Linhas de Pesquisa

Nós investigamos como as comunidades e os ecossistemas tropicais funcionam, especialmente sob distúrbios antrópicos. Para isto não trabalhamos com um único organismo modelo, mas frequentemente estudamos insetos, vertebrados e suas funções ecossistêmicas. Nossos trabalhos são conduzidos majoritariamente em florestas tropicais e utilizando abordagens experimentais manipulativas em campo. Veja abaixo mais detalhes sobre as nossas linhas de pesquisa e os projetos em andamento.

Projetos em andamento

Degradação da biodiversidade e suas funções ecossistêmicas: quantificação experimental e validação com uso de LiDAR

A expansão da agricultura tem moldado fortemente a estrutura e o funcionamento das florestas tropicais no mundo. Mudanças no uso da terra e climáticas aumentam efeitos de borda e a inflamabilidade das florestas, causando homogeneização estrutural e biótica, além de degradação florestal. Como consequência podem haver impactos severos sobre a fauna associada, e efeitos em cascata sobre suas funções ecossistêmicas. No entanto, quantificar estas mudanças em escalas de bioma é um enorme desafio. Ferramentas recentes de sensoriamento remoto como o Light Detection and Ranging (LiDAR) têm sido usadas para se caracterizar e quantificar efeitos de distúrbios como incêndios, secas, e fragmentação em escalas de biomas. Entretanto, estudos paralelos sobre as respostas da fauna são limitados, e aqueles sobre suas funções ecossistêmicas são inexistentes. Isto se deve à dificuldade em se integrar séries históricas de degradação, experimentos manipulativos em campo, e dados concomitantes de sensoriamento remoto de alta resolução. Em última instância, esta limitação impede que o Brasil atinja objetivos internacionais ligados à conservação da biodiversidade e serviços ecossistêmicos, aos quais é signatário. Nós iremos preencher esta lacuna, integrando dados de alta resolução de LiDAR aéreo e terrestre para avaliar os efeitos de degradação florestal por fogo, vento e efeitos de borda sobre a fauna e suas funções ecossistêmicas. Nós iremos focar em diferentes grupos (formigas, besouros rola-bosta, aves e mamíferos), que são grupos abundantes e ecologicamente dominantes, que participam de diversas interações e que desempenham funções ecossistêmicas-chave como predação, frugivoria e dispersão de sementes. Este projeto está sendo conduzido em um experimento de larga escala localizado no sudeste Amazônico, onde sete anos de queimadas experimentais em sinergia com secas e vendavais desencadearam uma degradação florestal severa e persistente. Nós iremos testar se esta degradação e a potencial homogeneização estrutural e biótica causam impactos paralelos nas comunidades da fauna desta floresta. Caso isto ocorra, nós esperamos que as funções ecossistêmicas e interações bióticas associados a estas comunidades sofram impactos em cascata. Nós iremos utilizar dados de LiDAR para identificar os fatores responsáveis por estas mudanças, e desenvolveremos modelos mecanicistas e preditivos com relações causais entre as variáveis medidas. Os resultados deste estudo possibilitarão que dados coletados recentemente pelo governo Brasileiro sejam usados na quantificação dos efeitos de distúrbios florestais sobre biodiversidade e processos ecossistêmicos em escalas amplas.

*Projeto integrante do Programa de Pesquisa Ecológica de Longa Duração (PELD), sítio TANG, financiado pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). Processo nº 441940/2020-0.

A fauna multifuncional: os diferentes papéis na regeneração de florestas degradadas

Os incêndios florestais e a fragmentação florestal estão em tendência de aumento na Amazônia brasileira atualmente. Tais distúrbios são gerados ou agravados por ação humana e alteram os ciclos biogeoquímicos, as comunidades de fauna e flora e as interações ecológicas do ecossistema. Isto impacta negativamente o ecossistema de tal forma que ele pode avançar para um estado de degradação severa, de onde não consegue mais se recompor. A fauna desempenha diversas funções capazes de impulsionar a regeneração florestal, como a dispersão de sementes, a predação de insetos herbívoros e a fertilização do solo via excretas. Neste projeto, nós iremos investigar: 1. o potencial de regeneração florestal a partir de fezes de antas em florestas perturbadas pelo fogo; e 2. os serviços ecossistêmicos em florestas ripárias impactadas pela perda de hábitat e imersas em uma matriz de monocultura. Para isso, manipularemos fezes de antas em três blocos de floresta no sudeste Amazônico, sendo um queimado anualmente por 10 anos, um trienalmente e um controle. Iremos testar o recrutamento e a sobrevivência de sementes e plântulas contidas nas fezes, os papéis de dispersores secundários (besouros rola-bosta), a incorporação de nutrientes, a modulação da biomassa microbiana no solo imediatamente abaixo das fezes e a pressão de predação das plântulas recrutantes. Em florestas ripárias conservadas e circundadas por cultivos agrícolas, utilizaremos lagartas e frutos de massa de modelar para testar a predação de insetos herbívoros e a frugivoria, respectivamente. Utilizaremos também um experimento de predação de sementes para testar a pressão de predação de sementes por invertebrados e vertebrados nestas florestas. Esperamos entender melhor quais são os papéis da fauna para a regeneração florestal, e como a fragmentação e o fogo impactam os serviços ecossistêmicos prestados pela fauna nestes ambientes.

*Projeto referente à tese de doutorado do estudante José Eduardo Falcon.

Como as funções ecossistêmicas promovidas pela fauna influenciam a regeneração de florestas degradadas?

Resistência e resiliência são características determinantes para a manutenção da integridade das florestas tropicais frente a mudanças ambientais. As sinergias entre as mudanças climáticas e o uso da terra aumentaram a frequência, extensão e intensidade de distúrbios múltiplos, que podem conduzir estas florestas à degradação em larga escala. O sudeste Amazônico tem sofrido redução na cobertura florestal e no tamanho de fragmentos, levando ao aumento no isolamento e na densidade de bordas. Os animais desempenham papéis-chave na regeneração de florestas degradadas (e.g. dispersão e predação de sementes, controle de herbívoros), e podem influenciar sua resistência e resiliência. Porém, a própria degradação florestal causa defaunação e feedback negativo na regeneração este é um mecanismo subestimado, mas chave para a resistência e resiliência de florestas. Iremos investigar como as funções ecossistêmicas promovidas pela fauna influenciam a diversidade e a composição funcional da regeneração de florestas degradadas. Nossa hipótese é que a resistência e a resiliência da floresta dependem de como os filtros ambientais moldam as comunidades animais e suas funções ecossistêmicas. Mudanças na estrutura da vegetação podem levar a mudanças subsequentes nas comunidades faunísticas devido a uma menor disponibilidade de recursos. Mudanças no microclima da floresta e nas funções ecossistêmicas podem alterar direcionalmente os padrões de dispersão/predação de sementes por animais, suas interações tróficas e consequentemente o estabelecimento de plântulas. O estudo será conduzido em uma das regiões mais secas e vulneráveis da Amazônia. No ano de 2004 foi estabelecido um experimento com três parcelas adjacentes de 50 ha cada, sendo uma queimada anualmente, uma trienalmente e uma controle. Nesse sistema, iremos medir funções ecossistêmicas desempenhadas pela fauna e relacioná-las com atributos funcionais de plantas ligados à resistência e resiliência vegetal.

*Projeto financiado pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Demanda UNIVERSAL. Processo nº 409554/2023-5.

Como as florestas nativas mediam o provimento de serviços ecossistêmicos para a cafeicultura de Minas Gerais?

A implementação de monoculturas frequentemente ocasiona a simplificação da paisagem, perda de biodiversidade e alteração de serviços ecossistêmicos. Serviços ecossistêmicos como o controle de pragas diminuem os custos da produção agrícola. Estes serviços dependem de interações ecológicas como o controle de herbívoros promovido por inimigos naturais, muitos dos quais dependem de habitats naturais para manutenção do seu ciclo de vida. Áreas naturais adjacentes às monoculturas podem aumentar a qualidade de serviços ecossistêmicos, apesar de alguns agricultores considerarem que esses locais são fontes de pragas, impedem a mecanização e diminuem a proporção de área cultivada. Vários mecanismos subjacentes às mudanças na resposta dos serviços ecossistêmicos podem operar em combinação, como o tipo de cultura, praga, predador, manejo da terra e estrutura da paisagem. Todas essas variáveis devem ser consideradas para promover uma melhora no serviço e aumento dos benefícios para a biodiversidade e para o produtor. Contudo, compreendemos pouco sobre os reais benefícios gerados pela manutenção de áreas naturais em culturas perenes. O café é uma cultura perene que possui grande importância econômica e cultural no Estado de Minas Gerais. Cerca de 11% dos custos atuais de produção do café são com agrotóxicos para o controle de pragas, que além dos custos econômicos geram impactos ambientais e sociais. Nosso objetivo é investigar como os remanescentes de florestas naturais próximos a áreas de cultivo potencializam e contribuem para serviços ecossistêmicos, e quantificar eventuais economias com os custos da produção. Para isso, testaremos as seguintes hipóteses: (i) maior proporção de floresta circundante causa menor herbivoria no cultivo; (ii) caso a hipótese i) seja verdadeira, um dos mecanismos explicativos é um maior controle de herbívoros por predadores; (iii) a maior proximidade de culturas com florestas leva a menores custos de produção.

*Projeto financiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG) / Demanda UNIVERSAL. Processo nº APQ-01010-21.

Impactos de incêndios amazônicos recorrentes sobre o fluxo de carbono por macro decompositores

As florestas tropicais estão diretamente ligadas ao estoque de carbono, tanto pela quantidade de carbono presente na biomassa viva, quanto pelos benefícios do sequestro de carbono. No entanto, as mudanças climáticas e o desmatamento alteram a quantidade de biomassa vegetal viva, a qual é transformada através dos processos de queima e decomposição, aumentando as emissões de CO, CO2 e CH4. A decomposição é o processo pelo qual o carbono imobilizado no material vegetal morto é assimilado aos estoques de carbono do solo, perdido por lixiviação ou liberados por meio da respiração. O processo de decomposição do material vegetal morto depositado no solo depende de uma ação conjunta de macro e microrganismos capazes de reintroduzido o carbono na cadeia trófica. Estudos anteriores mostraram que os macroinvertebrados (cupins) são os principais responsáveis pela decomposição de matéria orgânica nas florestas queimadas. Nesse projeto nós iremos quantificar as contribuições destes decompositores para o fluxo de carbono em uma floresta tropical severamente degradada por incêndios recorrentes, fragmentação e vendavais.

*Projeto referente ao pós-doutoramento da Drª Vanessa Ribeiro.

Quais os papéis do sódio em processos ecossistêmicos na restiga?

A crescente utilização de compostos com sódio aliada a mudanças climáticas (aumento do nível dos mares) levantam questões sobre a salinização de ambientes naturais. A disponibilização desse elemento aumenta a abundância de organismos decompositores e de herbívoros, potencializando os processos desempenhados por eles. Os efeitos desse elemento em interações e processos ecológicos são pouco conhecidos em ambientes salinos naturais. Entender se a presença de sal promove interações ecológicas e/ou altera processos ecossistêmicos irá ajudar a elucidar as possíveis contribuições deste nutriente em processos-chave para o funcionamento dos ecossistemas. Nós iremos investigar o efeito do sódio ao longo de um gradiente salino natural, presente no ecossistema restinga, sobre três processos ecossistêmicos-chave: herbivoria, predação de invertebrados e decomposição de madeira. Nós iremos testar se uma maior disponibilidade de sódio induz ao aumento de herbivoria foliar, e se esse aumento está ligado à fisiologia da planta ou ao aumento dos herbívoros; se a predação de invertebrados aumenta ao longo do gradiente salino, estando ligada à densidade de herbívoros; e por último, se a atividade de cupins é potencializada ao longo desse gradiente, causando aumento da decomposição de madeira. Além disso, vamos investigar as respostas da comunidade de formigas à disponibilidade de nutrientes essenciais, analisando as preferências nutricionais ao longo do gradiente salino.

*Projeto referente à tese de doutorado do estudante Lucas Gütler.

Quais os impactos da antropização de florestas tropicais sobre interações animal-planta e suas funções ecossistêmicas?

O aumento da antropização nos ecossistemas acarreta diversas modificações nas dinâmicas das comunidades biológicas. Em florestas tropicais, o avanço da urbanização e de mudanças no uso da terra, além de intensificarem o regime do fogo, ocasionam impactos severos sobre as florestas. Estes impactos causam perdas de espécies e de suas interações, diminuindo as funções ecossistêmicas associadas. O objetivo deste projeto é investigar como os impactos antrópicos em florestas tropicais modulam as interações animal-planta e as funções ecossistêmicas associadas a estas interações. Para isso, investigaremos (1) como o aumento da antropização impacta redes de interações entre visitantes florais e plantas em florestas tropicais; (2) qual a influência do fogo em florestas tropicais sobre interações animal-planta associadas à regeneração florestal. Assim, visamos entender como ações humanas em florestas tropicais interferem nas interações animais-plantas e nas funções ecossistêmicas associadas, bem como estes impactos se refletem na resiliência destas florestas.

*Projeto referente à tese de doutorado do estudante Jefferson Oliveira.

Por que o fogo altera a estrutura de comunidades de formigas do sul da Amazônia?

A porção sul da floresta Amazônica, conhecida como “arco do desmatamento”, é intensamente ameaçada por incêndios recorrentes devido ao avanço da fronteira agrícola. Os incêndios nesses locais degradam severamente as florestas, podendo convertê-las em florestas degradadas (também conhecidas como “savanas derivadas”). Essas mudanças nas características da vegetação, causadas pelo fogo, provocam mudanças paralelas na estrutura de comunidades de formigas. Espécies de formigas típicas de florestas são extintas localmente, enquanto que espécies típicas de hábitats abertos colonizam a floresta degradada pelo fogo. As formigas são organismos dominantes da fauna global e desempenham papéis importantes no ecossistema. Entender os mecanismos que estruturam as comunidades de formigas de uma floresta severamente degradada pelo fogo é fundamental para compreender como a fauna responde ao distúrbio e se recupera após alguns anos do mesmo ter cessado. Utilizaremos dados de comunidades de formigas coletados em 2013, 2019 e 2022 no sul da Amazônia em um experimento de incêndios recorrentes. Estes incêndios experimentais ocorreram entre 2004 e 2010 e degradaram severamente a floresta, que hoje encontra-se em um processo lento de regeneração. Nós investigaremos se as mudanças na estrutura da comunidade de formigas são ocasionadas por filtros ambientais decorrentes do fogo, favorecendo atributos morfológicos específicos. Além disso, investigaremos se há uma recuperação da comunidade de formigas com o passar do tempo, e se esta recuperação se dá paralelamente à  recuperação da vegetação.

*Projeto referente à dissertação de mestrado da estudante Ana Luísa Campolina.

Como Capões de Mata e Campos Rupestres modulam a diversidade funcional de comunidades de formigas?

A montagem das comunidades é influenciada por variações na estrutura ambiental, sendo os fatores bióticos e abióticos potenciais filtros ambientais. As proporções corporais dos organismos tendem a variar de acordo com os ambientes que exploraram. Organismos com porções mais estreitas, pernas proporcionalmente menores e olhos mais lateralizados conseguem explorar ambientes mais rugosos, e lidar melhor nestes, enquanto pernas proporcionalmente maiores e olhos mais dorsais permitem um deslocamento mais longínquo. Neste trabalho iremos investigar como a estrutura de ambientes abertos e fechados modula a diversidade de atributos funcionais em formigas. Utilizaremos comunidades de formigas de Campos Rupestres e Capões de Mata da Serra do Cipó. Serão medidos diferentes atributos funcionais das formigas, sendo eles: olhos, cabeça, mandíbula, pronoto, Weber, tíbia posterior, fêmur posterior e cutícula. Esperamos que [H1] os filtros que atuam nos ambientes abertos homogeneízem os atributos, e que [H2] a estrutura vegetal mais aberta selecione organismos com proporções corporais maiores.

*Projeto referente à dissertação de mestrado do estudante Gustavo Alves.

Quais os impactos das rodovias sobre a diversidade de formigas e suas funções ecossistêmicas?

A fragmentação de florestas gera efeitos de borda, que modificam as condições microclimáticas às margens dos fragmentos, e impactam a sobrevivência e interação entre os organismos. As rodovias são responsáveis por grande parte da fragmentação de florestas nos trópicos, já que alteram a cobertura do dossel, a profundidade da serapilheira, causam distúrbios e modificam o comportamento de animais. Investigaremos em escala local e regional os impactos dos efeitos de borda na estruturação de comunidades de formigas. Acreditamos que bordas de rodovias são mais impactantes para formigas do que bordas geradas por outros distúrbios, reduzindo suas funções de dispersão de sementes e predação de outros artrópodes. Analisaremos se a profundidade da serrapilheira e o estado de conservação dos fragmentos são mecanismos que indicam a magnitude dos efeitos de borda. Compreender as respostas das comunidades de formigas aos impactos antrópicos nos permite orientar esforços de conservação e manejo nestas áreas.

*Projeto referente à dissertação de mestrado da estudante Jade Guimarães.

Projetos encerrados

Como a ontogenia da planta modula a herbivoria em uma floresta tropical?

Os impactos causados por ataques de herbívoros estão diretamente ligados ao estágio ontogenético da planta. Diferentes fatores como defesas químicas, físicas e biológicas, tamanho e aparência da planta, espessura da folha ou valor nutricional afetam padrões de herbivoria em função da ontogenia em certos vegetais. Sabe-se que na espécie Siparuna guianensis, na Floresta Atlântica, houve uma maior taxa de herbivoria em plântulas do que em árvores adultas, devido a uma maior pressão de predação sobre herbívoros em árvores adultas, mas ainda é desconhecido um padrão para toda a comunidade vegetal. O objetivo deste projeto é o de investigar se a herbivoria é maior em plântulas do que em árvores adultas de uma comunidade vegetal de Floresta Atlântica. Para isto, testaremos as seguintes hipóteses: (i) a herbivoria é maior em plântulas da comunidade vegetal porque há maior predação de herbívoros por artrópodes nas árvores adultas e (ii) a maior pressão de predação é devida à maior abundância de predadores artrópodes nas plantas adultas. Para testar as hipóteses, calcularemos a área foliar perdida por insetos, proporção de folhas danificadas, porcentagem de área removida de uma folha danificada e área foliar específica. Serão utilizados também lagartas feitas com massinha de modelar para comparar as taxas de predação entre plântulas e árvores adultas. Por fim, utilizaremos um guarda-chuva entomológico e armadilha adesiva para testar se há mais predadores artrópodes em árvores adultas.

*Projeto referente à dissertação de mestrado da estudante Ruth Baía (defendida em 11/2022).

Produção científica deste projeto: em andamento.

Como a cobertura florestal e a dispersão de sementes por antas influenciam a regeneração florestal?

A Floresta Atlântica é um bioma altamente fragmentado, o que pode afetar fortemente diversas interações ecológicas importantes para a regeneração, como a frugivoria e a predação de sementes. A anta (Tapirus terrestris) é considerada uma importante dispersora de sementes, porém pouco se sabe sobre seu real impacto na regeneração florestal. Logo, é de grande importância estudos sobre a frugivoria e a predação de sementes pós-dispersão em diferentes coberturas florestais, visto que estes são fatores determinantes no recrutamento e manutenção da alta diversidade em florestas tropicais. Este projeto tem como objetivo entender como a cobertura florestal e a dispersão de sementes pelas antas influenciam na regeneração florestal. Para isto, iremos investigar o efeito das fezes de antas e da cobertura vegetal sobre a remoção e predação de sementes e o recrutamento de plântulas, além de testes de viabilidade e germinação das sementes nativas nas fezes. Também será feito um levantamento das principais espécies de frutos consumidos por estes ungulados residentes do Parque Estadual do Rio Doce (Vale do Rio Doce/MG), por meio de coletas de sementes oriundas de fezes.

*Projeto referente à dissertação de mestrado da estudante Eduarda Fialho (defendida em 07/2023).

Produção científica deste projeto: em andamento.