Drastic reduction of the functional diversity of native ichthyofauna in a Neotropical lake following invasion by piscivorous fishes

Biological invasions are leading several species to extinction and are projected as a main driver of biodiversity changes in lakes for this century. However, the knowledge of their impacts on the Neotropical ichthyofauna over time remains largely incipient, especially when considering the functional diversity of native communities. Here we aim to identify the effects of non-native species, especially the non-native piscivorous Cichla kelberi and Pygocentrus nattereri, on the functional diversity of the native ichthyofauna of the Carioca Lake, Middle Rio Doce basin, state of Minas Gerais. Using fish occurrence data for eight years from 1983 to 2010 combined with an ecomorphological-trait analysis, we found that while the native species richness dropped to 56%, the functional richness is only 27% of that found before introductions. In other words, more than species, the ichthyofauna suffered an impressive decline in the range of functional traits, which can further have severe impacts on ecological processes within that system. When considering all the components of the current ichthyofauna (native and non-native species), neither taxonomic nor functional richness have changed over time. However, even keeping biodiversity levels, non-native species are not able to fully compensate for the extinct native ones in terms of functions.(AU)

Invasões biológicas vêm levando várias espécies à extinção, sendo projetado como o principal causador de mudanças na biodiversidade em lagos neste século. Entretanto, o conhecimento dos impactos sobre a ictiofauna Neotropical ao longo do tempo permanece bastante incipiente, especialmente quando se considera a diversidade funcional de comunidades nativas. Neste estudo, nós procuramos identificar os efeitos das espécies não nativas, especialmente os piscívoros não nativos Cichla kelberi and Pygocentrus nattereri, sobre a diversidade funcional da ictiofauna da Lagoa Carioca, bacia do médio rio Doce, Minas Gerais. Utilizando dados de ocorrência de oito anos entre 1983 e 2010, combinados a uma análise de atributos ecomorfológicos, observamos que a riqueza de espécies decaiu a 56%, enquanto a riqueza funcional é de apenas 27% da encontrada antes das introduções. Ou seja, mais do que espécies, a ictiofauna sofreu um declínio significativo na amplitude de atributos funcionais, o que pode levar a impactos severos em processos ecológicos neste sistema. Ao considerar todos os componentes da ictiofauna atual (espécies nativas e não nativas), as métricas de riqueza não sofreram alterações ao longo do tempo. Entretanto, mesmo mantendo os níveis de biodiversidade, espécies não nativas não são capazes de compensar totalmente as espécies nativas extintas em termos funcionais.(AU)

Land-use changes affect the functional structure of stream fish assemblages in the Brazilian Savanna

We investigated the mechanisms involved in the relationship between land-use changes and aquatic biodiversity, using stream fish assemblages of the Brazilian Savanna (i.e., Cerrado) as a study model. We tested the prediction that landscape degradation would decrease environmental heterogeneity and change predominant physical-habitat types, which in turn would decrease the functional diversity and alter the functional identity of fish assemblages. We sampled fish from 40 streams in the Upper Paraná River basin, and assessed catchment and instream conditions. We then conducted an ecomorphological analysis to functionally characterize all species (36) and quantify different facets of the functional structure of assemblages. We detected multiple pathways of the impacts from landscape changes on the fish assemblages. Catchment degradation reduced the stream-bed complexity and the heterogeneity of canopy shading, decreasing assemblage functional specialization and divergence. Landscape changes also reduced the water volume and the amount of large rocks in streams, resulting in decreased abundances of species with large bodies and with morphological traits that favor swimming in the water column. We conclude that land-use intensification caused significant changes in aquatic biodiversity in the Cerrado, reinforcing the need to pay special attention to this global hotspot.(AU)

Investigamos os mecanismos envolvidos na relação entre mudanças de uso da terra e biodiversidade aquática, utilizando a ictiofauna de riachos do Cerrado como modelo de estudo. Testamos a predição de que a degradação da paisagem reduz a heterogeneidade ambiental e muda os tipos predominantes de habitat, por sua vez, diminuindo a diversidade e alterando a identidade funcional de comunidades de peixes. Amostramos 40 riachos da bacia do Alto Rio Paraná, e avaliamos as condições da drenagem e do habitat físico local. Em seguida, conduzimos uma análise ecomorfológica para caracterizar funcionalmente todas as espécies (36) e quantificar diferentes facetas da estrutura funcional das comunidades. Detectamos múltiplos caminhos de impacto das alterações da paisagem sobre a ictiofauna. A degradação das bacias de drenagem reduziu complexidade do leito e heterogeneidade no sombreamento pelo dossel, diminuindo especialização e divergência funcional das comunidades. Alterações na paisagem também reduziram volume de água e quantidade de pedras grandes nos riachos, resultando em diminuição na abundância de espécies de maior porte e com atributos morfológicos que favorecem a natação na coluna d'água. Concluímos que a intensificação dos usos da terra causa alterações significativas para a biodiversidade aquática no Cerrado, reforçando a necessidade de especial atenção a este hotspot global.(AU)

Functional diversity influence in forest wood stock: a study of the brazilian savanna / Influência da diversidade funcional no estoque florestal: um estudo do cerrado

Research regarding biodiversity and ecosystem services has been demonstrating a positive correlation among the ecosystem processes, such as the carbon sink into plant biomass and the quantity of carbon in natural vegetation. Nonetheless, it is hard to understand the biodiversity measurements, because they involve gene, phenotypic, population, species, community and ecosystem diversity. The functional diversity refers to the species richness and variety, their characteristics and how that affects the functioning of an ecosystem. Primary productivity is a key factor that affects the functioning of a forest ecosystem. Thus, the aim of this paper was to evaluate the influence of functional diversity on the woody volume productivity (as a proxy for primary production) in the Brazilian savanna. We used six functional characteristics, and to verify the relation between forest production and functional diversity facets, we tested many models. Regarding wood volume, the best models were the exponential and logarithmic. None of the linear models showed significant regression parameters as there was no additive relationship among the multifaceted aspects of functional diversity and wood volume. We found a positive correlation between the functional diversity and primary productivity, which can be used to forecast the effects of diversity variation on ecosystem services.

Pesquisas sobre biodiversidade e serviços ecossistêmicos tem demonstrado uma correlação positiva entre os processos do ecossistema, como a absorção de carbono pela biomassa vegetal. No entanto, é difícil entender a medida da biodiversidade, porque ela envolve a diversidade de genes, fenotípica, população, espécie, comunidade e ecossistema. A diversidade funcional ser refere a quantidade e a variedade de espécies, suas características e como isso afeta o funcionamento de um ecossistema. Produtividade primária é um fator chave que afeta o funcionamento de um ecossistema florestal. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da diversidade funcional quanto à produtividade de volume de madeira. Usamos seis características funcionais. Para verificar a relação entre a produção florestal e aspectos da diversidade funcional, testamos diversos modelos. Em relação ao volume, os melhores modelos foram os exponenciais e logarítmicos. Nenhum dos modelos lineares mostrou parâmetros significativos ou regressão, ou seja, não existe relação aditiva entre os aspectos multifacetados da diversidade funcional e o volume de madeira. Encontramos uma correlação positiva entre a diversidade funcional e a produtividade primária que permite uma melhor previsão dos efeitos das alterações da diversidade funcional sobre os serviços ecossistêmicos.

Temporal change in species and functional plant traits in the moist grassland on the Sete Cidades National Park, Piauí, Brazil / Mudança temporal nas espécies e atributos funcionais de plantas em campo limpo úmido de Cerrado no Parque Nacional de Sete Cidades, Piauí, Brasil

The present study investigated the dynamic on a short-time scale in the vegetation in moist grassland of the Sete Cidades National Park, Piauí. Herb-subshrub layer samples was carried out in July 2007, 2009 and 2011. Changes in structural, floristic and functional traits in the community were assessed by species richness, diversity and similarity indices between those periods, as well as by hierarchical classification and ordination. Cluster and Principal Component Analyses identified functional groups according to 23 species trait state. To distinguish the contribution of space and time configuration in the community structure, we used the variance partition technique. The functional groups of chamaephytes and therophytes II were associated with wetter sites, while the groups of non-tussock hemicriptophytes I, tussock hemicriptophytes (FG4), and geophytes (FG5) were associated to the drier ones. We found a non-accelerated dynamics, at least on a short-time scale, represented by some descriptors in the community, such as the close similarity between the inventories and ordering of sampling transects in moist grassland. Therefore, besides considering the partition of the temporal niche as a mechanism for the co-existence of species, the heterogeneity of space dictated by environmental filters seems to determine the stability of the this grassland communities over time.

O presente estudo investigou a dinâmica em uma curta escala de tempo na vegetação de campo limpo úmido do Parque Nacional Sete Cidades Park, Piauí. Amostragens da camada herbáceo-subarbustiva foram realizadas em julho de 2007, 2009 e 2011. Mudanças estruturais, florísticas e de atributos funcionais da comunidade foram avaliadas por índices de riqueza de espécies, diversidade e similaridade entre esses períodos, bem como por classificação hierárquica e ordenação. Análise de Componentes Principais e de Cluster identificaram grupos funcionais de acordo com 23 atributos das espécies. Para distinguir a contribuição do espaço e do tempo nas análises, usamos técnicas de partição de variância. Os grupos funcionais das caméfitas e terófitas II foram associados com os locais mais úmidos, enquanto os grupos de hemicriptófitas I não entouceiradas, hemicriptófitos entouceiradas e das geófitas (GF5) foram associados aos mais secos. Nós encontramos uma dinâmica não-acelerada, pelo menos em uma escala de curta duração, representada por alguns descritores da comunidade, tais como a similaridade entre os inventários e a ordenação dos transectos no campo limpo úmido. Assim, além de considerar a partição do nicho temporal como um mecanismo para a coexistência de espécies, a heterogeneidade do espaço ditada por filtros ambientais parece determinar a estabilidade destas comunidades campestres ao longo do tempo.

Can we predict dispersal guilds based on the leaf-height-seed scheme in a disjunct cerrado woodland? / Podemos prever guildas de dispersão com base no esquema folha-altura-semente em um cerrado sensu stricto disjunto?

Although there have been advances in methods for extracting information about dispersal processes, it is still very difficult to measure them. Predicting dispersal groups using single readily-measured traits would facilitate the emergence of instructive comparisons among ecological strategies of plants and offer a path towards improved synthesis across field experiments. The leaf-height-seed scheme consists of three functional traits: specific leaf area, plant canopy height, and seed mass. We tested, applying logistic regression analysis, whether these traits are potential predictors of dispersal guilds in a disjoint cerrado woodland site in southeastern Brazil. According to our results, none of the plant traits studied could predict dispersal guild; this means that abiotically and biotically dispersed species showed similar values of specific leaf area, height, and seed mass. The species of both guilds exhibited sclerophylly, probably a result of the typical soil nutrient deficiency of cerrado, which also may have placed constraints upon plant canopy height regardless of the dispersal mode. In the cerrado, some abiotically dispersed trees might present higher than expected seed mass as support to the investment in high root-to-shoot ratio at the seedling stage. Seeds of bird-dispersed species are limited in size and mass because of the small size of most frugivorous birds. Since soil nutrient quality might contribute to the similarity between the dispersal guilds regarding the three traits of the scheme, other plant traits (e.g., root depth distribution and nutrient uptake strategy) that detail the former should be considered in future predictive studies.

Embora tenham ocorrido avanços nos métodos de aquisição de informações sobre os processos de dispersão, ainda é difícil medi-los. Predizer grupos de dispersão usando atributos simples e práticos facilitaria o aparecimento de comparações instrutivas entre as estratégias ecológicas das plantas e ofereceria um caminho em direção à síntese efetiva de experimentos de campo. O esquema Folha-Altura-Semente consiste em três atributos funcionais: área foliar específica, altura e massa da semente. Testamos, aplicando análise de regressão logística, se esses atributos são potenciais previsores das guildas de dispersão em uma área disjunta de cerrado sensu stricto no Sudeste brasileiro. Segundo os nossos resultados, nenhum dos atributos estudados pôde prever a guilda de dispersão. Isso significa que espécies abiótica e bioticamente dispersas apresentaram valores similares de área foliar específica, altura e massa da semente. As espécies de ambas as guildas exibiram esclerofilia, provavelmente um resultado da deficiência nutricional típica dos solos do cerrado, o que, por sua vez, pode ter limitado à altura das espécies independentemente do seu modo de dispersão. No cerrado, algumas árvores com dispersão abiótica podem apresentar sementes mais pesadas do que o esperado devido ao investimento em elevada razão raiz-caule no estádio de plântula. Sementes de espécies ornitocóricas são limitadas no seu tamanho e massa por causa do reduzido tamanho da maioria das aves frugívoras. Uma vez que a qualidade nutricional do solo do cerrado pode contribuir com a similaridade entre as guildas de dispersão no que diz respeito aos três atributos do esquema, outros atributos (por ex., distribuição da profundidade da raiz e estratégia de captação de nutrientes) que detalhem a primeira devem ser considerados em estudos futuros.