Influence of landscape evolution on the distribution of floristic patterns in northern Amazonia revealed by delta 13C data

The Amazonian lowlands include large patches of open vegetation which contrast sharply with the rainforest, and the origin of these patches has been debated. This study focuses on a large area of open vegetation in northern Brazil, where d13C and, in some instances, C/N analyses of the organic matter preserved in late Quaternary sediments were used to achieve floristic reconstructions over time. The main goal was to determine when the modern open vegetation started to develop in this area. The variability in d13C data derived from nine cores ranges from -32.2 to -19.6 parts per thousand, but with nearly 60% of data above -26.5 parts per thousand. The most enriched values were detected only in ecotone and open vegetated areas. The development of open vegetation communities was asynchronous, varying between estimated ages of 6400 and 3000 cal a BP. This suggests that the origin of the studied patches of open vegetation might be linked to sedimentary dynamics of a late Quaternary megafan system. As sedimentation ended, this vegetation type became established over the megafan surface. In addition, the data presented here show that the presence of C4 plants must be used carefully as a proxy to interpret dry paleoclimatic episodes in Amazonian areas. Copyright (c) 2012 John Wiley & Sons, Ltd.

Florística e fitossociologia em parcelas permanentes da Mata Atlântica do sudeste do Brasil ao longo de um gradiente altitudinal

Este trabalho resume os dados de florística e fitossociologia de 11, das 14 parcelas de 1 ha, alocadas ao longo do gradiente altitudinal da Serra do Mar, São Paulo, Brasil. As parcelas começam na cota 10 m (Floresta de Restinga da Praia da Fazenda, município de Ubatuba) e estão distribuídas até a cota 1100 m (Floresta Ombrófila Densa Montana da Trilha do rio Itamambuca, município de São Luis do Paraitinga) abrangendo os Núcleos Picinguaba e Santa Virgínia do Parque Estadual da Serra do Mar. Na Restinga o solo é Neossolo Quartzarênico francamente arenoso, enquanto que na encosta o solo é um Cambisolo Háplico Distrófico argilo-arenoso, sendo que todas as parcelas apresentaram solo ácido (pH 3 – 4) com alta diluição de nutrientes e alta saturação de alumínio. Na Restinga e no sopé da encosta o clima é Tropical/Subtropical Úmido (Af/Cfa), sem estação seca, com precipitação média anual superior a 2.200 mm e temperatura média anual de 22 °C. Subindo a encosta mantêm-se a média de precipitação, mas há um gradativo resfriamento, de forma que a 1.100 m o clima é Subtropical Úmido (Cfa/Cfb), sem estação seca, com temperatura média anual de 17 °C. Destaca-se ainda que, quase diariamente, a parte superior da encosta, geralmente acima de 400 m, é coberta por uma densa neblina. Nas 14 parcelas foram marcados, medidos e amostrados 21.733 indivíduos com DAP ≥ 4,8 cm, incluindo árvores, palmeiras e fetos arborescentes. O número médio de indivíduos amostrados nas 14 parcelas foi de 1.264 ind.ha–1 (± 218 EP de 95%). Dentro dos parâmetros considerados predominaram as árvores (71% FOD Montana a 90% na Restinga), seguidas de palmeiras (10% na Restinga a 25% na FOD Montana) e fetos arborescentes (0% na Restinga a 4% na FOD Montana). Neste aspecto destaca-se a FOD Terras Baixas Exploradas com apenas 1,8% de palmeiras e surpreendentes 10% de fetos arborescentes. O dossel é irregular, com altura variando de 7 a 9 m, raramente as árvores emergentes chegam a 18 m, e a irregularidade do dossel permite a entrada de luz suficiente para o desenvolvimento de centenas de espécies epífitas. Com exceção da FOD Montana, onde o número de mortos foi superior a 5% dos indivíduos amostrados, nas demais fitofisionomias este valor ficou abaixo de 2,5%. Nas 11 parcelas onde foi realizado o estudo florístico foram encontradas 562 espécies distribuídas em 195 gêneros e 68 famílias. Apenas sete espécies – Euterpe edulis Mart. (Arecaceae), Calyptranthes lucida Mart. ex DC. e Marlierea tomentosa Cambess (ambas Myrtaceae), Guapira opposita (Vell.) Reitz (Nyctaginaceae), Cupania oblongifolia Mart. (Sapindaceae) e as Urticaceae Cecropia glaziovii Snethl. e Coussapoa microcarpa (Schott) Rizzini – ocorreram da Floresta de Restinga à FOD Montana, enquanto outras 12 espécies só não ocorreram na Floresta de Restinga. As famílias com o maior número de espécies são Myrtaceae (133 spp), Fabaceae (47 spp), 125 Fitossociologia em parcelas permanentes de Mata Atlântica http://www.biotaneotropica.org.br/v12n1/pt/abstract?article+bn01812012012 http://www.biotaneotropica.org.br Biota Neotrop., vol. 12, no. 1 Introdução A Mata Atlântica sensu lato (Joly et al. 1999) é a segunda maior floresta tropical do continente americano (Tabarelli et al. 2005). A maior parte dos Sistemas de Classificação da vegetação brasileira reconhece que no Domínio Atlântico (sensu Ab’Saber 1977) esse bioma pode ser dividido em dois grandes grupos: a Floresta Ombrófila Densa, típica da região costeira e das escarpas serranas com alta pluviosidade (Mata Atlântica – MA – sensu stricto), e a Floresta Estacional Semidecidual, que ocorre no interior, onde a pluviosidade, além de menor, é sazonal. Na região costeira podem ocorrer também Manguezais (Schaeffer-Novelli 2000), ao longo da foz de rios de médio e grande porte, e as Restingas (Scarano 2009), crescendo sobre a planície costeira do quaternário. No topo das montanhas, geralmente acima de 1500 m, estão os Campos de Altitude (Ribeiro & Freitas 2010). Em 2002, a Fundação SOS Mata Atlântica em parceria com o INPE (Instituto..., 2002) realizaram um levantamento que indica que há apenas 7,6% da cobertura original da Mata Atlântica (s.l.). Mais recentemente Ribeiro et al. (2009) refinaram a estimativa incluindo fragmentos menores, que não haviam sido contabilizados, e concluíram que resta algo entre 11,4 e 16% da área original. Mesmo com esta fragmentação, o mosaico da Floresta Atlântica brasileira possui um dos maiores níveis de endemismos do mundo (Myers et al. 2000) e cerca da metade desses remanescentes de grande extensão estão protegidos na forma de Unidades de Conservação (Galindo & Câmara 2005). Entre os dois centros de endemismo reconhecidos para a MA (Fiaschi & Pirani 2009), o bloco das regiões sudeste/sul é o que conserva elementos da porção sul de Gondwana (Sanmartin & Ronquist 2004), tido como a formação florestal mais antiga do Brasil (Colombo & Joly 2010). Segundo Hirota (2003), parte dos remanescentes de MA está no estado de São Paulo, onde cerca de 80% de sua área era coberta por florestas (Victor 1977) genericamente enquadradas como Mata Atlântica “sensu lato” (Joly et al. 1999). Dados de Kronka et al. (2005) mostram que no estado restam apenas 12% de área de mata e menos do que 5% são efetivamente florestas nativas pouco antropizadas. Nos 500 anos de fragmentação e degradação das formações naturais, foram poupadas apenas as regiões serranas, principalmente a fachada da Serra do Mar, por serem impróprias para práticas agrícolas. Usando o sistema fisionômico-ecológico de classificação da vegetação brasileira adotado pelo IBGE (Veloso et al. 1991), a Floresta Ombrófila Densa, na área de domínio da Mata Atlântica, foi subdividida em quatro faciações ordenadas segundo a hierarquia topográfica, que refletem fisionomias de acordo com as variações das faixas altimétricas e latitudinais. No estado de São Paulo, na latitude entre 16 e 24 °S temos: 1) Floresta Ombrófila Densa das Terras Baixas - 5 a 50 m de altitude; 2) Floresta Ombrófila Densa Submontana – no sopé da Serra do Mar, com cotas de altitude variando entre 50 e 500 m; 3) Floresta Ombrófila Densa Montana – recobrindo a encosta da Serra do Mar propriamente dita, em altitudes que variam de 500 a 1.200 m; 4) Floresta Ombrófila Densa Altimontana – ocorrendo no topo da Serra do Mar, acima dos limites estabelecidos para a formação montana, onde a vegetação praticamente deixa de ser arbórea, pois predominam os campos de altitude. Nas últimas três décadas muita informação vem sendo acumulada sobre a composição florística e a estrutura do estrato arbóreo dos remanescentes florestais do estado, conforme mostram as revisões de Oliveira-Filho & Fontes (2000) e Scudeller et al. (2001). Em florestas tropicais este tipo de informação, assim como dados sobre a riqueza de espécies, reflete não só fatores evolutivos e biogeográficos, como também o histórico de perturbação, natural ou antrópica, das respectivas áreas (Gentry 1992, Hubbell & Foster 1986). A síntese dessas informações tem permitido a definição de unidades fitogeográficas com diferentes padrões de riqueza de espécies e apontam para uma diferenciação, entre as florestas paulistas, no sentido leste/oeste (Salis et al. 1995, Torres et al. 1997, Santos et al. 1998). Segundo Bakker et al. (1996) um método adequado para acompanhar e avaliar as mudanças na composição das espécies e dinâmica da floresta ao longo do tempo é por meio de parcelas permanentes (em inglês Permanent Sample Plots –PSPs). Essa metodologia tem sido amplamente utilizada em estudos de longa duração em florestas tropicais, pois permite avaliar a composição e a estrutura florestal e monitorar sua mudança no tempo (Dallmeier 1992, Condit 1995, Sheil 1995, Malhi et al. 2002, Lewis et al. 2004). Permite avaliar também as consequências para a floresta de problemas como o aquecimento global e a poluição atmosférica (Bakker et al. 1996). No Brasil os projetos/programas que utilizam a metodologia de Parcelas Permanentes tiveram origem, praticamente, com o Projeto Rubiaceae (49) e Lauraceae (49) ao longo de todo gradiente da FOD e Monimiaceae (21) especificamente nas parcelas da FOD Montana. Em termos de número de indivíduos as famílias mais importantes foram Arecaceae, Rubiaceae, Myrtaceae, Sapotaceae, Lauraceae e na FOD Montana, Monimiaceae. Somente na parcela F, onde ocorreu exploração de madeira entre 1960 e 1985, a abundância de palmeiras foi substituída pelas Cyatheaceae. O gradiente estudado apresenta um pico da diversidade e riqueza nas altitudes intermediárias (300 a 400 m) ao longo da encosta (índice de Shannon-Weiner - H’ - variando de 3,96 a 4,48 nats.indivíduo–1). Diversas explicações para este resultado são apresentadas neste trabalho, incluindo o fato dessas altitudes estarem nos limites das expansões e retrações das diferentes fitofisionomias da FOD Atlântica durante as flutuações climáticas do Pleistoceno. Os dados aqui apresentados demonstram a extraordinária riqueza de espécies arbóreas da Floresta Ombrófila Densa Atlântica dos Núcleos Picinguaba e Santa Virgínia do Parque Estadual da Serra do Mar, reforçando a importância de sua conservação ao longo de todo o gradiente altitudinal. A diversidade desta floresta justifica também o investimento de longo prazo, através de parcelas permanentes, para compreender sua dinâmica e funcionamento, bem como monitorar o impacto das mudanças climáticas nessa vegetação.

A revision of species diversity in the Neotropical genus Oreobates (Anura: Strabomantidae), with the description of three new species from the Amazonian slopes of the Andes

We revisit species diversity within Oreobates (Anura: Strabomantidae) by combining molecular phylogenetic analyses of the 16S rRNA amphibian barcode fragment with the study of the external morphology of living and preserved specimens. Molecular and morphological evidence support the existence of 23 species within Oreobates, and three additional candidate species (Oreobates sp. [Ca JF809995], Oreobates sp. [Ca EU368903], Oreobates cruralis [Ca EU192295]). We describe and name three new species from the Andean humid montane forests of Departamento Cusco, southern Peru: O. amarakaeri New Species from Rio Nusinuscato and Rio Mabe, at elevations ranging from 670 to 1000 m in the Andean foothills; O. machiguenga, new species, from Rio Kimbiri (1350 m), a small tributary of the Apurimac River, in the western versant of Cordillera Vilcabamba; and O. gemcare, new species, from the Kosnipata Valley at elevations ranging from 2400 to 2800 m. The three new species are readily distinguished from all other Oreobates by at least one qualitative morphological character. Three species are transferred to Oreobates from three genera of Strabomantidae: Hypodactylus lundbergi, Pristimantis crepitans, and Phrynopus ayacucho (for which the advertisement call, coloration in life, and male characteristics are described for first time). Oreobates simmonsi is transferred to the genus Lynchius. Hylodes verrucosus is considered a junior synonym of Hylodes philippi. In addition, H. philippi is removed from the synonymy of O. quixensis and considered a nomem dubium within Hypodactylus. The inclusion of Phrynopus ayacucho in Oreobates extends the ecological range of the genus to the cold Andean puna. Oreobates is thus distributed from the Amazonian lowlands in southern Colombia to northern Argentina, reaching the Brazilian Atlantic dry forests in eastern Brazil, across an altitudinal range from ca. 100 to 3850 m.

Multiple Quaternary Refugia in the Eastern Guiana Shield Revealed by Comparative Phylogeography of 12 Frog Species

The Guiana Shield (GS) is one of the most pristine regions of Amazonia and biologically one of the richest areas on Earth. How and when this massive diversity arose remains the subject of considerable debate. The prevailing hypothesis of Quaternary glacial refugia suggests that a part of the eastern GS, among other areas in Amazonia, served as stable forested refugia during periods of aridity. However, the recently proposed disturbance-vicariance hypothesis proposes that fluctuations in temperature on orbital timescales, with some associated aridity, have driven Neotropical diversification. The expectations of the temporal and spatial organization of biodiversity differ between these two hypotheses. Here, we compare the genetic structure of 12 leaf-litter inhabiting frog species from the GS lowlands using a combination of mitochondrial and nuclear sequences in an integrative analytical approach that includes phylogenetic reconstructions, molecular dating, and Geographic Information System methods. This comparative and integrated approach overcomes the well-known limitations of phylogeographic inference based on single species and single loci. All of the focal species exhibit distinct phylogeographic patterns highlighting taxon-specific historical distributions, ecological tolerances to climatic disturbance, and dispersal abilities. Nevertheless, all but one species exhibit a history of fragmentation/isolation within the eastern GS during the Quaternary with spatial and temporal concordance among species. The signature of isolation in northern French Guiana (FG) during the early Pleistocene is particularly clear. Approximate Bayesian Computation supports the synchrony of the divergence between northern FG and other GS lineages. Substructure observed throughout the GS suggests further Quaternary fragmentation and a role for rivers. Our findings support fragmentation of moist tropical forest in the eastern GS during this period when the refuge hypothesis would have the region serving as a contiguous wet-forest refuge.

Cryptic Species of the Anastrepha fraterculus Complex (Diptera: Tephritidae): A Multivariate Approach for the Recognition of South American Morphotypes

Although a large amount of data have been published in past years on the taxonomic status of the Anastrepha fraterculus (Wiedemann) species complex, there is still a need to know how many species this complex comprises, the distribution of each one, and their distinguishing features. In this study, we assessed the morphometric variability of 32 populations from the A. fraterculus complex, located in major biogeographical areas from the Neotropics. Multivariate techniques for analysis were applied to the measurements of 21 variables referring to the mesonotum, aculeus, and wing. For the first time, our results identified the presence of seven distinct morphotypes within this species complex. According to the biogeographical areas, populations occurring in the Mesoamerican dominion (Mexico, Guatemala, and Panama) were clustered within a single natural entity labeled as the "Mexican" morphotype; whereas in the northwestern South American dominion, samples fell into three distinct groups: the "Venezuelan" morphotype with a single population from the Caribbean lowlands of Venezuela, the "Andean" morphotype from the highlands of Venezuela and Colombia, and the third group or "Peruvian" morphotype comprised the samples from the Pacific coastal lowlands of Ecuador and Peru. Three additional groups were identified from the Chacoan and Paranaense sub-regions: the morphotype "Brazilian-1" was recognized as including the Argentinean samples with most pertaining to Brazil, and widely distributed in these biogeographical areas; the morphotype "Brazilian-2" was recognized as including two samples from the state of Sao Paulo (Ilha-Bela and Sao Sebastiao); whereas the morphotype "Brazilian-3" included a single population from Botucatu (state of Sao Paulo). Based on data published by previous authors showing genetic and karyotypic differentiation, as well as reproductive isolation, we have concluded that such morphotypes indeed represent natural groups and distinct taxonomic entities.