados nas AIQs (ver, e. g., Costa et al., 2008) e nas BLTs serão examinados em uma amostra de 5 a 20 indivíduos de cada espécie. A caracterização do uso de substrato será realizada com base nas observações feitas durante as procuras visuais e na literatura. Informações sobre os modos reprodutivos serão obtidas durante esse estudo e na literatura. Análises de componentes principais e de agrupamento serão utilizadas para explorar quais categorias funcionais (ver Cianciaruso et al., 2009) caracterizam as taxocenoses dos corpos d'água e das fisionomias.


Efeito de fatores ambientais

Nas fisionomias de cerrado, variáveis de estrutura do ambiente serão medidas em duas escalas: uma pontual, ao redor das linhas de armadilha, e outra local, delimitada por um buffer de 400 m a partir de cada par de linhas de AIQ. A adoção dessas duas escalas se deve ao fato de que esse estudo inclui espécies com tamanhos corporais e áreas de vida muito variados (McCoy & Bell, 1991). As variáveis escolhidas em ambas as escalas buscam refletir a interação funcional entre os organismos estudados e o ambiente (McCoy & Bell, 1991).

Na escala pontual, serão quantificadas variáveis de estrutura do ambiente em quatro parcelas de 9 m2 (3 x 3 m) distantes 5 m do centro de cada balde de cada linha de AIQ, dispostas alternadamente. Cada parcela será dividida em 36 sub-parcelas de 0,5 x 0,5 m (0,25 m2) para a estimativa de cobertura de diferentes variáveis. As variáveis a serem quantificadas refletirão a estrutura horizontal (heterogeneidade) e vertical (complexidade) de cada área amostrada: (i) proporção de cobertura de gramíneas; (ii) proporção de sombra projetada das copas;  (iii) proporção de cobertura de serapilheira;  (iv) proporção de solo exposto; (v) número de árvores com 3 cm de diâmetro à altura do peito (DAP) ou mais; (vi) número de arbustos com mais de 0,5 m de altura; (vii) diâmetros de tronco de todas as árvores com pelo menos 3 cm de DAP; (viii) altura da planta lenhosa (árvore ou arbusto) mais alta dentro da parcela; (ix) altura média da camada de gramíneas (medida em 9 vértices distribuídos regularmente dentro da parcela); (x) altura média da serapilheira (medida em 9 vértices); (xi) número de buracos de tatu ou de roedores; (xii) número de troncos ou galhos de mais de 50 cm de comprimento e 5 cm de diâmetro; (xiii) número de cupinzeiros; (xiv) proporção do solo coberto por cupinzeiros; e (xv) tipo de solo baseado em granulometria.

Na escala local, será quantificada a cobertura de cada classe de vegetação e áreas úmidas em uma área delimitada por um buffer de 400 m, tendo como ponto central o ponto equidistante entre cada par de linhas de AIQ. A quantificação de cobertura será feita em programa de SIG (QuantumGIS; QGIS Development Team, 2015) com classes de vegetação e áreas úmidas a serem determinadas sobre imagens de satélite de 2013, de alta resolução, disponíveis no Google Earth. Todas as classes de cobertura serão validadas em campo.

Nos corpos d'água a serem amostrados (8-12, no total), a estrutura da vegetação circundante será descrita com metodologias semelhantes àquelas a serem utilizadas nas AIQs, tanto para a escala pontual como para a escala local. Além disso, serão medidos parâmetros físico-químicos da água (pH, condutividade, temperatura, oxigênio dissolvido) de cada corpo d'água, 3 a 4 vezes por mês, sempre no mesmo horário do dia.

De forma a entender como as variáveis ambientais se relacionam entre si e eliminar variáveis muito correlacionadas, será feita uma matriz de correlações. Quando um par de variáveis for muito correlacionado, uma das variáveis será descartada (de preferência, a que fizer menos sentido do ponto de vista da biologia dos animais). Na escala pontual, serão calculadas as médias das variáveis medidas em cada par de linhas de AIQs ou corpo d'água. Após esses procedimentos, as variáveis restantes e os dados de composição e abundância da fauna amostrada serão submetidos a ordenação por Escalonamento Multidimensional Não-Métrico (EMNM), de forma a reduzir o número de fatores que descreverão a estrutura do ambiente e a diversidade da fauna em cada área de amostragem.    

Em cada fisionomia, será avaliada a disponibilidade de alimento para anfíbios e répteis por meio das próprias AIQs, que também amostrarão os principais tipos de presas de anfíbios, lagartos (artrópodos em ambos os casos) e serpentes (centopeias, anfíbios, lagartos, serpentes, pequenos mamíferos). Os invertebrados acumulados nas AIQs ao final de cada amostragem mensal serão acondicionados em álcool a 70% para posterior triagem para identificação ao nível de família ou ordem. Os vertebrados serão quantificados durante os trabalhos do objetivo 1 e serão identificados ao nível de espécie. Um possível efeito da abundância de presas sobre a abundância de predadores, em cada área amostrada, será testado por análise de regressão ou correlação. Todas as análises estatísticas descritas neste e nos parágrafos anteriores serão feitas nos programas PAST (Hammer et al., 2001) e Statistica (Statsoft, 2013).


Filtro ambiental

A hipótese de filtro ambiental para as formações mais densas de cerrado será testada para anfíbios, répteis e pequenos mamíferos usando os procedimentos empregados por Cavalheri et al. (2015), resumidos a seguir. Nessa abordagem, serão comparadas fisionomias de cerrado, matas de galeria e florestas estacionais. As fisionomias de cerrado serão divididas em três categorias, do ponto de vista estrutural: aberta (campo limpo, campo sujo e campo cerrado), típica (cerrado típico) e fechada (cerrado denso e cerradão). Serão compilados dados de composição de taxocenoses de anfíbios, répteis e pequenos mamíferos nas fisionomias de cerrado, nas matas de galeria e nas florestas estacionais da ecorregião Paranapanema-Grande (Fig. 2; Arruda et al., 2008). Essa ecorregião, definida por critérios biogeográficos, engloba os cerrados do norte do Paraná, de São Paulo e do triângulo Mineiro (Arruda et al., 2008). Embora as fisionomias de cerrado predominem nessa ecorregião, existem áreas de floresta estacional entremeadas com áreas de cerrado ao longo de toda a região. Para tal compilação, usaremos trabalhos científicos, teses e dados inéditos de outros pesquisadores. Somente serão utilizadas as taxocenoses bem amostradas e que tiverem uma fisionomia claramente associada. Apenas a presença das espécies será computada, ignorando-se as abundâncias (dado mais raro na literatura).

Para cada grande grupo (anfíbios, lagartos, serpentes e pequenos mamíferos), será construída uma árvore filogenética representando as relações de todas as espécies de todas as taxocenoses, bem como árvores do pool regional de espécies para cada taxocenose (ou seja, as espécies que poderiam ocorrer em cada taxocenose). A montagem dessas árvores será baseada em filogenias publicadas e em conhecimento taxonômico de especialistas. Como não haverá informação sobre o comprimento dos ramos, as análises descritas a seguir utilizarão apenas a contagem de nós.

Inicialmente será analisada a estrutura filogenética de cada taxocenose usando dois índices: o Net Relatedness Index (NRI, ou índice de parentesco líquido), que considera a distância filogenética média entre todas as espécies da taxocenose, e o Nearest Taxon Index (NTI, ou índice do táxon mais próximo), que considera a distância média entre pares de espécies, os quais são formados por cada espécie e aquela mais próxima (Webb et al., 2002). Os níveis de significância dessas análises serão obtidos pela geração de comunidades nulas por meio da aleatorização dos terminais da filogenia do pool regional de espécies gerado para cada taxocenose, mantendo a riqueza constante. Valores significativos positivos de NRI e NTI indicam agregação filogenética, ao passo que valores significativos negativos indicam sobre-dispersão. Taxocenoses com NRI e NTI não significativos são consideradas como filogeneticamente aleatórias. O pool regional referente a cada taxocenose será determinado por um buffer de 150 km ao redor de cada taxocenose (figura a seguir). Após esse procedimento, serão usadas regressões parciais para avaliar quanto dos valores de NTI e NRI obtidos para cada taxocenose é explicado pela fisionomia.

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Por fim, a estrutura filogenética das taxocenoses será avaliada ao nível de metacomunidades, usando o método de ponderação filogenética difusa (Pillar & Duarte, 2010). Esse método leva em consideração não só a composição, mas também a similaridade filogenética entre as taxocenoses, sendo possível avaliar se existe uma relação entre linhagens e fisionomias. Para obter uma matriz de composição de espécies ponderada pela filogenia (matriz P), a composição de espécies será ponderada de acordo com a similaridade filogenética por meio de um algoritmo difuso. A matriz resultante conterá todas as associações de espécies versus localidades, como na matriz original de composição, mas levando em conta a similaridade filogenética compartilhada. Essa matriz P será então submetida a uma Análise de Coordenadas Principais de forma a obter os componentes principais da estrutura filogenética (PCPS), que representam os vetores ortogonais que descrevem gradientes para a metacomunidade e indicam quais clados são mais fortemente associados a ela (Duarte, 2011). A ordenação será feita usando o coeficiente de dissimilaridade de Bray-Curtis.


   

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