Controles bióticos e abióticos sobre a diversidade de espécies em um gradiente altitudinal: testando teorias ecológicas através de atributos óticos

Resumo

A predição dos impactos das mudanças climáticas sobre os ecossistemas requer a compreensão de como processos locais influenciam a diversidade. Explicar padrões de diversidade tem sido uma questão central em ecologia de comunidades e ecossistemas, e mais recentemente em macroecologia. Mecanismos bióticos e abióticos têm sido utilizados para explicar padrões de diversidade ao longo de gradientes, e a ecologia funcional estabeleceu o uso de atributos funcionais para compreender padrões de diversidade em diferentes escalas espaciais. Ainda assim, informações espacial- e temporalmente explícitas sobre atributos funcionais de plantas são raras, limitando nossa compreensão sobre como as comunidades interagem com fatores bióticos e abióticos. O sensoriamento remoto oferece ferramentas inovadoras para avaliar atributos da vegetação em múltiplas escalas, e abordagens modernas têm o potencial de revolucionar a observação dos ecossistemas, particularmente usando espectrômetros imageadores. Os sensores hiperespectrais medem a radiação eletromagnética refletida em centenas de bandas espectrais estreitas, permitindo a reconstrução de assinaturas espectrais e a detecção de atributos estruturais, fisiológicos e mesmo filogenéticos em plantas. Estudos recentes têm mostrado a relação entre atributos funcionais e medidas hiperespectrais ("atributos espectranômicos"), fundamentando o uso de "tipos funcionais opticamente distintos" ("grupos óticos vegetais") como uma forma única de abordar a dependência entre processos ecossistêmicos e dinâmica da vegetação em múltiplas escalas. Sensores hiperespectrais são transportados em aviões tripulados, a um custo elevado. Veículos Aéreos Não Tripulados (UAVs ou "drones"), uma tecnologia em rápida e significativa expansão, possuem potencial ilimitado, mas poucas são as aplicações em ecologia funcional, especialmente em ecossistemas tropicais. Propomos uma avaliação da aplicabilidade de imagens hiperespectrais e UAVs para desvendar os mecanismos subjacentes aos padrões de montagem das comunidades de plantas ao longo de um gradiente tropical de altitude, com base em atributos funcionais e óticos de espécies vegetais. Iremos responder às seguintes questões: (i) Os mecanismos de montagem de comunidades são semelhantes entre as elevações, e / ou entre comunidades herbáceas e lenhosas? (ii) Os padrões de variação nos atributos funcionais estão correlacionados com interações competitivas em baixas altitudes e com filtros abióticos em altas altitudes? (Iii) Como as assinaturas espectrais das comunidades variam em função da altitude? (iv) Como a variabilidade óptica intra-específica se compara à variabilidade inter-específica, em múltiplas escalas? (v) Podemos associar grupos funcionais e grupos óticos de plantas em ecossistemas tropicais? O projeto será realizado na região da Serra do Cipó (MG), um ambiente montanhoso caracterizado por um gradiente de altitude de 800 a 1700m. A paisagem inclui diferentes fisionomias de Cerrado, campos rupestres e florestas decíduas, distribuídas ao longo do gradiente de elevação. Espera-se construir uma biblioteca hiperespectral de alta qualidade, associada a um banco de dados de atributos funcionais, oferecendo uma capacidade inédita em tratar de questões ambientais atuais e futuras, aproveitando-se do intercâmbio multidisciplinar promovido pela colaboração FAPESP / Microsoft Joint Research Center. Iremos testar teorias modernas relevantes, frequentemente citadas, mas raramente testadas, sobre as origens dos gradientes de diversidade nos trópicos, em termos de variação na diversidade e montagem das comunidade e variação dos padrões funcionais e ópticos. Esperamos atingir um novo nível de compreensão sobre como os atributos funcionais estão distribuídos ao longo de gradientes, revelando mecanismos e padrões que podem ser usados para prever os efeitos de mudanças ambiente, da folha aos ecossistemas. (AU)