Publicação

Modeling lichen communities : ecological key factors in a changing environment

Detalhes bibliográficos
Resumo:	O fenómeno das alterações globais influencia o funcionamento de muitos dos sistemas planetários. Embora os factores ambientais associados a esse fenómeno funcionem numa escala global, os seus efeitos nos ecossistemas têm de ser estudados localmente. Este estudo é complexo não só pela necessidade de obter informação com uma elevada resolução espacial, mas também pela dificuldade de estarmos a trabalhar com diferentes escalas espaciais de análise e potenciais interacções entre os factores ambientais. Embora as medidas fisico-químicas tenham de ser usadas para determinar as variações dos factores ambientais, não é possível ter um número de estações adequado, de modo a obter uma monitorização espacial de possíveis alterações ambientais, especialmente quando o momento ou mesmo a presença de um determinado factor ambiental não são conhecidas. Para além disto, as medidas fisico-químicas não podem mostrar directamente que uma alteração ambiental causou um efeito biológico. A utilização de indicadores ecológicos pode ajudar a eliminar estas limitações, ajudando na identificação das áreas críticas sobre a influência dos factores associados às alterações globais, de modo a diminuir o seu impacto e determinar as prioridades para acções de gestão. O objectivo geral desta tese é fornecer um enquadramento geral para a utilização da diversidade de líquenes como indicadores ecológicos integradores de mudanças ambientais em ecossistemas Mediterrânicos. Isto foi feito através da análise das respostas da comunidade liquénica a factores ambientais, de modo a seleccionar variáveis-liquénicas como potenciais indicadores ecológicos. Esses indicadores foram depois modelados contra os factores ambientais chave, incluindo os associados às alterações globais (eutrofização, clima e poluição atmosférica). Para isso foi utilizada uma análise espacialmente explícita, de forma a desagregar/discriminar as respostas das comunidades liquénicas a múltiplos factores ambientais. Por último os indicadores ecológicos foram aplicados na monitorização dos ecossistemas mediterrânicos num ambiente em mudança. Os factores ambientais funcionam a diferentes escalas espaciais, estando muitas vezes sobrepostos em algumas áreas. De foram a utilizar líquenes como indicadores ecológicos da influência simultânea de múltiplos factores ambientais, é necessária uma análise espacial explícita, o que foi feito no sub-capítulo 2.1. Deste modo, foi demonstrado que os líquenes respondem a factores ambientais que funcionam a diferentes escalas espaciais, e que cada factor teve uma distância de influência própria, o que se deveu aos diferentes padrões de dispersão de poluentes. Neste capítulo foi salientada a importância de uma análise espacial explícita para interpretar as relações entre as alterações das variáveis-liquénicas e os factores ambientais associados. Para além de uma análise espacial, as variáveis-liquénicas baseadas na diversidade funcional são ferramentas promissoras como indicadores ecológicos, especialmente se puderem ser usadas para desagregar a influência de múltiplos factores ambientais. A resposta das espécies de líquenes a factores ambientais chave foi estudada no sub-capítulo 2.2 onde se demonstrou que essa resposta dependeu das características funcionais das espécies, permitindo a definição de grupos de espécies em dois grupos funcionais. Este capítulo mostrou que os dois grupos-funcionais de líquenes podem ser o elo entre uma resposta ecofisiológica conhecida e os factores ambientais que a provocam, destacando as enormes vantagens ao considerar grupos-funcionais como indicadores ecológicos, em comparação com a riqueza específica. No capítulo 3, dois grupos funcionais de líquenes foram estudados num gradiente espacial de alterações micro-climáticas. Um mapa mostrando os efeitos das alterações microclimáticas pôde assim ser feito com uma elevada resolução espacial. O período chave em que as alterações micro-climáticas têm maior efeito nas comunidades liquénicas foi abordado, tendo em consideração as características associadas a cada um dos grupos funcionais. Uma vez que a maioria dos ecossistemas Mediterrânicos não são naturais, mas sim áreas semi-naturais com baixa intensidade de uso do solo, e há um profundo desconhecimento deste tipo de impacte, foi importante determinar qual a influência desta baixa intensidade de uso do solo nos líquenes. Isto foi feito no capítulo 4, onde a influência de uma baixa intensidade do uso do solo nos líquenes foi estudada num montado tradicionalmente gerido. Os resultados mostraram que os dois grupos funcionais responderam ao gradiente de intensidade de uso do solo, com as espécies sensíveis à eutrofização a diminuírem em abundância, enquanto as espécies tolerantes à eutrofização aumentaram. É importante salientar que a intensidade de uso do solo foi suficientemente baixa para que as espécies sensíveis à eutrofização não diminuíssem em riqueza, mostrando a capacidade da gestão tradicional do montado em manter um alto nível de riqueza de espécies. Um dos factores ambientais que influenciaram os líquenes em todos os capítulos anteriores foi a actividade agrícola. A maioria dos efeitos das actividades agrícolas na biodiversidade dos ecossistemas terrestres é devida aos efeitos da amónia atmosférica (NH3), embora os efeitos isolados deste poluente atmosférico nos líquenes não seja bem conhecido, especialmente em ecossistemas Mediterrânicos. Isso foi estudado no capítulo 5, num montado sob a influência de uma fonte isolada de NH3 (uma vacaria). A maioria das alterações nas espécies de líquenes e grupos funcionais foram explicadas pelas concentrações de NH3 atmosférica, medida directamente por deposímetros físicos. Desta forma foi possível mapear com um elevado detalhe as áreas de diferente impacte da NH3 atmosférica no montado. A classificação das espécies em grupos funcionais, baseada no conhecimento de peritos, pôde ser pela primeira vez testada em ecossistemas mediterrânicos num gradiente de concentrações de NH3 atmosférica. Utilizando a relação obtida no capítulo anterior, onde a NH3 atmosférica explicou a maioria das alterações das comunidades liquénicas (cap.05) foi possível calcular o nível-crítico de NH3 atmosférica, o que foi também conseguido pela primeira vez em ecossistemas Mediterrânicos. Neste estudo foram testadas diversas variáveis-liquénicas, incluindo a diversidade total e funcional, no capítulo 6. Os níveis críticos encontrados variaram entre 1 e 2 g m-3, o que contribuiu para a proposta de revisão dos níveis críticos na Europa, anteriormente fixados em 8 g m-3. Uma vez que, num contexto de múltiplos factores ambientais, existem factores que potencialmente podem causar a mesma resposta nos líquenes, uma outra estratégia para a utilização de líquenes como indicadores ecológicos foi utilizada. Deste modo, no capítulo 7 foi possível relacionar o azoto total medido nos líquenes com as emissões de NH3 atmosférica estimadas de duas formas diferentes a uma escala regional. Os resultados mostraram que as concentrações de azoto nos talos liquénicos estavam significativamente relacionadas com as emissões de NH3 atmosférica estimadas. Para além disto foram utilizadas as ferramentas de análise espacial desenvolvidas anteriormente para mapear as áreas do território em risco devido ao potencial impacto da NH3 atmosférica, em especial dentro da rede Natura 2000. Finalmente, o objectivo no capítulo 8 foi o de aplicar o conhecimento obtido nos capítulos anteriores, numa região muito mais complexa e heterogénea, com diferentes tipos de uso do solo e múltiplas fontes de poluição. Utilizando uma análise espacial explícita, foi possível individualizar as áreas de impacte de vários factores ambientais e dos poluentes associados, possibilitando assim a determinação dee uma escala espacial para cada um dos factores estudados. Isto permitiu desagregar os efeitos de múltiplos factores ambientais e apoiar o uso de líquenes como indicadores de alterações ambientais num ambiente complexo e com múltiplas fontes de contaminação. No capítulo 9 foi apresentada uma discussão geral, integrando os resultados dos capítulos anteriores, em especial no que se refere à utilização de líquenes como indicadores ecológicos e dos efeitos associados aos factores das alterações globais num contexto Mediterrânico. Ao longo deste trabalho foi demonstrado que os líquenes responderam a um elevado número de factores ambientais, e a uma escala larga de intensidades. Por tudo isto, foi possível reafirmar o valor dos líquenes como indicadores ecológicos e demonstrar o seu valor único como integradores universais de largo espectro das alterações ambientais. A utilização de medidas de abundância como o LDV (Lichen Diversity Value) foi preferível às medidas de riqueza específica, sempre que os factores ambientais eram de baixa intensidade. Um resultado fundamental deste trabalho foi a demonstração de que a diversidade funcional é uma medida complementar às medidas de diversidade total, porque espécies diferentes podem ter respostas opostas ao mesmo factor ambiental, tal como foi mostrado para a amónia atmosférica. Algumas estratégias inovadoras foram utilizadas para desagregar o efeito de múltiplos factores ambientais nos líquenes, permitindo realçar os efeitos dos factores ambientais que pretendíamos estudar. Uma dessas estratégias envolveu a manutenção de efeito constante dos factores ambientais sem interesse para o estudo, fazendo com que o seu efeito nos líquenes fosse homogéneo em toda a área estudada. Outra estratégia foi a utilização da diversidade funcional, que mostrou ser um indicador ecológico robusto e preciso. Para uma melhor identificação da origem das causas das alterações das variáveis-liquénicas, o uso do solo na vizinhança dos locais de amostragem foi também utilizado. Finalmente, através da medição da concentração de poluentes acumulados nos líquenes foi possível localizar as fontes poluidoras. Uma análise espacial explícita mostrou que os líquenes são influenciados por múltiplos factores que funcionam no mesmo território a diferentes escalas espaciais, o que foi relacionado com o tamanho das partículas/poluentes que são dispersos por cada tipo de uso do solo. Desta forma foi possível interpretar mais correctamente relação entre as alterações das variáveis-liquénicas e os factores ambienteis associados. Tendo em conta os resultados obtidos, foi possível mapear com confiança estatística, as áreas em risco devido à eutrofização, poluição atmosférica e alterações micro-climáticas. Outras aplicações poderão incluir o uso de líquenes como indicadores precoces de transições críticas nos ecossistemas, bem como a utilização de líquenes como indicadores universais das alterações ambientais.
Autores principais:	Lopes, Pedro António Pinho, 1976-
Assunto:	Alterações ambientais globais Indicadores ecológicos Líquenes Análise espacial Teses de doutoramento - 2010
Ano:	2010
País:	Portugal
Tipo de documento:	tese de doutoramento
Tipo de acesso:	acesso aberto
Instituição associada:	Universidade de Lisboa
Idioma:	inglês
Origem:	Repositório da Universidade de Lisboa

Descrição
Resumo:	O fenómeno das alterações globais influencia o funcionamento de muitos dos sistemas planetários. Embora os factores ambientais associados a esse fenómeno funcionem numa escala global, os seus efeitos nos ecossistemas têm de ser estudados localmente. Este estudo é complexo não só pela necessidade de obter informação com uma elevada resolução espacial, mas também pela dificuldade de estarmos a trabalhar com diferentes escalas espaciais de análise e potenciais interacções entre os factores ambientais. Embora as medidas fisico-químicas tenham de ser usadas para determinar as variações dos factores ambientais, não é possível ter um número de estações adequado, de modo a obter uma monitorização espacial de possíveis alterações ambientais, especialmente quando o momento ou mesmo a presença de um determinado factor ambiental não são conhecidas. Para além disto, as medidas fisico-químicas não podem mostrar directamente que uma alteração ambiental causou um efeito biológico. A utilização de indicadores ecológicos pode ajudar a eliminar estas limitações, ajudando na identificação das áreas críticas sobre a influência dos factores associados às alterações globais, de modo a diminuir o seu impacto e determinar as prioridades para acções de gestão. O objectivo geral desta tese é fornecer um enquadramento geral para a utilização da diversidade de líquenes como indicadores ecológicos integradores de mudanças ambientais em ecossistemas Mediterrânicos. Isto foi feito através da análise das respostas da comunidade liquénica a factores ambientais, de modo a seleccionar variáveis-liquénicas como potenciais indicadores ecológicos. Esses indicadores foram depois modelados contra os factores ambientais chave, incluindo os associados às alterações globais (eutrofização, clima e poluição atmosférica). Para isso foi utilizada uma análise espacialmente explícita, de forma a desagregar/discriminar as respostas das comunidades liquénicas a múltiplos factores ambientais. Por último os indicadores ecológicos foram aplicados na monitorização dos ecossistemas mediterrânicos num ambiente em mudança. Os factores ambientais funcionam a diferentes escalas espaciais, estando muitas vezes sobrepostos em algumas áreas. De foram a utilizar líquenes como indicadores ecológicos da influência simultânea de múltiplos factores ambientais, é necessária uma análise espacial explícita, o que foi feito no sub-capítulo 2.1. Deste modo, foi demonstrado que os líquenes respondem a factores ambientais que funcionam a diferentes escalas espaciais, e que cada factor teve uma distância de influência própria, o que se deveu aos diferentes padrões de dispersão de poluentes. Neste capítulo foi salientada a importância de uma análise espacial explícita para interpretar as relações entre as alterações das variáveis-liquénicas e os factores ambientais associados. Para além de uma análise espacial, as variáveis-liquénicas baseadas na diversidade funcional são ferramentas promissoras como indicadores ecológicos, especialmente se puderem ser usadas para desagregar a influência de múltiplos factores ambientais. A resposta das espécies de líquenes a factores ambientais chave foi estudada no sub-capítulo 2.2 onde se demonstrou que essa resposta dependeu das características funcionais das espécies, permitindo a definição de grupos de espécies em dois grupos funcionais. Este capítulo mostrou que os dois grupos-funcionais de líquenes podem ser o elo entre uma resposta ecofisiológica conhecida e os factores ambientais que a provocam, destacando as enormes vantagens ao considerar grupos-funcionais como indicadores ecológicos, em comparação com a riqueza específica. No capítulo 3, dois grupos funcionais de líquenes foram estudados num gradiente espacial de alterações micro-climáticas. Um mapa mostrando os efeitos das alterações microclimáticas pôde assim ser feito com uma elevada resolução espacial. O período chave em que as alterações micro-climáticas têm maior efeito nas comunidades liquénicas foi abordado, tendo em consideração as características associadas a cada um dos grupos funcionais. Uma vez que a maioria dos ecossistemas Mediterrânicos não são naturais, mas sim áreas semi-naturais com baixa intensidade de uso do solo, e há um profundo desconhecimento deste tipo de impacte, foi importante determinar qual a influência desta baixa intensidade de uso do solo nos líquenes. Isto foi feito no capítulo 4, onde a influência de uma baixa intensidade do uso do solo nos líquenes foi estudada num montado tradicionalmente gerido. Os resultados mostraram que os dois grupos funcionais responderam ao gradiente de intensidade de uso do solo, com as espécies sensíveis à eutrofização a diminuírem em abundância, enquanto as espécies tolerantes à eutrofização aumentaram. É importante salientar que a intensidade de uso do solo foi suficientemente baixa para que as espécies sensíveis à eutrofização não diminuíssem em riqueza, mostrando a capacidade da gestão tradicional do montado em manter um alto nível de riqueza de espécies. Um dos factores ambientais que influenciaram os líquenes em todos os capítulos anteriores foi a actividade agrícola. A maioria dos efeitos das actividades agrícolas na biodiversidade dos ecossistemas terrestres é devida aos efeitos da amónia atmosférica (NH3), embora os efeitos isolados deste poluente atmosférico nos líquenes não seja bem conhecido, especialmente em ecossistemas Mediterrânicos. Isso foi estudado no capítulo 5, num montado sob a influência de uma fonte isolada de NH3 (uma vacaria). A maioria das alterações nas espécies de líquenes e grupos funcionais foram explicadas pelas concentrações de NH3 atmosférica, medida directamente por deposímetros físicos. Desta forma foi possível mapear com um elevado detalhe as áreas de diferente impacte da NH3 atmosférica no montado. A classificação das espécies em grupos funcionais, baseada no conhecimento de peritos, pôde ser pela primeira vez testada em ecossistemas mediterrânicos num gradiente de concentrações de NH3 atmosférica. Utilizando a relação obtida no capítulo anterior, onde a NH3 atmosférica explicou a maioria das alterações das comunidades liquénicas (cap.05) foi possível calcular o nível-crítico de NH3 atmosférica, o que foi também conseguido pela primeira vez em ecossistemas Mediterrânicos. Neste estudo foram testadas diversas variáveis-liquénicas, incluindo a diversidade total e funcional, no capítulo 6. Os níveis críticos encontrados variaram entre 1 e 2 g m-3, o que contribuiu para a proposta de revisão dos níveis críticos na Europa, anteriormente fixados em 8 g m-3. Uma vez que, num contexto de múltiplos factores ambientais, existem factores que potencialmente podem causar a mesma resposta nos líquenes, uma outra estratégia para a utilização de líquenes como indicadores ecológicos foi utilizada. Deste modo, no capítulo 7 foi possível relacionar o azoto total medido nos líquenes com as emissões de NH3 atmosférica estimadas de duas formas diferentes a uma escala regional. Os resultados mostraram que as concentrações de azoto nos talos liquénicos estavam significativamente relacionadas com as emissões de NH3 atmosférica estimadas. Para além disto foram utilizadas as ferramentas de análise espacial desenvolvidas anteriormente para mapear as áreas do território em risco devido ao potencial impacto da NH3 atmosférica, em especial dentro da rede Natura 2000. Finalmente, o objectivo no capítulo 8 foi o de aplicar o conhecimento obtido nos capítulos anteriores, numa região muito mais complexa e heterogénea, com diferentes tipos de uso do solo e múltiplas fontes de poluição. Utilizando uma análise espacial explícita, foi possível individualizar as áreas de impacte de vários factores ambientais e dos poluentes associados, possibilitando assim a determinação dee uma escala espacial para cada um dos factores estudados. Isto permitiu desagregar os efeitos de múltiplos factores ambientais e apoiar o uso de líquenes como indicadores de alterações ambientais num ambiente complexo e com múltiplas fontes de contaminação. No capítulo 9 foi apresentada uma discussão geral, integrando os resultados dos capítulos anteriores, em especial no que se refere à utilização de líquenes como indicadores ecológicos e dos efeitos associados aos factores das alterações globais num contexto Mediterrânico. Ao longo deste trabalho foi demonstrado que os líquenes responderam a um elevado número de factores ambientais, e a uma escala larga de intensidades. Por tudo isto, foi possível reafirmar o valor dos líquenes como indicadores ecológicos e demonstrar o seu valor único como integradores universais de largo espectro das alterações ambientais. A utilização de medidas de abundância como o LDV (Lichen Diversity Value) foi preferível às medidas de riqueza específica, sempre que os factores ambientais eram de baixa intensidade. Um resultado fundamental deste trabalho foi a demonstração de que a diversidade funcional é uma medida complementar às medidas de diversidade total, porque espécies diferentes podem ter respostas opostas ao mesmo factor ambiental, tal como foi mostrado para a amónia atmosférica. Algumas estratégias inovadoras foram utilizadas para desagregar o efeito de múltiplos factores ambientais nos líquenes, permitindo realçar os efeitos dos factores ambientais que pretendíamos estudar. Uma dessas estratégias envolveu a manutenção de efeito constante dos factores ambientais sem interesse para o estudo, fazendo com que o seu efeito nos líquenes fosse homogéneo em toda a área estudada. Outra estratégia foi a utilização da diversidade funcional, que mostrou ser um indicador ecológico robusto e preciso. Para uma melhor identificação da origem das causas das alterações das variáveis-liquénicas, o uso do solo na vizinhança dos locais de amostragem foi também utilizado. Finalmente, através da medição da concentração de poluentes acumulados nos líquenes foi possível localizar as fontes poluidoras. Uma análise espacial explícita mostrou que os líquenes são influenciados por múltiplos factores que funcionam no mesmo território a diferentes escalas espaciais, o que foi relacionado com o tamanho das partículas/poluentes que são dispersos por cada tipo de uso do solo. Desta forma foi possível interpretar mais correctamente relação entre as alterações das variáveis-liquénicas e os factores ambienteis associados. Tendo em conta os resultados obtidos, foi possível mapear com confiança estatística, as áreas em risco devido à eutrofização, poluição atmosférica e alterações micro-climáticas. Outras aplicações poderão incluir o uso de líquenes como indicadores precoces de transições críticas nos ecossistemas, bem como a utilização de líquenes como indicadores universais das alterações ambientais.