Ecologia funcional de uma metacomunidade de formigas no Bioma Pampa

Abstract

This thesis investigates the functional structure of an ant metacommunity in South 3 Brazil grasslands, specifically in the Pampa biome, providing a detailed exploration of the roles of functional traits, environmental filters, and ecological dominance patterns. The first chapter examines the impact of environmental variables at the microhabitat scale on the functional structure of these myrmecological communities. Traits such as Weber length, relative femur length, and head shape were utilized in this study, which employed pitfall traps to sample ants in a natural grassland area of 160 hectares under grazing management. Despite the expectation that environmental filters would influence the functional diversity of ant communities, the results reveal a limited influence of abiotic factors (i.e., hydrological condition, bare soil) and structural factors (grazing intensity) that comprised the descriptors of the local environmental gradient. However, Eryngium horridum, an important species for grassland vegetation structure, is positively correlated with functional diversity at this scale, a correlation known to be related to an increase in resource diversity due to the overlaid leaf disposition of its vegetative parts. This underscores the importance of environmental filtering for the functional structure of the myrmecofauna at the microhabitat scale. These processes are directly related to niche availability and resource acquisition strategies during community assembly, affecting traits such as head shape. This dynamic seems to be modulated by the permanent nature of the environmental descriptors, which seem to prevail over more transient factors, such as plant species richness. The second chapter introduces a novel methodology to infer relationships between functional traits and community assembly without direct measurement of environmental or biotic factors involved in the process. Testing this method on the present ant metacommunity, the study measures the correlation between species composition based on co-occurrence probabilities and species composition based on functional similarities. The head shape of ants configures an important trait for the community assembly at the microhabitat scale, in consonance with the results obtained in Chapter I. This methodology provides a useful tool, especially for communities with limited information on the ecology of the local ant fauna, offering a starting point to identify key-traits involved in the community assembly process. The final chapter addresses the concept of ecological dominance in this metacommunity. Considering dominance as the proportion of species biomass in the metacommunity, the study goes beyond the traditional framework of competition-based dominance hierarchies, typically assessed by observing interactions at baits. Investigating the correlation between dominance and functional traits, the research reveals a trait-hierarchy among ant species based on the femur length. The study also explores the influence of functional traits on species interactions, revealing that, once environmental effects are controlled, the measured functional traits do not exert a direct impact on species associations. Instead, the significance of correlations between conditional occurrence probabilities of ants is positively related to the dominance phenomenon, where more dominant ants establish more significant relationships on average, interacting each other more than subordinate species. Thus, the results suggest that dominance is more related to trait-environment relationships than to direct interactions between species. In conclusion, this thesis represents a significant contribution to the field of myrmecology, expanding our understanding of the relationships between environmental factors, functional traits, and dominance patterns in the structuring of ant communities in the South Brazil Grasslands.

Esta tese investiga a estrutura funcional de uma metacomunidade de formigas nos Campos Sulinos, mais especificamente no bioma Pampa, explorando detalhadamente o papel dos atributos funcionais, filtros ambientais e padrões de dominância ecológica. O primeiro capítulo explora o impacto de variáveis ambientais na escala de micro-habitat sobre a estrutura funcional dessas comunidades de formigas. Para isso, utilizaram-se atributos como a distância de Weber, o comprimento relativo do fêmur e o formato da cabeça. O estudo utilizou armadilhas de queda para amostrar formigas em uma área de 160 hectares de campos naturais sob manejo pastoril. Os dados coletados a partir dessas armadilhas foram utilizados em todos os capítulos subsequentes. Apesar da expectativa de que os filtros ambientais influenciassem a média e diversidade funcional das comunidades de formigas, os resultados revelam uma influência limitada de fatores abióticos (i.e., condição hidrológica, frequência de solo exposto) e estruturais (intensidade de pastejo) que compunham os descritores do gradiente ambiental local. Entretanto, Eryngium horridum, uma espécie importante para a estrutura da vegetação campestre, está positivamente correlacionada à diversidade funcional nessa escala, conhecidamente relacionado ao aumento na diversidade de recursos devido à disposição das folhas de sua parte vegetativa. Isso destaca a importância dos processos de filtro ambiental para a estrutura funcional da mirmecofauna na escala de micro-habitat. Esses processos estão diretamente relacionados à disponibilidade de nicho e às estratégias de obtenção de recursos durante a estruturação dessas comunidades, afetando atributos como o formato da cabeça. Essa dinâmica é modulada pelo caráter permanente dos descritores ambientais, que parecem se sobressair em relação àqueles de caráter mais transitório, como a riqueza de espécies de plantas. O segundo capítulo introduz uma metodologia inovadora para inferir as relações entre atributos funcionais e a estruturação de comunidades sem a medição direta de fatores ambientais ou bióticos envolvidos no processo. Testando esse método na presente metacomunidade de formigas, o estudo mede a correlação entre a composição de espécies com base em probabilidades de co-ocorrência e a composição de espécies com base em similaridades funcionais. A forma da cabeça das formigas é identificada como um atributo importante para a estruturação dessas comunidades em escala de micro-habitat, corroborando com os resultados obtidos no capítulo I. Essa metodologia oferece uma ferramenta útil, em especial para comunidades onde há informações limitadas sobre a ecologia da mirmecofauna local, proporcionando um ponto de partida para identificar atributos-chave envolvidos no processo de estruturação de comunidades. O terceiro, e último, capítulo aborda o conceito de dominância ecológica nessa metacomunidade. Considerando a dominância como a proporção de biomassa das espécies na metacomunidade, o estudo vai além do tradicional panorama baseado em competição na construção das hierarquias de dominância, usualmente aferidas via observação de interações em iscas. Investigando a correlação entre dominância e atributos funcionais, a pesquisa revela uma hierarquia funcional entre as espécies de formigas baseadas no atributo de comprimento do fêmur. O estudo também explora a influência dos atributos funcionais nas interações entre espécies, revelando que, uma vez controlados os efeitos do ambiente ambientais, os atributos funcionais medidos não exercem um impacto direto nas associações entre espécies. Em vez disso, a significância das correlações entre as probabilidades condicionais de ocorrência de formigas está positivamente relacionada ao fenômeno da dominância, onde formigas mais dominantes estabelecem relações mais significativas em média, interagindo mais do que espécies subordinadas. Dessa forma, os resultados sugerem que a dominância está mais relacionada às relações atributo-ambiente e não às interações diretas entre espécies. Em conclusão, esta tese representa uma contribuição significativa para o campo da mirmecologia, ampliando o entendimento sobre as relações entre fatores ambientais, atributos funcionais e padrões de dominância na estruturação de comunidades de formigas nos Campos Sulinos.