Short-term community dynamics in seasonal and hyperseasonal cerrados / Seca e alagamento como determinantes da dinâmica da comunidade de cerrados estacional e hiperestacional

In South America, the largest seasonal savanna region is the Brazilian cerrado. Our aim was to study temporal changes in some community descriptors, such as floristic composition, richness, species density, plant density, and cylindrical volume, in a seasonal cerrado, comparing it to a nearby hyperseasonal cerrado. In four different seasons, we placed randomly ten 1 m² quadrats in each vegetation form and sampled all the vascular plants. Seasonal changes in floristic composition, species density, and plant density were less pronounced in the seasonal than in the hyperseasonal cerrado. Floristic similarity between the vegetation forms was lower when the hyperseasonal cerrado was waterlogged. Richness and species density were higher in the seasonal cerrado, which reached its biomass peak at mid rainy season. The hyperseasonal cerrado, in turn, reached its biomass peak at early rainy season and, despite the waterlogging, maintained it until late rainy season. In the hyperseasonal cerrado, waterlogging acts as an environmental filter restricting the number of cerrado species able to withstand it. The seasonal cerrado community was more stable than the hyperseasonal one. Our results corroborated the idea that changes in the environmental filters will affect floristic composition and community structure in savannas.

Na América do Sul, a maior região de savana é o cerrado brasileiro. Estudamos as mudanças na composição florística, riqueza, densidade de espécies, densidade de plantas e volume cilíndrico em um cerrado estacional comparando-o com um cerrado hiperestacional adjacente. Em quatro estações do ano, sorteamos dez parcelas de 1 m² em cada formação vegetal, nas quais amostramos todas as plantas vasculares. Mudanças estacionais na composição florística, densidade de espécies e densidade de plantas foram menos pronunciadas no cerrado estacional. A similaridade entre os cerrados foi menor quando o cerrado hiperestacional estava alagado. A riqueza e a densidade de espécies foram maiores no cerrado estacional, que atingiu o pico de biomassa no meio da estação chuvosa. O cerrado hiperestacional, por sua vez, atingiu o pico de biomassa no começo da estação chuvosa e, apesar do alagamento, o manteve até o final da estação chuvosa. No cerrado hiperestacional, o alagamento atua como um filtro ambiental restringindo o número de espécies de cerrado capazes de tolerá-lo. A comunidade do cerrado estacional foi mais estável que a do cerrado hiperestacional. Nossos resultados corroboraram a idéia de que mudanças de curto prazo nos filtros ambientais das savanas afetam a sua composição florística e estrutura.

Soil characteristics of a hyperseasonal cerrado compared to a seasonal cerrado and a floodplain grassland: implications for plant community structure

Savannas may be divided according to their seasonality into semi-seasonal, seasonal, hyperseasonal, or marshy savannas. Hyperseasonal savannas are characterized by the alternation of two contrasting stresses during each annual cycle, one induced by drought and fire and the other, by waterlogging. In South America, the largest savanna region is the Brazilian cerrado, in which there are few hyperseasonal areas that become waterlogged in the rainy season. The cerrado soils are generally well drained, but in central Brazil there is a small cerrado area in which the soil is poorly drained and which becomes waterlogged in the middle of the rainy season, allowing the appearance of a hyperseasonal cerrado. As long as soil is important in the ecology of the cerrado vegetation, we asked whether the waterlogging in this hyperseasonal cerrado implied that there were differences in soil characteristics in relation to a seasonal cerrado, which is not waterlogged in the rainy season, and to a floodplain grassland, which remains waterlogged throughout the year. In each environment, we randomly selected ten points, in which we collected soil samples in the mid-rainy season for chemical and granulometric analyses. For all variables, we found significant differences among the three environments, at least at one of the depths. Nevertheless, when we took into account all the variables together, we observed that the soils under the hyperseasonal and seasonal cerrados were similar and both were different to the soil under the floodplain grassland. The soil under the floodplain grassland was related to larger amounts of clay, silt, organic matter, phosphorus, aluminium, aluminium saturation, cation exchange capacity, and sum of bases, whereas soils under hyperseasonal and seasonal cerrados were related to higher pH values, base saturation, calcium, magnesium, and sand. As long as the soil under both cerrados was chemically and physically similar, the duration of waterlogging in the hyperseasonal cerrado is not long enough to alter its soil characteristics. Limitations to the plants growing on the hyperseasonal cerrado soil must be a consequence of the direct effects of flooding. Since cerrado plant species are dryland ones, the hypoxia caused by waterlogging may limit the number of cerrado species able to withstand these conditions.

As savanas podem ser divididas de acordo com a sua estacionalidade em savanas semi-estacionais, savanas estacionais, savanas hiperestacionais ou esteros. Savanas hiperestacionais são caracterizadas pela alternância de dois estresses contrastantes durante cada ciclo anual, um induzido pela seca e fogo e outro, pelo alagamento. A maior região de savana na América do Sul é o cerrado brasileiro, que apresenta poucas áreas hiperestacionais, que se tornam alagadas durante a estação chuvosa. Os solos de cerrado são geralmente bem drenados, mas há, no Brasil central, uma pequena área de cerrado em que o solo é pobremente drenado e que se torna alagada no meio da estação úmida, possibilitando o aparecimento de um cerrado hiperestacional. Como o solo é importante para a ecologia da vegetação do cerrado, nós nos perguntamos se o alagamento no cerrado hiperestacional implicava diferenças nas características edáficas em relação ao cerrado estacional, que não alaga durante a estação chuvosa, e ao campo úmido, que permanece alagado durante o ano todo. Em cada ambiente, nós sorteamos dez pontos, em que coletamos amostras de solo, no meio da estação chuvosa, para análises químicas e granulométricas. Para todas as variáveis, encontramos diferenças significativas entre os três ambientes, ao menos em uma profundidade. Não obstante, quando analisamos todas as variáveis edáficas conjuntamente, observamos que os solos sob os cerrados hiperestacional e estacional foram semelhantes e ambos foram diferentes do solo sob o campo úmido. O solo sob campo úmido relacionou-se a maiores quantidades de argila, silte, matéria orgânica, fósforo, alumínio, saturação por alumínio, capacidade de troca catiônica e soma de bases, enquanto que os solos sob cerrados hiperestacional e estacional relacionaram-se a maiores valores de pH, areia, saturação por bases, cálcio e magnésio. Uma vez que os solos sob os dois tipos de cerrado foram similares química e fisicamente, a duração do alagamento no cerrado hiperestacional não é suficiente para alterar as suas características edáficas. Limitações para as plantas crescendo no cerrado hiperestacional devem ser conseqüência dos efeitos diretos do alagamento. Como as espécies vegetais de cerrado são espécies de áreas secas, a hipoxia causada pelo alagamento pode limitar o número de espécies de cerrado que são capazes de suportar essa condição.