Climate change effects on the geographic distribution of specialist tree species of the Brazilian tropical dry forests / Efeitos das mudanças climáticas sobre a distribuição geográfica de espécies arbóreas especialistas de florestas secas tropicais brasileiras

AbstractThe aim of this study was to evaluate the ecological niche models (ENMs) for three specialist trees (Anadenantheracolubrina, Aspidosperma pyrifolium and Myracrodruon urundeuva) in seasonally dry tropical forests (SDTFs) in Brazil, considering present and future pessimist scenarios (2080) of climate change. These three species exhibit typical deciduousness and are widely distributed by SDTF in South America, being important in studies of the historical and evolutionary processes experienced by this ecosystem. The modeling of the potential geographic distribution of species was done by the method of maximum entropy (Maxent).We verified a general expansion of suitable areas for occurrence of the three species in future (c.a., 18%), although there was reduction of areas with high environmental suitability in Caatinga region. Precipitation of wettest quarter and temperature seasonality were the predictor variables that most contributed to our models. Climatic changes can provide more severe and longer dry season with increasing temperature and tree mortality in tropics. On this scenario, areas currently occupied by rainforest and savannas could become more suitable for occurrence of the SDTF specialist trees, whereas regions occupied by Caatinga could not support the future level of unsustainable (e.g., aridity). Long-term multidisciplinary studies are necessary to make reliable predictions of the plant’s adaptation strategies and responses to climate changes in dry forest at community level. Based on the high deforestation rate, endemism and threat, public policies to minimize the effects of climate change on the biodiversity found within SDTFs must be undertaken rapidly.

ResumoEste estudo tem como objetivo avaliar a modelagem de nicho ecológico (ENMs) para três espécies especialistas (Anadenantheracolubrina, Aspidosperma pyrifolium e Myracrodruon urundeuva) de florestas tropicais secas (FTSs) no Brasil, considerando o cenário de mudanças climáticas: presente e futuro pessimistas (2080). Estas três espécies são decíduas e amplamente distribuídas pelas FTSs na América do Sul, sendo importante em estudos sobre os processos históricos e evolutivos experimentados por este ecossistema. A modelagem da distribuição geográfica potencial das espécies foi construída através do método de máxima entropia (Maxent). Foi observada uma expansão geral de áreas adequadas para a ocorrência das três espécies no futuro (cerca de 18%), embora tenha existido uma redução das áreas com alta adequabilidade ambiental na região da Caatinga. A precipitação do trimestre mais úmido e a sazonalidade da temperatura foram os fatores que mais contribuíram para os nossos modelos. As mudanças climáticas podem gerar períodos secos mais severos e longos, com aumento da temperatura e mortalidade de árvores em regiões tropicais. Neste cenário, as áreas atualmente ocupadas por florestas úmidas e savanas poderiam tornar-se mais adequadas para a ocorrência das árvores especialistas em FTSs, enquanto que as regiões ocupadas por Caatinga não poderiam suportar o nível futuro da não adequabilidade (por exemplo, aridez). Estudos multidisciplinares de longa duração são necessários para fazer previsões confiáveis de estratégias adaptativas das plantas e respostas às variações climáticas em FTS em nível de comunidade. Com base na elevada taxa de desmatamento, endemismo e ameaça, políticas públicas para minimizar os efeitos das mudanças climáticas sobre a biodiversidade encontradas dentro FTSs devem ser realizadas rapidamente.

Climate change effects on the geographic distribution of specialist tree species of the Brazilian tropical dry forests / Efeitos das mudanças climáticas sobre a distribuição geográfica de espécies arbóreas especialistas de florestas secas tropicais brasileiras

The aim of this study was to evaluate the ecological niche models (ENMs) for three specialist trees (Anadenantheracolubrina, Aspidosperma pyrifolium and Myracrodruon urundeuva) in seasonally dry tropical forests (SDTFs) in Brazil, considering present and future pessimist scenarios (2080) of climate change. These three species exhibit typical deciduousness and are widely distributed by SDTF in South America, being important in studies of the historical and evolutionary processes experienced by this ecosystem. The modeling of the potential geographic distribution of species was done by the method of maximum entropy (Maxent).We verified a general expansion of suitable areas for occurrence of the three species in future (c.a., 18%), although there was reduction of areas with high environmental suitability in Caatinga region. Precipitation of wettest quarter and temperature seasonality were the predictor variables that most contributed to our models. Climatic changes can provide more severe and longer dry season with increasing temperature and tree mortality in tropics. On this scenario, areas currently occupied by rainforest and savannas could become more suitable for occurrence of the SDTF specialist trees, whereas regions occupied by Caatinga could not support the future level of unsustainable (e.g., aridity). Long-term multidisciplinary studies are necessary to make reliable predictions of the plants adaptation strategies and responses to climate changes in dry forest at community level. Based on the high deforestation rate, endemism and threat, public policies to minimize the effects of climate change on the biodiversity found within SDTFs must be undertaken rapidly.(AU)

Este estudo tem como objetivo avaliar a modelagem de nicho ecológico (ENMs) para três espécies especialistas (Anadenantheracolubrina, Aspidosperma pyrifolium e Myracrodruon urundeuva) de florestas tropicais secas (FTSs) no Brasil, considerando o cenário de mudanças climáticas: presente e futuro pessimistas (2080). Estas três espécies são decíduas e amplamente distribuídas pelas FTSs na América do Sul, sendo importante em estudos sobre os processos históricos e evolutivos experimentados por este ecossistema. A modelagem da distribuição geográfica potencial das espécies foi construída através do método de máxima entropia (Maxent). Foi observada uma expansão geral de áreas adequadas para a ocorrência das três espécies no futuro (cerca de 18%), embora tenha existido uma redução das áreas com alta adequabilidade ambiental na região da Caatinga. A precipitação do trimestre mais úmido e a sazonalidade da temperatura foram os fatores que mais contribuíram para os nossos modelos. As mudanças climáticas podem gerar períodos secos mais severos e longos, com aumento da temperatura e mortalidade de árvores em regiões tropicais. Neste cenário, as áreas atualmente ocupadas por florestas úmidas e savanas poderiam tornar-se mais adequadas para a ocorrência das árvores especialistas em FTSs, enquanto que as regiões ocupadas por Caatinga não poderiam suportar o nível futuro da não adequabilidade (por exemplo, aridez). Estudos multidisciplinares de longa duração são necessários para fazer previsões confiáveis de estratégias adaptativas das plantas e respostas às variações climáticas em FTS em nível de comunidade. Com base na elevada taxa de desmatamento, endemismo e ameaça, políticas públicas para minimizar os efeitos das mudanças climáticas sobre a biodiversidade encontradas dentro FTSs devem ser realizadas rapidamente.(AU)

Canopy phenology of a dry forest in western Brazil

Dry forests are common, although highly threatened in the Neotropics. Their ecological processes are mostly influenced by rainfall pattern, hence their cycles exhibit contrasting phases. We studied the phenology of canopy trees in a primary dry forest in Western Brazil in the foothills of the Urucum mountain chain, in order to improve our knowledge on the functioning of these poorly-known forests. Leaf shedding started in the early dry season and was massive in the latter part of this period. Most leaf loss occurred in dry hills, while wet valleys remained evergreen. Anemochorich and autochorich species predominated in dry hills, presumably due to their tolerance to dry conditions and enhanced exposition to winds, which favour diaspores removal and dispersal. Conversely, zoochorich species dominated the wet valleys. Flowering was intense in the late dry season, the driest period of the year, while fruiting was massive just after the onset of rains, as well as flushing. Therefore, most flowering was unrelated to wet conditions, although such an abiotic factor, potentially, triggered the major fruiting episode, widely comprised by zoochorich species. Anemochorich and autochorich species flowered and fruited in the course of the long dry season. The contrasting environmental conditions present in the hills and valleys determine the arrangement of a mosaic in which patches of zoochorich and evergreen trees alternate with patches of non zoochorich and highly deciduous species. Consequently, species with such syndromes exhibited marked flowering and fruiting patterns, accordingly to the pronounced seasonality.

Matas secas neotropicais estão amplamente distribuídas, porém sob elevado risco de desmatamento. Os processos ecológicos nesses ambientes são fortemente influenciados pelo clima, sobretudo o padrão de chuvas, de tal forma que seus ciclos apresentam fases muito contrastantes. Nesse estudo, avaliamos a produção de folhas, flores e frutos em uma mata seca do oeste brasileiro situada no sopé do maciço do Urucum. A perda de folhas teve início no começo da estação seca, mas foi massiva ao final desse período, o mais seco do ano. Espécies decíduas predominaram nas escarpas secas, enquanto as perenifólias foram comuns nos vales úmidos. Nas escarpas, espécies anemo e autocóricas eram muito comuns, potencialmente, por serem mais tolerantes à baixa umidade, bem como favorecidas por ventos mais fortes. Porém, eram raras ou mesmo ausentes nos vales úmidos dominados por espécies zoocóricas. A floração foi intensa, exibindo um pico acentuado ao final da estação seca, seguida de um pronunciado pico de frutificação e produção de folhas com o início das chuvas. Dessa forma, enquanto a floração massiva não foi influenciada pelas chuvas, a frutificação e produção de novas folhas estiveram fortemente relacionadas a esse fator abiótico. As espécies anemo e autocóricas floresceram e frutificaram durante a prolongada estação seca, ao contrário da maioria das zoocóricas. As condições ambientais contrastantes dos vales e escarpas, potencialmente determinam um mosaico em que porções altamente decíduas de mata, com predomínio de espécies anemo e autocóricas, se alternam com outras sempre verdes, dominadas por espécies zoocóricas. Além disso, a forte sazonalidade influencia diferentemente espécies com síndromes de dispersão distintas.

Canopy phenology of a dry forest in western Brazil

Dry forests are common, although highly threatened in the Neotropics. Their ecological processes are mostly influenced by rainfall pattern, hence their cycles exhibit contrasting phases. We studied the phenology of canopy trees in a primary dry forest in Western Brazil in the foothills of the Urucum mountain chain, in order to improve our knowledge on the functioning of these poorly-known forests. Leaf shedding started in the early dry season and was massive in the latter part of this period. Most leaf loss occurred in dry hills, while wet valleys remained evergreen. Anemochorich and autochorich species predominated in dry hills, presumably due to their tolerance to dry conditions and enhanced exposition to winds, which favour diaspores removal and dispersal. Conversely, zoochorich species dominated the wet valleys. Flowering was intense in the late dry season, the driest period of the year, while fruiting was massive just after the onset of rains, as well as flushing. Therefore, most flowering was unrelated to wet conditions, although such an abiotic factor, potentially, triggered the major fruiting episode, widely comprised by zoochorich species. Anemochorich and autochorich species flowered and fruited in the course of the long dry season. The contrasting environmental conditions present in the hills and valleys determine the arrangement of a mosaic in which patches of zoochorich and evergreen trees alternate with patches of non zoochorich and highly deciduous species. Consequently, species with such syndromes exhibited marked flowering and fruiting patterns, accordingly to the pronounced seasonality.

Matas secas neotropicais estão amplamente distribuídas, porém sob elevado risco de desmatamento. Os processos ecológicos nesses ambientes são fortemente influenciados pelo clima, sobretudo o padrão de chuvas, de tal forma que seus ciclos apresentam fases muito contrastantes. Nesse estudo, avaliamos a produção de folhas, flores e frutos em uma mata seca do oeste brasileiro situada no sopé do maciço do Urucum. A perda de folhas teve início no começo da estação seca, mas foi massiva ao final desse período, o mais seco do ano. Espécies decíduas predominaram nas escarpas secas, enquanto as perenifólias foram comuns nos vales úmidos. Nas escarpas, espécies anemo e autocóricas eram muito comuns, potencialmente, por serem mais tolerantes à baixa umidade, bem como favorecidas por ventos mais fortes. Porém, eram raras ou mesmo ausentes nos vales úmidos dominados por espécies zoocóricas. A floração foi intensa, exibindo um pico acentuado ao final da estação seca, seguida de um pronunciado pico de frutificação e produção de folhas com o início das chuvas. Dessa forma, enquanto a floração massiva não foi influenciada pelas chuvas, a frutificação e produção de novas folhas estiveram fortemente relacionadas a esse fator abiótico. As espécies anemo e autocóricas floresceram e frutificaram durante a prolongada estação seca, ao contrário da maioria das zoocóricas. As condições ambientais contrastantes dos vales e escarpas, potencialmente determinam um mosaico em que porções altamente decíduas de mata, com predomínio de espécies anemo e autocóricas, se alternam com outras sempre verdes, dominadas por espécies zoocóricas. Além disso, a forte sazonalidade influencia diferentemente espécies com síndromes de dispersão distintas.