Floristic and biogeographical synthesis for the caatinga phytogeographical domain

Orientador: Fernando Roberto MartinsTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: Ignorado do ponto de vista dos estudos botânicos e da conservação durante a maior parte do século XX, o Domínio Fitogeográfico da Caatinga (DFC) foi reconhecido a partir das últimas duas décadas como uma região natural única, com vários endemismos e bem mais diversa floristicamente do que se assumiu no século passado. Com o recente aumento na produção de estudos florísticos e fitossociológicos no DFC, surge a oportunidade de produzir uma síntese geral para a região, avaliando quantas espécies já foram coletadas, suas frequências, quantas espécies devem existir, que tipos de ambientes dentro do domínio estão mais ou menos amostrados, além de mapear geograficamente áreas pouco estudadas. Esta tese, portanto, busca fazer uma síntese dos levantamentos florísticos e fitossociológicos e da diversidade vegetal para o domínio da Caatinga. Nós avaliamos a questão da similaridade florística entre diferentes ambientes utilizando técnicas de análise multivariada e comparamos pela primeira vez os diferentes subtipos de Caatinga não apenas florísticamente, mas também pelos seus espectros de formas de vida, mostrando que áreas em geologias cristalinas e sedimentares diferem tanto floristicamente quanto estruturalmente. Com isso, oferecemos aqui uma síntese geral de dados florísticos para o DFC, indo de uma síntese dos levantamentos, passando por uma síntese das espécies e chegando finalmente em uma síntese biogeográfica. Com isso, compilamos um volume considerável de literatura florística e fitossociológica antes dispersa na literatura e oferecemos um quadro geral sobre a diversidade vegetal do DFCAbstract: Overlooked during most of the twentieth century, the Caatinga Phytogeographical Domain (DFC) has been recognized in the last decades as a unique natural area with much more diversity and endemisms than previously assumed. We are experiencing in the last decades an increase in the publication of floristic and phytosociological studies for the DFC, what offers the opportunity to produce a synthesis for this region. We aimed at evaluating how many species have been collected, their frequency, how many species are expected to exists, and which environment types are more or less sampled. We also mapped which are the most overlooked geographical regions within the CPD. We thus seek to summarize the floristic and phytosociological surveys produced for Caatinga and to sumarize the plant diversity and biogeographical patterns for this region. We evaluate the issue of floristic similarity between different environment types within Caatinga using multivariate analysis and compared the floristic similarity among different subtypes of Caatinga. We also show that areas in crystalline and sedimentary terrains differ not only floristically but also structurally, with different lifeform spectra in each environment. We offer here a general overview of the plant divertity in the DFC, making a synthesis of the available surveys, a synthesis of the recorded species and finally a biogeographical synthesis. Thus, we sumarize here a considerable amount of floristic and phytosociological data scattered in the literature and offer a general overview for the Caatinga domainDoutoradoBiologia VegetalDoutor em Biologia Vegeta

A arborização alienígena de Fortaleza (nordeste do Brasil): observações qualitativas e um levantamento em dois bairros

Public tree planting is important for cities. It produces shadow, brings well-being for humans, and supports the urban fauna. But the cultivation of alien plants can also be responsible for the dissemination of exotic species. This paper aims to evaluate public tree planting in Fortaleza, Ceará state, in northeastern Brazil. From 2005 to 2009, qualitative observations on tree compositions were made. In 2006, a detailed inventory of all trees was carried out in two districts of Fortaleza. Jointly, 2075 individuals grew here. Most of the tree species planted in Fortaleza are aliens, some are even invasive. The massive use of exotic plants in Fortaleza has negative consequences for the environmental education. People do not know the regional native trees, and thus are not concerned about the local biodiversity conservation. In spite of the huge amounts of native species available for ornamental purposes in the Brazilian flora, the street trees of Fortaleza are overwhelmingly aliens.A arborização tem um papel importante nas cidades. Ela fornece sombra, traz bem-estar aos seres humanos e dá suporte para a fauna urbana. Mas o cultivo de plantas alienígenas também pode ser uma via de disseminação de espécies exóticas. A arborização da cidade de Fortaleza, estado do Ceará, foi avaliada. Este trabalho se baseou em observações qualitativas da arborização da cidade de 2005 até 2009 e no inventário da arborização de dois bairros em 2006. Estes, juntos, possuíam 2.075 árvores ou arbustos, dos quais a maioria das espécies e dos espécimes era exótica (alguns também invasores). O cultivo excessivo de exóticas na arborização tem como conseqüência, a desvalorização da flora nativa. A despeito da grande diversidade de espécies nativas disponíveis para cultivo ornamental na flora brasileira, a arborização de Fortaleza é essencialmente exótica. 

THE ALIEN STREET TREES OF FORTALEZA (NE BRAZIL): QUALITATIVE OBSERVATIONS AND THE INVENTORY OF TWO DISTRICTS

A arboriza\ue7\ue3o tem um papel importante nas cidades. Ela fornece sombra, traz bem-estar aos seres humanos e d\ue1 suporte para a fauna urbana. Mas o cultivo de plantas ex\uf3ticas tamb\ue9m pode ser uma via de dissemina\ue7\ue3o de esp\ue9cies invasoras. A arboriza\ue7\ue3o da cidade de Fortaleza, estado do Cear\ue1, foi avaliada. Este trabalho se baseou em observa\ue7\uf5es qualitativas da arboriza\ue7\ue3o da cidade de 2005 at\ue9 2009 e no invent\ue1rio da arboriza\ue7\ue3o de dois bairros em 2006. Estes, juntos, possu\uedam 2.075 \ue1rvores ou arbustos, dos quais a maioria das esp\ue9cies e dos esp\ue9cimes era ex\uf3tica (alguns tamb\ue9m invasores). O cultivo excessivo de ex\uf3ticas na arboriza\ue7\ue3o tem como consequ\ueancia a desvaloriza\ue7\ue3o da flora nativa. A despeito da grande diversidade de esp\ue9cies nativas dispon\uedveis para cultivo ornamental na flora brasileira, a arboriza\ue7\ue3o de Fortaleza \ue9 essencialmente ex\uf3tica.Public tree planting is important for cities. It produces shadow, brings well-being for humans, and supports the urban fauna. But the cultivation of exotic plants can also be responsible for dissemination of invasive species. This paper aims to evaluate public tree planting in Fortaleza, Cear\ue1 state, in northeastern Brazil. From 2005 to 2009, qualitative observations on tree composition in the city were made. In 2006, a detailed inventory of all public trees was carried out in two districts of Fortaleza. Jointly, 2075 individuals grew here. Most of the tree species planted in Fortaleza are aliens, some are even invasive. The massive use of exotic plants in Fortaleza has negative consequences for the environmental education. People do not know the regional native trees, and thus are not concerned about the local biodiversity conservation. In spite of the huge amounts of native species available for ornamental purposes in the Brazilian flora, the street trees of Fortaleza are overwhelmingly aliens

The role of edaphic environment and climate in structuring phylogenetic pattern in seasonally dry tropical plant communities

This study was made possible through the kind financial support of the São Paulo Research Foundation - http://fapesp.br/en (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo - Fapesp 2013/15280-9).Seasonally dry tropical plant formations (SDTF) are likely to exhibit phylogenetic clustering owing to niche conservatism driven by a strong environmental filter (water stress), but heterogeneous edaphic environments and life histories may result in heterogeneity in degree of phylogenetic clustering. We investigated phylogenetic patterns across ecological gradients related to water availability (edaphic environment and climate) in the Caatinga, a SDTF in Brazil. Caatinga is characterized by semiarid climate and three distinct edaphic environments – sedimentary, crystalline, and inselberg –representing a decreasing gradient in soil water availability. We used two measures of phylogenetic diversity: Net Relatedness Index based on the entire phylogeny among species present in a site, reflecting long-term diversification; and Nearest Taxon Index based on the tips of the phylogeny, reflecting more recent diversification. We also evaluated woody species in contrast to herbaceous species. The main climatic variable influencing phylogenetic pattern was precipitation in the driest quarter, particularly for herbaceous species, suggesting that environmental filtering related to minimal periods of precipitation is an important driver of Caatinga biodiversity, as one might expect for a SDTF. Woody species tended to show phylogenetic clustering whereas herbaceous species tended towards phylogenetic overdispersion. We also found phylogenetic clustering in two edaphic environments (sedimentary and crystalline) in contrast to phylogenetic overdispersion in the third (inselberg). We conclude that while niche conservatism is evident in phylogenetic clustering in the Caatinga, this is not a universal pattern likely due to heterogeneity in the degree of realized environmental filtering across edaphic environments. Thus, SDTF, in spite of a strong shared environmental filter, are potentially heterogeneous in phylogenetic structuring. Our results support the need for scientifically informed conservation strategies in the Caatinga and other SDTF regions that have not previously been prioritized for conservation in order to take into account this heterogeneity.Publisher PDFPeer reviewe

The Role Of Edaphic Environment And Climate In Structuring Phylogenetic Pattern In Seasonally Dry Tropical Plant Communities

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)Seasonally dry tropical plant formations (SDTF) are likely to exhibit phylogenetic clustering owing to niche conservatism driven by a strong environmental filter (water stress), but heterogeneous edaphic environments and life histories may result in heterogeneity in degree of phylogenetic clustering. We investigated phylogenetic patterns across ecological gradients related to water availability (edaphic environment and climate) in the Caatinga, a SDTF in Brazil. Caatinga is characterized by semiarid climate and three distinct edaphic environments - sedimentary, crystalline, and inselberg - representing a decreasing gradient in soil water availability. We used two measures of phylogenetic diversity: Net Relatedness Index based on the entire phylogeny among species present in a site, reflecting long-term diversification; and Nearest Taxon Index based on the tips of the phylogeny, reflecting more recent diversification. We also evaluated woody species in contrast to herbaceous species. The main climatic variable influencing phylogenetic pattern was precipitation in the driest quarter, particularly for herbaceous species, suggesting that environmental filtering related to minimal periods of precipitation is an important driver of Caatinga biodiversity, as one might expect for a SDTF. Woody species tended to show phylogenetic clustering whereas herbaceous species tended towards phylogenetic overdispersion. We also found phylogenetic clustering in two edaphic environments (sedimentary and crystalline) in contrast to phylogenetic overdispersion in the third (inselberg). We conclude that while niche conservatism is evident in phylogenetic clustering in the Caatinga, this is not a universal pattern likely due to heterogeneity in the degree of realized environmental filtering across edaphic environments. Thus, SDTF, in spite of a strong shared environmental filter, are potentially heterogeneous in phylogenetic structuring. Our results support the need for scientifically informed conservation strategies in the Caatinga and other SDTF regions that have not previously been prioritized for conservation in order to take into account this heterogeneity.103Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)FAPESP [2013/15280-9

Plantas dos espaços livres da Reitoria da Universidade de Fortaleza (UNIFOR), Ceará, Brasil

Cultivated plants may work as an educational tool, creating in humans a feeling of affection with nature, which may increase public’s support to conservation programs. However, most cultivated plants in Brazilian cities are exotics, reducing the role of street trees and gardens in environmental education. This study identified the plant species present in the open spaces of the rectory of Unifor. We recorded 93 species belonging to 41 families. Overall, 88% of the species were exotics and only 12% natives for the coastal region of Ceará. Nowadays, there is a majority of exotic species beeing grown, whereas the natives are underused. It would be interesting to introduce more native plants in the gardens of the rectory, to allow people to know the native plants of the coastal region of Ceará, so that the gardens of the area could be used as an instrument for environmental education.Plantas cultivadas podem servir à educação ambiental, gerando um sentimento de afeição das pessoas com a natureza e aumentando o suporte do público a ações de conservação. Entretanto, a maioria das espécies cultivadas nas cidades brasileiras é exótica, de modo que o papel da arborização e jardins na educação ambiental fica reduzido, pois a população não desenvolve vínculos afetivos com as plantas de sua própria região. Este trabalho inventariou as espécies presentes nos espaços livres da reitoria da Unifor (Fortaleza, região costeira do Ceará), verificando a proporção de espécies exóticas versus nativas. Foram registradas 93 espécies pertencentes a 41 famílias. No total, 88% das espécies foram exóticas e apenas 12% nativas para a região costeira do Ceará. Do modo como está implementado o paisagismo da reitoria da Unifor, há uma grande valorização de espécies exóticas, ao passo que as nativas ficam subaproveitadas. Seria interessante a introdução de mais plantas nativas nos jardins da reitoria, a fim de permitir às pessoas que circulam pelo local conhecer as plantas naturais da região costeira do Ceará, de modo que o paisagismo da área pudesse ser uma ferramenta para a educação ambiental do público

Fitossociologia da caatinga na Floresta Nacional de Açu, Estado do Rio Grande do Norte, Brasil e entorno: diversidade e biogeografia do componente lenhoso

The semiarid region of Rio Grande do Norte State in the Northeast region of Brazil can be divided into two main geoenvironmental units: Sertaneja Depression and Potiguar Sedimentary Basin. Although the flora of sandy sedimentary basins is usually different from that of crystalline terrains, part of the Potiguar Basin has stony paleo-alluvial deposits, with rolled pebbles, imposing different edaphic conditions to the species. The Floresta Nacional de Açu is located on a stretch of the edge of the Potiguar Basin with pebble deposits, which make the soil stony. The objective of this work was to characterize the phytosociological structure of the caatinga in Floresta Nacional de Açu and its surroundings and to understand the biogeographic links of the local flora with other areas of the Caatinga. We selected areas in the interior and surroundings of FLONA and sampled 1,500 woody individuals, belonging to 33 species. The biogeographical links show that the stony edge of the Potiguar Basin is closer to the flora of the crystalline terrains than to the sandy terrains of other sandy sedimentary basins.O semiárido do Estado do Rio Grande do Norte pode ser dividido em duas unidades geoambientais principais: Depressão Sertaneja e a Bacia Sedimentar Potiguar. Embora a flora das bacias sedimentares arenosas normalmente seja diferente daquela dos terrenos cristalinos, parte da Bacia Potiguar possui depósitos paleo-aluvionares pedregosos, com seixos rolados, impondo à flora condições edáficas diferentes. A Floresta Nacional de Açu está localizada em um trecho da borda da Bacia Potiguar com depósitos de seixos, que tornam o solo pedregoso. O objetivo deste trabalho foi caracterizar a estrutura fitossociológica da caatinga na FLONA e arredores e compreender os vínculos biogeográficos da flora local em relação a outras áreas da Caatinga. Selecionamos áreas no interior e arredores da FLONA e amostramos 1500 indivíduos lenhosos, pertencentes a 33 espécies. Os vínculos biogeográficos mostram que a borda pedregosa da Bacia Potiguar tem mais proximidade com a flora dos terrenos cristalinos do que com terrenos arenosos de outras bacias sedimentares arenosas

The fate of Holoregmia, a monospecific genus endemic to the Brazilian Caatinga, under different future climate scenarios

Background and aims – Climatic fluctuations during the Pleistocene altered the distribution of many species and even entire biomes, allowing some species to increase their range while others underwent reductions. Recent and ongoing anthropogenic climate change is altering climatic patterns very rapidly and is likely to impact species’ distributions over shorter timescales than previous natural fluctuations. Therefore, we aimed to understand how Pleistocene and Holocene climatic fluctuations might have shaped the current distribution of Holoregmia and explore its expected distribution under future climate scenarios. Material and methods – We modelled the potential distribution of Holoregmia viscida (Martyniaceae), a monospecific plant genus endemic to the semi-arid Caatinga Domain in Brazil. We used an ensemble approach to model suitable areas for Holoregmia under present conditions, Paleoclimatic scenarios, and global warming scenarios in 2050 and 2090. Key results – Holocene climates in most Caatinga were too humid for Holoregmia, which restricted its suitable areas to the southern Caatinga, similar to its current distribution. However, under global warming scenarios, the Caatinga is expected to become too dry for this lineage, resulting in a steady decline in the area suitable for Holoregmia and even its possible extinction under the most pessimistic scenario modelled. Conclusion – The predicted extinction of the ancient and highly specialized Holoregmia viscida highlights the possible consequences of climate change for some species of endemic Caatinga flora. Invaluable phylogenetic diversity may be lost in the coming decades, representing millions of years of unique evolutionary history and consequent loss of evolutionary potential to adapt to future environmental changes in semi-arid environments

Estrutura e bioinvasÃo de um fragmento de cerrado sobre os tabuleiros prÃ-litorÃneos na zona urbana de Fortaleza, CearÃ

O crescimento urbano promove a destruiÃÃo e fragmentaÃÃo de ecossistemas, alÃm da introduÃÃo de grande nÃmero de espÃcies exÃticas. Parte destas espÃcies exÃticas tornamse invasoras e podem gerar impactos para a biodiversidade nativa. Fragmentos de vegetaÃÃo nas zonas urbanas sofrem invasÃes biolÃgicas, que se acumulam com o passar do tempo e modificam a estrutura e a composiÃÃo dos ecossistemas. Estudos sobre bioinvasÃo mostram que as bordas sÃo o habitat preferencial para a colonizaÃÃo por espÃcies adaptadas a distÃrbios. Assim, o objetivo deste trabalho foi verificar se as bordas de um fragmento de vegetaÃÃo localizado em uma matriz urbana sÃo mais susceptÃveis à bioinvasÃo do que o seu interior. Um fragmento de vegetaÃÃo savÃnica (cerrado) localizado sobre os tabuleiros prÃlitorÃneos na cidade de Fortaleza, CearÃ, foi selecionado para este estudo. Parcelas em transecto (Belt transect) foram estabelecidas no sentido borda-interior do fragmento de vegetaÃÃo, onde todos os indivÃduos lenhosos (exceto cipÃs) com PNS igual ou superior a 9cm foram inventariados. Coletas assistemÃticas das espÃcies tambÃm foram realizadas a fim de elaborar a lista florÃstica da Ãrea. Foram registradas 143 espÃcies vegetais no fragmento de cerrado, pertencentes a 58 famÃlias. Fabaceae foi a famÃlia de maior riqueza (27 espÃcies), seguida de Rubiaceae (oito espÃcies), Poaceae (oito espÃcies â trÃs exÃticas), Convolvulaceae (sete espÃcies), Malvaceae (seis espÃcies) e Myrtaceae (seis espÃcies â uma exÃtica). A densidade da comunidade foi de 1218 ind./ha e a Ãrea basal 7,34 m2/ha. A altura mÃdia das espÃcies amostradas foi 2,53 m  1,29 m (64% dos indivÃduos tem menos de 3 m) e o diÃmetro mÃdio foi 6,68 cm  5,67 cm (64% dos indivÃduos tem menos de 6 cm). A flora do fragmento de cerrado estudado consiste na associaÃÃo de espÃcies tÃpicas do cerrado do Brasil central com espÃcies comuns nos tabuleiros prÃ-litorÃneos, mas que nÃo ocorrem nos cerrados centrais. A densidade e a Ãrea basal da comunidade estudada foi baixa, mas dentro da amplitude registrada para o cerrado sensu stricto. Dos 1218 indivÃduos lenhosos amostrados, quais apenas quatro (pertencentes a duas espÃcies) sÃo exÃticos. A densidade e a frequÃncia de exÃticas lenhosas foi baixa (quatro indivÃduos em duas parcelas), de modo a nÃo permitir distinÃÃo quanto à intensidade da bioinvasÃo no ambiente de borda versus interior. Dada a singularidade da Ãrea estudada, que se constitui uma mancha de cerrado sobre os tabuleiros prÃ-litorÃneos na zona urbana de Fortaleza, CearÃ, recomenda-se que o fragmento de vegetaÃÃo seja convertido em uma UC municipal