The intensification of agriculture and the role of isolated trees in the conservation of savanna ant assemblages outside protected areas

The destruction of natural habitats and the intensification of agriculture are considered the major threats to biodiversity conservation. Given the rapid expansion of agricultural frontiers in the areas of native vegetation in the Cerrado, it is imperative to know the capacity of conservation of the native fauna in agroecosystems. Thus, this study aims to determine how much of the natural biodiversity of ants is maintained in agroecosystems in the Cerrado region (a savanna biome), as well as determine whether the presence of trees in these agroecosystems adds some value to conservation of the ant fauna. Samples were collected in the city of Uberlândia (MG) and Campo Alegre de Goiás (GO) in two soybean fields and four pastures where there was a presence of isolated trees (Caryocar brasiliensis; popularly known as Pequizeiro) were present. Pitfall traps were placed in the tree crowns, on the soil surface and in the underground. To evaluateif the presence of trees increased the species richness at ground level, ground and underground traps were placed just below the tree crown and 30 meters away from any tree (deemed to be outside the influence of trees). In total more than 200,000 ants, distributed in 204 species, were collected. The presence of isolated trees significantly increased species richness regardless of the type of agroecosystem. This increase in richness was due primarily to an increase of arboreal species, although an increase in the number of species that forage and nest in the soil was also detected. The results also suggest that the intensification of agriculture has negative effects on the ant fauna. This is because pasture areas (which gradually are being replaced by monocultures, such as soybean plantations) have a more diverse ant fauna and a fauna more similar to that found in the native cerrado vegetation, than the soybean fields. Moreover, the presence of isolated trees (which caused an increase in local ant species richness) is much less frequent in soybean fields than in pastures. Overall, these results suggest that the maintenance of isolated trees and the adoption of other measures that increase the species richness of ants, not only improve the conservation value of agricultural lands but also may help to maintain the ecological services provided by this important insect group.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoMestre em Ecologia e Conservação de Recursos NaturaisA destruição dos hábitats naturais e a intensificação da agricultura são consideradas as maiores ameaças à conservação da biodiversidade. Dada a rápida expansão das fronteiras agrícolas sobre as áreas de vegetação nativa do Cerrado, é imperativo se conhecer a capacidade de conservação da fauna original nos agroecossistemas. Neste sentido, este estudo teve por objetivo determinar quanto da biodiversidade de formigas é mantida em agroecossistemas da região do Cerrado, assim como determinar se a presença de árvores nesses agroecossistemas agrega algum valor de conservação para a mirmecofauna. As coletas foram realizadas nos municípios de Uberlândia (MG) e Campo Alegre de Goiás (GO) em dois cultivos de soja e em quatro pastagens onde houvesse a presença de árvores isoladas da espécie Caryocar brasiliensis (popularmente conhecida como Pequizeiro). Foram instaladas armadilhas do tipo pitfall na copa das árvores, na superfície do solo e no subsolo. Para verificar se as árvores aumentavam a riqueza de espécies ao nível do solo, as armadilhas foram instaladas logo abaixo da copa das árvores e a 30 metros destas e de qualquer outra árvore (considerada área sem a influência de árvores). Ao todo foram coletadas mais de 200 mil formigas distribuídas em 204 espécies. A presença de árvores isoladas aumentou significativamente a riqueza de espécies independentemente do tipo de agroecossistema. Esse aumento na riqueza foi devido principalmente ao incremento de espécies arborícolas, apesar de também ocorrer um aumento de espécies que forrageiam e nidificam no solo. Os resultados sugerem também que a intensificação da agricultura tem efeitos negativos sobre a fauna de formigas. Isto porque as áreas de pastagem (as quais, gradativamente, estão sendo substituídas por monoculturas, como a da soja) têm uma fauna mais rica e mais similar àquela encontrada na vegetação nativa de cerrado do que os campos de soja. Além disto, a presença de árvores isoladas (as quais causam um incremento local na riqueza de espécies de formigas) é menos freqüente nos campos de soja do que nas pastagens. De forma geral, estes resultados sugerem que a manutenção de árvores isoladas e a adoção de outras medidas que aumentem a riqueza de espécies de formigas, não apenas ajudam a aumentar o valor de conservação das terras agrícolas mas também podem ajudar a manter os serviços ecológicos fornecidos por este importante grupo de insetos

Mudanças do uso da terra sobre a comunidade de formigas e a retenção dos serviços ecossistêmicos no Cerrado

Muitos estudos têm relatado que vivenciamos um período de extinção em massa, principalmente devido à expansão dos sistemas agrícolas. Aliado a isso, tem-se demonstrado que a diminuição na biodiversidade pode causar perda ou redução das funções do ecossistema, gerando problemas de diversas naturezas. Por isso nós buscamos explorar os efeitos da conversão de áreas nativas do Cerrado em sistemas agrícolas sobre a fauna de formigas. Para isso realizamos amostragens e experimentos que contemplaram 74 localidades diferentes no Distrito Federal. Os locais de coleta foram cultivos convencionais de soja, pastagens, áreas de agricultura orgânica e áreas com vegetação nativa de campo, cerrado stricto sensu e mata. Foram feitos 5.298 registros de formigas e encontradas 265 espécies. Constatamos que as pastagens e áreas de agricultura orgânica abrigam 61% e 56% da mirmecofauna nativa respectivamente, enquanto que as áreas de cultivo convencional de soja abrigam apenas 17% das espécies nativas de formigas. Detectamos que as espécies raras (i.e. com baixa frequência) foram as principais promotoras de diversidade de formigas no Cerrado, e potencialmente as mais ameaçadas de extinção local, devido à baixa densidade e raridade dentro dos agrossistemas. Quanto às funções do ecossistema desempenhadas pelas formigas, utilizamos uma abordagem experimental e encontramos que a remoção de biomassa de recursos que simulam organismos animais (sardinha) e atrativos vegetais (banana), na superfície do solo, está correlacionada à riqueza de formigas. Além disso, mostramos que nas áreas de produção orgânica de hortaliças as formigas predam mais do que o dobro de ovos do inseto praga Anticarsia gemmatalis (Lepidoptera: Noctuidae) que os outros predadores. Vimos também que os efeitos das formigas sobre as funções do ecossistema dependem da função do ecossistema avaliada, do tipo de uso da terra e da riqueza de formigas no local. Resumidamente encontramos que a expansão da agricultura reduz a diversidade de formigas, sendo esse efeito particularmente maior na soja. Concluímos que a perda dessa diversidade pode afetar negativamente funções e serviços do ecossistema e que medidas de conservação devem focar na proteção de múltiplas fitofisionomias nativas. __________________________________________________________________________________________________ ABSTRACTHuman activities, especially the expansion of agroecosystems, are appointed by studies as the mainly cause of extinction. The ecological consequences of biodiversity loss usually are the reduction of ecosystem functions. However, these responses vary according to the type of land-use change and the ecological setting. This study measured the impact of land-use type and ecosystem functions on the ant assemblage of Cerrado biome. Ant composition was assessed in 74 different locations in the Federal District (Brazil). The collected sites were conventional crops of soybeans, pastures, organic farms and native vegetation, including grassland, cerrado stricto sensu (savanna) and forests. We record 5,298 ants and 265 species. The pastures and organic farm hold 61% and 56% of the native ant fauna respectively, while soybean crop have only 17% of the native species of ants. We found that rare species (i.e. low frequency) were the main promoters of ant diversity in the Cerrado, and potentially the most threatened by local extinction due to low density and rarity in the agroecosystems. For measure functions performed by the ants, we use an experimental approach. We found that removing biomass resource simulating animal organisms (sardines) and vegetables attractive (banana) on the soil surface, is correlated with ant species richness. Furthermore, we show that ants prey more than twice folds the eggs of insect pest Anticarsia gemmatalis (Lepidoptera: Noctuidae) than the other predators in organic farms. Indicating that the effects on ecosystem functions, provided by ants are dependent to the: ecosystem function feature, the land-use type and ant richness. Overall, our results found that agricultural expansion reduces the ant diversity, particularly in soybeans crops, and can affect ecosystem functions. To mitigate the reduction in the ant assemblage, we recommend the conservation of multiple natural habitats