The taxonomic distinctness of macroinvertebrate communities of Atlantic Forest streams cannot be predicted by landscape and climate variables, but traditional biodiversity indices can / A distinção taxonômica de comunidades de macroinvertebrados de córregos da Mata Atlântica não pode ser previsto pela paisagem e por variáveis climáticas, mas os índices de biodiversidade tradicional podem

Predicting how anthropogenic activities may influence the various components of biodiversity is essential for finding ways to reduce diversity loss. This challenge involves: a) understanding how environmental factors influence diversity across different spatial scales, and b) developing ways to measure these relationships in a way that is fast, economical, and easy to communicate. In this study, we investigate whether landscape and bioclimatic variables could explain variation in biodiversity indices in macroinvertebrate communities from 39 Atlantic Forest streams. In addition to traditional diversity measures, i.e., species richness, abundance and Shannon index, we used a taxonomic distinctness index that measures the degree of phylogenetic relationship among taxa. The amount of variation in the diversity measures that was explained by environmental and spatial variables was estimated using variation partitioning based on multiple regression. Our study demonstrates that taxonomic distinctness does not respond in the same way as the traditional used in biodiversity studies. We found no evidence that taxonomic distinctness responds predictably to variation in landscape metrics, indicating the need for the incorporation of predictors at multiple scales in this type of study. The lack of congruence between taxonomic distinctness and other indices and its low predictability may be related to the fact that this measure expresses long-term evolutionary adaptation to ecosystem conditions, while the other traditional biodiversity metrics respond to short-term environmental changes.

Prever como as atividades antrópicas podem influenciar os vários componentes da biodiversidade é essencial para encontrar maneiras de reduzir a perda de diversidade. Este desafio envolve: a) a compreensão de como os fatores ambientais influenciam a diversidade em diferentes escalas espaciais e, b) desenvolver formas de medir essas relações de uma maneira rápida, econômica e de fácil comunicação. Neste estudo, nós investigamos se a paisagem e as variáveis bioclimáticas podem explicar a variação nos índices de biodiversidade em comunidades de macroinvertebrados de 39 riachos de Mata Atlântica. Adicionalmente às medidas tradicionais de diversidade, por ex.: riqueza de espécies, abundância e índice de Shannon, nos utilizamos índice de distinção taxonômica que mede o grau de relação filogenética dentre os taxa. A quantidade de variação nas medidas de diversidade que foi explicado por variáveis ambientais e espaciais foi estimada utilizando a variação particionada baseada em regressão múltipla. O presente estudo demonstra que o índice de distinção taxonômica não responde da mesma maneira que os índices tradicionais utilizados em estudos de biodiversidade. Nós não encontramos nenhuma evidência de que a distinção taxonômica responde previsivelmente à variação métricas da paisagem, indicando a necessidade de incorporação de preditores em múltiplas escalas neste tipo de estudo. A falta de congruência entre a distinção taxonômica e outros índices e sua baixa previsibilidade pode estar relacionada com o fato de esta medida expressar adaptações evolutivas de longo prazo para as condições ambientais, enquanto as outras métricas tradicionais respondem às alterações ambientais de curto prazo.

The taxonomic distinctness of macroinvertebrate communities of Atlantic Forest streams cannot be predicted by landscape and climate variables, but traditional biodiversity indices can / A distinção taxonômica de comunidades de macroinvertebrados de córregos da Mata Atlântica não pode ser previsto pela paisagem e por variáveis climáticas, mas os índices de biodiversidade tradicional podem

Predicting how anthropogenic activities may influence the various components of biodiversity is essential for finding ways to reduce diversity loss. This challenge involves: a) understanding how environmental factors influence diversity across different spatial scales, and b) developing ways to measure these relationships in a way that is fast, economical, and easy to communicate. In this study, we investigate whether landscape and bioclimatic variables could explain variation in biodiversity indices in macroinvertebrate communities from 39 Atlantic Forest streams. In addition to traditional diversity measures, i.e., species richness, abundance and Shannon index, we used a taxonomic distinctness index that measures the degree of phylogenetic relationship among taxa. The amount of variation in the diversity measures that was explained by environmental and spatial variables was estimated using variation partitioning based on multiple regression. Our study demonstrates that taxonomic distinctness does not respond in the same way as the traditional used in biodiversity studies. We found no evidence that taxonomic distinctness responds predictably to variation in landscape metrics, indicating the need for the incorporation of predictors at multiple scales in this type of study. The lack of congruence between taxonomic distinctness and other indices and its low predictability may be related to the fact that this measure expresses long-term evolutionary adaptation to ecosystem conditions, while the other traditional biodiversity metrics respond to short-term environmental changes.(AU)

Prever como as atividades antrópicas podem influenciar os vários componentes da biodiversidade é essencial para encontrar maneiras de reduzir a perda de diversidade. Este desafio envolve: a) a compreensão de como os fatores ambientais influenciam a diversidade em diferentes escalas espaciais e, b) desenvolver formas de medir essas relações de uma maneira rápida, econômica e de fácil comunicação. Neste estudo, nós investigamos se a paisagem e as variáveis bioclimáticas podem explicar a variação nos índices de biodiversidade em comunidades de macroinvertebrados de 39 riachos de Mata Atlântica. Adicionalmente às medidas tradicionais de diversidade, por ex.: riqueza de espécies, abundância e índice de Shannon, nos utilizamos índice de distinção taxonômica que mede o grau de relação filogenética dentre os taxa. A quantidade de variação nas medidas de diversidade que foi explicado por variáveis ambientais e espaciais foi estimada utilizando a variação particionada baseada em regressão múltipla. O presente estudo demonstra que o índice de distinção taxonômica não responde da mesma maneira que os índices tradicionais utilizados em estudos de biodiversidade. Nós não encontramos nenhuma evidência de que a distinção taxonômica responde previsivelmente à variação métricas da paisagem, indicando a necessidade de incorporação de preditores em múltiplas escalas neste tipo de estudo. A falta de congruência entre a distinção taxonômica e outros índices e sua baixa previsibilidade pode estar relacionada com o fato de esta medida expressar adaptações evolutivas de longo prazo para as condições ambientais, enquanto as outras métricas tradicionais respondem às alterações ambientais de curto prazo.(AU)

Spatial variability of soil hydraulic properties on a steep slope in the loess plateau of China

The understanding of the structure of the spatial variability of soil surface hydraulic properties on steep slopes is important for modeling infiltration and runoff processes. The objective of this study was to investigate the spatial variability of these properties on a steep slope of the Loess Plateau in northwest China. A 9600 m² area was systematically sampled in a grid of 106 points spaced 10 m x 10 m. Hydraulic properties were determined with a disc infiltrometer under multiple pressure heads (-15, -9, -6, -3, 0 cm) at each sample point. Classical and geo-statistical methods were used for data analysis. The results indicated that the variation of Gardner's a and hydraulic conductivities at all applied pressure heads was moderate and the heterogeneity for hydraulic conductivities increased as the applied pressure head increased. Along the slope, hydraulic conductivities generally decreased downwards, while the Gardner's a fluctuated slightly. The Gardner's a of the shaded aspect of the slope was greater than that of the sunny aspect. The hydraulic conductivities of the shaded aspect were greater at higher pressure heads as compared to the sunny aspect, but lower than those of the sunny aspect at lower pressure heads. Correlation analysis showed a negative correlation between hydraulic conductivity and soil organic matter and clay ( 0.01 mm) contents. Hydraulic conductivities at pressure heads of -3, -6, -9, -15 cm varied across the slope and their spatial dependence increased as the pressure head declined. The heterogeneity and spatial dependence of hydraulic properties were larger for the areas with shaded aspect as compared to the sunny aspect, however, as pressure decreased they showed a progressively increasing spatial structure, and their spatial structure behaved increasingly similar in both the shaded and sunny aspects.

A compreensão da estrutura da variabilidade especial das propriedades hidráulicas do solo de encostas íngremes é importante na modelagem dos processos de infiltração e de escoamento superficial da água. O objetivo deste estudo foi investigar a variabilidade destas propriedades em uma encosta íngreme do "Loess Plateau" do noroeste da China. Uma área de 9600 m² foi sistematicamente amostrada em um grid de 106 pontos espaçados de 10 m x 10 m. As propriedades hídricas foram determinadas com um infiltrômetro de disco operando sob múltiplas cargas hidráulicas (-15, -9, -6, -3, 0 cm) em cada ponto de observação. Métodos clássicos e geoestatísticos foram empregados na análise dos dados. Os resultados mostraram que a variação do índice a de Gardner e das condutividades hidráulicas em todas as cargas aplicadas foi moderada e que a heterogeneidade das condutividades hidráulicas aumentou à medida que a carga hidráulica aumentava. Na direção do declive, as condutividades geralmente decresceram a jusante, enquanto os a de Gardner flutuavam moderadamente. Os a de Gardner das encostas sombreadas foram maiores do que os das encostas ensolaradas. As condutividades hidráulicas das encostas sombreadas foram maiores para cargas hidráulicas maiores em comparação com as encostas ensolaradas, mas menores que as das encostas ensolaradas para cargas hidráulicas menores. A análise de correlação mostrou uma correlação negativa entre a condutividade hidráulica e os teores de matéria orgânica e argila ( 0.01 mm). As condutividades hidráulicas sob cargas de -3, -6, -9, -15 cm variaram em toda encosta e suas dependências espaciais aumentaram à medida que a carga diminuía. A heterogeneidade e a dependência espacial das propriedades hídricas foram maiores para as áreas em encostas sombreadas em comparação com as encostas ensolaradas, entretanto, à medida que a carga hidráulica decrescia, elas apresentaram progressivamente uma estrutura especial mais intensa, e esta estrutura se comportou cada vez mais similar para as encostas sombreadas e ensolaradas.

Spatial variability of soil hydraulic properties on a steep slope in the loess plateau of China

The understanding of the structure of the spatial variability of soil surface hydraulic properties on steep slopes is important for modeling infiltration and runoff processes. The objective of this study was to investigate the spatial variability of these properties on a steep slope of the Loess Plateau in northwest China. A 9600 m² area was systematically sampled in a grid of 106 points spaced 10 m x 10 m. Hydraulic properties were determined with a disc infiltrometer under multiple pressure heads (-15, -9, -6, -3, 0 cm) at each sample point. Classical and geo-statistical methods were used for data analysis. The results indicated that the variation of Gardner's a and hydraulic conductivities at all applied pressure heads was moderate and the heterogeneity for hydraulic conductivities increased as the applied pressure head increased. Along the slope, hydraulic conductivities generally decreased downwards, while the Gardner's a fluctuated slightly. The Gardner's a of the shaded aspect of the slope was greater than that of the sunny aspect. The hydraulic conductivities of the shaded aspect were greater at higher pressure heads as compared to the sunny aspect, but lower than those of the sunny aspect at lower pressure heads. Correlation analysis showed a negative correlation between hydraulic conductivity and soil organic matter and clay ( 0.01 mm) contents. Hydraulic conductivities at pressure heads of -3, -6, -9, -15 cm varied across the slope and their spatial dependence increased as the pressure head declined. The heterogeneity and spatial dependence of hydraulic properties were larger for the areas with shaded aspect as compared to the sunny aspect, however, as pressure decreased they showed a progressively increasing spatial structure, and their spatial structure behaved increasingly similar in both the shaded and sunny aspects.

A compreensão da estrutura da variabilidade especial das propriedades hidráulicas do solo de encostas íngremes é importante na modelagem dos processos de infiltração e de escoamento superficial da água. O objetivo deste estudo foi investigar a variabilidade destas propriedades em uma encosta íngreme do "Loess Plateau" do noroeste da China. Uma área de 9600 m² foi sistematicamente amostrada em um grid de 106 pontos espaçados de 10 m x 10 m. As propriedades hídricas foram determinadas com um infiltrômetro de disco operando sob múltiplas cargas hidráulicas (-15, -9, -6, -3, 0 cm) em cada ponto de observação. Métodos clássicos e geoestatísticos foram empregados na análise dos dados. Os resultados mostraram que a variação do índice a de Gardner e das condutividades hidráulicas em todas as cargas aplicadas foi moderada e que a heterogeneidade das condutividades hidráulicas aumentou à medida que a carga hidráulica aumentava. Na direção do declive, as condutividades geralmente decresceram a jusante, enquanto os a de Gardner flutuavam moderadamente. Os a de Gardner das encostas sombreadas foram maiores do que os das encostas ensolaradas. As condutividades hidráulicas das encostas sombreadas foram maiores para cargas hidráulicas maiores em comparação com as encostas ensolaradas, mas menores que as das encostas ensolaradas para cargas hidráulicas menores. A análise de correlação mostrou uma correlação negativa entre a condutividade hidráulica e os teores de matéria orgânica e argila ( 0.01 mm). As condutividades hidráulicas sob cargas de -3, -6, -9, -15 cm variaram em toda encosta e suas dependências espaciais aumentaram à medida que a carga diminuía. A heterogeneidade e a dependência espacial das propriedades hídricas foram maiores para as áreas em encostas sombreadas em comparação com as encostas ensolaradas, entretanto, à medida que a carga hidráulica decrescia, elas apresentaram progressivamente uma estrutura especial mais intensa, e esta estrutura se comportou cada vez mais similar para as encostas sombreadas e ensolaradas.