Florística e biomassa da vegetação de campos sazonalmente inundáveis do Pantanal de Mato Grosso

Abstract

As comunidades campestres sazonalmente inundadas no Pantanal ainda são pouco conhecidos em termos da distribuição da sua biodiversidade e processos ecológicos que as determinam. Para contribuir com o conhecimento destas comunidades que são parte do principal tipo de vegetação na região, quantificamos a estrutura, diversidade, composição de espécies, biomassa vegetal e a influência de preditores geomorfológicos, hidrológicos, edáficos e espaciais em comunidades campestres. Nossos objetivos foram: (1) compreender a dinâmica da estrutura da comunidade herbácea e dos tipos funcionais das plantas em diferentes períodos hidrológicos, (2) entender a influência de preditores ambientais e espaciais na composição de espécies e componentes de diversidade beta, e, (3) entender os padrões de alocação de biomassa em compartimentos de vegetação em grande escala espacial. A região de estudo constitui os limites do megaleque do rio Cuiabá, ao norte do Pantanal. Distribuímos 37 áreas amostrais nos 3 principais tipos de campos na região: (a) campo de murundu com inundação de algumas semanas até 1 mês, (b) campo rabo-de-burro com inundação de até 3 meses, e (c) campo limpo com inundação de até 6 meses. Quantificamos a estrutura das comunidades herbácea e lenhosa em, respectivamente, parcelas de 1m2 e 400m2. Quantificamos a biomassa herbácea aérea e o acúmulo de serapilheira por meio de, respectivamente, corte e remoção superficial. Utilizamos um modelo alométrico para quantificar a biomassa lenhosa aérea e coletores de aço inoxidável para obter amostras de solo e quantificar a matéria total abaixo do solo. Quantificamos a profundidade de inundação e a textura do solo em campo e utilizamos a ocorrência dos sítios de amostragem nos compartimentos geomorfológicos do megaleque do Rio Cuiabá como preditores ambientais e as coordenadas geográficas gerou preditores espaciais. Identificamos a influência do pulso de inundação (i.e., macrohabitats, períodos hidrológicos ou profundidade de inundação) na: (1) dinâmica dos tipos funcionais (ou seja, tipo de banco de gemas, via fotossintética, ciclo de vida) entre a fase terrestre e aquática; (2) estrutura das comunidades devido à relevância da substituição (i.e., turnover) das espécies para a diversidade beta em ambos os hidroperíodos e à importância do aninhamento (i.e., nestedness) durante a fase aquática; e (3) e alocação de biomassa, que tende a ser maior no compartimento subterrâneo e acumulada na superfície do solo, até 5 cm de profundidade. Nossos resultados contribuem para a lacuna de dados que existe para sistemas de campos e áreas úmidas quando comparados às florestas. Reforçamos a vulnerabilidade desses campos a distúrbios que impactam o solo, pois estes abrigam grande diversidade de órgãos de bancos de gemas e um grande estoque de biomassa subterrânea, seja matéria orgânica ou raízes.

The seasonally flooded grassland communities in the Pantanal are still little known in terms of the distribution of their biodiversity and the ecological processes that determine them. To contribute to the knowledge of these communities that are the main type of vegetation in the region, we quantified the structure, diversity, species composition, plant biomass and the influence of spatial and edapho-hydro-geomorphological predictors in seasonally flooded grasslands in the Pantanal. Our objectives were: (1) to understand the dynamics of the structure of the herbaceous community and the functional types of plants in different hydrological periods, (2) to understand the influence of environmental and spatial predictors on the composition of species and components of beta diversity, and (3) to understand the patterns of biomass allocation in vegetation compartments on a large spatial scale. The study region constitutes the boundaries of the Cuiabá river megafan, in the northern Pantanal. We distributed 37 sample areas in the 3 main grassland types in the region: (a) tall tussock grassland with flooding up to 3 months, (b) shortgrass floodplain with flooding up to 6 months, and (c) small tussock grassland with flooding from a few weeks up to 1 month. We quantified the structure of the herbaceous and woody communities using plots of 1m2 and 400m2 respectively. We quantified aboveground herbaceous biomass and accumulated plant litter through, respectively, cutting and superficial removal. We used an allometric model to quantify the aboveground woody biomass and soil-cores to quantify belowground total organic matter. We quantified the flooding depth and the soil texture with field samples, respectively, hydrological and edaphic predictors. We used the occurrence of the sampling areas in the geomorphological compartments of the Cuiabá River megafan as a geomorphological predictor and the geographic coordinates as a spatial predictor in order to analyze differences in species composition and beta-diversity in relation to these environmental and spatial predictors. We identified the influence of the flood pulse (i.e., macrohabitats, hydrological periods or flood depth) on the (1) dynamics of functional types (i.e., bud-bank type, photosynthetic pathway, life cycle) between the terrestrial and aquatic phase; (2) structure of communities, due to the relevance of both species turnover for beta diversity in both hydroperiods and of nestedness during the aquatic phase; and (3) biomass allocation, which tends to be greater in the belowground compartment and accumulated on the soil surface, up to 5 cm deepth. Our results contribute to the data gap that exists for grassland and wetland systems when compared to forests. We reinforce the vulnerability of these grasslands to disturbances that impact the soil due the relevance of bud- banks for vegetation recovery and the high stock of belowground biomass, be it organic matter or roots.