Floristic data to support conservation in the Amazonian canga / Dados florísticos para apoiar a conservação nas cangas amazônicas

Abstract Canga is an environment of great natural and economic value because it harbours a considerable number of endemic species on a substrate that is rich in iron ore. In the Amazon, this open vegetation type grows on top of isolated outcrops in a dense forest matrix found in the Carajás region, in southeastern Pará. Of these outcrops, the Parque Nacional dos Campos Ferruginosos (PNCF) is the only area of Amazonian canga with a strict protection status. Therefore, industrial activity in the region needs to implement mitigation actions to ensure species and habitat conservation. The objective of this study is to complement and review the floristic list of this recently created protected area, enabling us to compare the floristic similarity between it and other 14 Amazonian canga outcrops found outside the conservation units of full protection in the region. This data provides a basis to understand the floristic and phylogenetic complementarity of those patches to support conservation action. For this, six field trips were carried out in the Serra da Bocaina and two in the Serra do Tarzan, respectively, in order to increase the sampling efforts in PNCF and to obtain a more comprehensive plant list. Floristic composition was investigated using multivariate analyses (non-metric multidimensional scaling and unweighted pair group method with arithmetic mean) and phylogenetic structure across studied areas. We added 159 species to the floristic list of the PNCF and the results of the analyses showed that all 16 areas (n.b. PNCF comprises two of these sites) have an overall floristic similarity of 42%, with the least similar areas at 35% and the most similar at 50%. The different micro-habitats found in each study site highlight the high beta diversity of the Amazonian canga sites, making each area unique. Therefore, even if the Parque Nacional dos Campos Ferruginosos does not harbour all the species found in the other Amazonian canga sites, it is strategic for the conservation of the vegetation on ferruginous outcrops in the Amazon, protecting its biodiversity, different habitats, and associated ecosystem services.

Resumo Canga é um ambiente de grande valor natural e econômico por abrigar um número considerável de espécies endêmicas sobre substrato rico em minério de ferro. Na Amazônia, esse tipo de vegetação aberta cresce sobre afloramentos isolados em uma matriz de floresta densa encontrada na região de Carajás, no sudeste do Pará. Dentre esses afloramentos, o Parque Nacional dos Campos Ferruginosos (PNCF) é a única área de canga Amazônica que apresenta o status de proteção integral permanente. Dessa forma, a atividade industrial presente na região necessita implementar ações de mitigação para assegurar a conservação de espécies e habitats relacionados às cangas. O objetivo deste estudo é complementar e revisar a lista florística dessa área protegida, recentemente criada, permitindo comparar a sua similaridade florística com outros 14 afloramentos de cangas Amazônicas localizados fora de unidades de conservação de proteção integral encontradas na região. Tais dados fornecem subsídio para entender a complementaridade florística e filogenética desses fragmentos para apoiar ações de conservação. Para isso, foram realizadas seis viagens de coleta à Serra da Bocaina e à Serra do Tarzan, respectivamente, para aumentar o esforço amostral no PNCF e obter uma lista de plantas mais abrangente. A composição florística foi investigada por meio de análises multivariadas (non-metric multidimensional scaling and unweighted pair group method with arithmetic mean) e estrutura filogenética nas áreas estudadas. Nós adicionamos 159 espécies na lista florística do PNCF e os resultados das análises demonstraram que todas as 16 áreas (n.b. o PNCF compreende duas dessas áreas) têm uma similaridade florística total de 42%, com áreas menos similares de 35% e as mais similares de 50%. Os micro-habitats encontrados em cada área de estudo evidenciam a alta diversidade beta das áreas de cangas Amazônicas, o que as tornam únicas. Portanto, ainda que o Parque Nacional dos Campos Ferruginosos não abrigue todas as espécies encontradas em outras áreas de cangas Amazônicas, ele é estratégico para a conservação dos afloramentos ferruginosos na Amazônia, protegendo a sua biodiversidade, os diferentes habitats e os serviços ecossistêmicos associados.

Using community phylogenetics to assess phylogenetic structure in the Fitzcarrald region of Western Amazonia

Here we explore the use of community phylogenetics as a tool to document patterns of biodiversity in the Fitzcarrald region, a remote area in Southwestern Amazonia. For these analyses, we subdivide the region into basin-wide assemblages encompassing the headwaters of four Amazonian tributaries (Urubamba, Yuruá, Purús and Las Piedras basins), and habitat types: river channels, terra firme (non-floodplain) streams, and floodplain lakes. We present a robust, well-documented collection of fishes from the region including 272 species collected from 132 field sites over 63 field days and four years, comprising the most extensive collection of fishes from this region to date. We conduct a preliminary community phylogenetic analysis based on this collection and recover results largely statistically indistinguishable from the random expectation, with only a few instances of phylogenetic structure. Based on these results, and of those published in other recent biogeographic studies, we conclude that the Fitzcarrald fish species pool accumulated over a period of several million years, plausibly as a result of dispersal from the larger species pool of Greater Amazonia.(AU)

Aquí exploramos el uso de la filogenética de comunidades como herramienta para documentar patrones de biodiversidad en la región de Fitzcarrald, un área remota en el suroeste de la Amazonía. Para estos análisis subdividimos la región en grupos de toda la cuenca que abarcan las cabeceras de cuatro tributarios del Amazonas (cuencas Urubamba, Yuruá, Purús y Las Piedras) y en los tipos de hábitat: canales fluviales, arroyos de tierra firme (sin planicie aluvial) y lagos de planicie aluvial. Presentamos una colección de peces robusta y bien documentada que incluye 272 especies, colectadas a lo largo de cuatro años y 63 días de campo, en 132 puntos de monitoreo. Convirtiéndose en la colección más extensa de peces de esta región hasta la fecha. Realizamos un análisis filogenético preliminar de la comunidad basado en esta recopilación y recuperamos resultados en gran medida estadísticamente indistinguibles de la expectativa aleatoria, con sólo unos pocos casos de estructura filogenética. Basándonos en estos resultados y los publicados en otros estudios biogeográficos recientes, concluimos que el grupo de especies de peces de Fitzcarrald acumulado durante un período de varios millones de años, se debe posiblemente al resultado de la dispersión del mayor grupo de especies de la Gran Amazonia.(AU)

Phylogenetic overdispersion of plant species in southern Brazilian savannas / Dispersão filogenética de espécies de plantas em savanas no Sudeste do Brasil

Ecological communities are the result of not only present ecological processes, such as competition among species and environmental filtering, but also past and continuing evolutionary processes. Based on these assumptions, we may infer mechanisms of contemporary coexistence from the phylogenetic relationships of the species in a community. We studied the phylogenetic structure of plant communities in four cerrado sites, in southeastern Brazil. We calculated two raw phylogenetic distances among the species sampled. We estimated the phylogenetic structure by comparing the observed phylogenetic distances to the distribution of phylogenetic distances in null communities. We obtained null communities by randomizing the phylogenetic relationships of the regional pool of species. We found a phylogenetic overdispersion of the cerrado species. Phylogenetic overdispersion has several explanations, depending on the phylogenetic history of traits and contemporary ecological interactions. However, based on coexistence models between grasses and trees, density-dependent ecological forces, and the evolutionary history of the cerrado flora, we argue that the phylogenetic overdispersion of cerrado species is predominantly due to competitive interactions, herbivores and pathogen attacks, and ecological speciation. Future studies will need to include information on the phylogenetic history of plant traits.

Comunidades ecológicas resultam não somente de processos ecológicos atuais, como a competição e os filtros ambientais, mas também de processos evolutivos passados e contínuos. Com base nessas premissas, podemos inferir mecanismos de coexistência contemporânea a partir das relações filogenéticas das espécies em uma comunidade. Estudamos a estrutura filogenética das comunidades de plantas de quatro áreas de cerrado, no Sudeste do Brasil. Calculamos duas medidas das distâncias filogenéticas das espécies amostradas. Estimamos a estrutura filogenética comparando suas distâncias observadas com a distribuição dessas distâncias em comunidades nulas. Obtivemos comunidades nulas aleatorizando as relações filogenéticas do banco regional de espécies. Encontramos uma dispersão filogenética de espécies de cerrado. Há várias explicações para essa dispersão, dependendo da história filogenética dos traços e das interações ecológicas contemporâneas. Entretanto, com base nos modelos de coexistência entre árvores e gramíneas, nas forças ecológicas dependentes da densidade e na história evolutiva da flora do cerrado, argumentamos que a dispersão filogenética das espécies do cerrado é predominantemente devida às interações competitivas, aos ataques de herbívoros e patógenos e à especiação ecológica. Estudos futuros precisarão incluir informações sobre a história filogenética dos traços das plantas.