Padrões de diversidade de comunidades campestres do sudeste da América do Sul : uma abordagem filogenética

Abstract

Understanding how ecological and evolutionary processes act is essential to understand global patterns of diversity and to predict their variations in face of climate change and anthropic processes such as biological invasions. Ecological processes involve the dispersion and relationship of organisms with abiotic and biotic factors. Evolutionary processes influence the history of organisms through speciation/extinction rates and geological events. Phylogeny can be incorporated into ecological studies as an evolutionary approach, making a connection between past and present, indicating possible historical and evolutionary explanations in the observed patterns. In this thesis I present the results of a large-scale survey on the grassland biodiversity of southeastern South America using the Transcampos database, built by a joint effort of researchers from Brazil, Argentina and Uruguay. In the first chapter, I aimed to understand the relationships between alpha phylogenetic diversity and present ecological conditions (climatic and edaphic factors), historical climate stability and human impact. I showed that present and past environmental factors influence the patterns of phylogenetic diversity of grassland communities in South America. Areas with higher historical temperature stability and areas with lower minimum temperature hosted communities with pattern of phylogenetic clustering. In the second chapter, I investigated environmental factors driving the beta phylogenetic diversity through distribution patterns of grass clades and functional groups. The contribution of C3 species increased towards south and in colder areas with higher historical temperature stability, reflecting lineages have specialized and radiated in cold environments. The information presented in this thesis helps us understand a little more about the evolutionary history of grassland vegetation, but also adds insights into the use of phylogenetic information to investigate the factors that originated and maintained the observed diversity patterns.

Compreender como processos ecológicos e evolutivos atuam é fundamental para entender os padrões globais de diversidade e para prever suas variações ante mudanças climáticas e processos antrópicos como invasões biológicas. Processos ecológicos envolvem a dispersão e a relação dos organismos com fatores abióticos e bióticos. Processos evolutivos influenciam a história dos organismos através das taxas de especiação/extinção e eventos geológicos. A filogenia pode ser incorporada a estudos ecológicos como uma abordagem evolutiva, fazendo uma ligação entre passado e presente que indique possíveis explicações históricas e evolutivas nos padrões observados. Nesta tese, apresento resultados de uma pesquisa em ampla escala sobre a biodiversidade dos campos do sudeste da América do Sul a partir da base de dados Transcampos, construída por um esforço conjunto de pesquisadores brasileiros, argentinos e uruguaios. No primeiro capítulo, busquei entender as relações entre diversidade filogenética alfa e as condições ecológicas do presente (fatores climáticos e edáficos), estabilidade climática histórica e impacto humano. Demonstrei que fatores ambientais do presente e do passado influenciam os padrões de diversidade filogenética de comunidades campestres da América do Sul. Áreas de maior estabilidade histórica da temperatura e áreas com menor temperatura mínima apresentaram comunidades com padrão de agrupamento filogenético. No segundo capítulo, investiguei os fatores que determinam os padrões de diversidade filogenética beta através da distribuição de clados e grupos funcionais de gramíneas. A contribuição de espécies C3 aumenta em direção sul e em áreas mais frias com maior estabilidade histórica de temperatura, refletindo linhagens que se especializaram e irradiaram em ambientes frios. As informações apresentadas nessa tese nos ajudam a entender um pouco mais da história evolutiva da vegetação campestre, mas também adicionam percepções sobre o uso de informações filogenéticas para investigar os fatores que originaram e mantiveram os padrões de diversidade observados.