Variações espaço-temporais nas assembleias de morcegos de um gradiente elevacional no sul do Brasil pelas lentes da ecologia de metacomunidades

Abstract

A teoria de metacomunidades tem proporcionado grandes avanços em nossa compreensão dos processos que estruturam as comunidades biológicas ao longo do planeta. Estes avanços se devem, em parte, ao fato desta teoria reconhecer que as comunidades locais não são unidades discretas isoladas no espaço. Na verdade, os processos que ocorrem na escala local são também influenciados por um processo ocorrendo em escalas maiores: a dispersão. Apesar destes avanços, a maioria dos estudos empíricos de metacomunidades tem assumido que estas são temporalmente estáticas, o que raramente é observado na natureza. Fortes variações temporais têm sido relatadas nas comunidades de diferentes grupos biológicos e regiões, mas o papel dos processos de metacomunidades sobre estas variações permanece pouco explorado. Nesta dissertação, eu descrevo as variações espaço-temporais nas assembleias de morcegos de um gradiente elevacional no sul do Brasil, e proponho algumas explicações para tais variações à luz das predições da teoria de metacomunidades e do conhecimento disponível sobre a biologia do grupo. Morcegos foram amostrados em 14 sítios amostrais, no inverno de 2022 e no verão de 2023, utilizando redes de neblina e gravadores acústicos. Modelos hierárquicos foram então utilizados para unir os dados obtidos através dos dois métodos amostrais, e explorar as variações na abundância das espécies ao longo dos sítios amostrais e das estações. Tais modelos foram construídos de modo a considerar duas importantes questões: (i) indivíduos de uma espécie podem não ser detectados mesmo quando presentes, e a detectabilidade pode depender da temperatura; e (ii) espécies filogeneticamente mais próximas tendem a ser afetadas por variáveis ambientais de forma mais similar. Então, a partir das estimativas de abundância obtidas através destes modelos, nós calculamos métricas de diversidade alfa e beta, considerando diferentes dimensões espaço-temporais. Os resultados sugerem que a detectabilidade dos morcegos é afetada pela temperatura nos dois métodos amostrais, sendo consideravelmente maior nas noites mais quentes. Após incorporar estas incertezas nos modelos, a abundância da maioria das espécies mostrou depender da elevação e da estação do ano, de forma filogeneticamente conservada. Estas variações levaram a assembleias de morcegos que variam amplamente ao longo do espaço e do tempo, com valores de riqueza local que vão de 1 a 16 espécies, mas que se relacionam com a elevação de forma específica de cada estação. A maior parte das variações na estrutura das assembleias parece ser devido à seleção de nicho, processo que faz com que espécies com diferentes características ocupem diferentes porções do gradiente elevacional. Além disso, a deriva ecológica e a dispersão parecem ter também alguma importância. Particularmente, a dispersão emergiu como um processo importante para algumas espécies, ao interagir com as variações ambientais sazonais e permitir que estas espécies colonizem determinados sítios amostrais somente em determinadas estações do ano. Para além destas descobertas, nossos resultados também fornecem alguma base teórica para ações mais aplicadas de conservação. Especificamente, nós identificamos algumas espécies especialistas em áreas mais altas e frias do gradiente, que podem estar ameaçadas devido às atuais taxas de mudanças no clima. Com tudo isso, nós concluímos que a teoria de metacomunidades fornece um bom arcabouço teórico para o entendimento das variações espaço-temporais das assembleias de morcegos de gradientes elevacionais, e que pode ser de grande utilidade em trabalhos futuros, bem como em ações conservacionistas.

Abstract: Metacommunity theory has enhanced our understanding of the processes that structure biological communities across the planet. These advances are due, in part, to the fact that this theory recognizes that local communities are not discrete units isolated in space. In fact, processes occurring at local scale are also influenced by a process occurring at larger scales: dispersal. Despite these advances, most empirical metacommunity studies have assumed that they are temporally static, which is rarely observed in nature. Strong temporal variations have been reported in communities from different biological groups and regions, but the role of metacommunity processes on these variations remains little explored. In this dissertation, I describe the spatiotemporal variation in bat assemblages along an elevational gradient in southern Brazil, and propose some explanations for such variations in light of predictions from metacommunity theory and available knowledge about the bat biology. Bats were sampled at 14 sites, in the winter of 2022 and summer of 2023, using mist nets and acoustic recorders. Hierarchical models were then used to integrate the data obtained from the two sampling methods, and to explore variations in species abundance across sampling sites and seasons. Such models were constructed to consider two important issues: (i) individuals of a species may not be detected even when present, and detectability may depend on night-time temperature; and (ii) phylogenetically closer species tend to be affected by environmental variables in a more similar way. Then, from the abundance estimates obtained through these models, we calculated alpha and beta diversity metrics, considering different space-time dimensions. The results suggest that bat detectability is affected by night-time temperature in both sampling methods, being considerably higher on warmer nights. After incorporating these uncertainties in the models, the abundance of most species was shown to depend on elevation and season, in a phylogenetically conserved way. These variations have led to bat assemblages that vary widely over space and time, with local species richness values ranging from 1 to 16 species, but that relate to elevation in a season-specific way. Most of the variations in assemblage structure seem to be due to niche selection, a process that causes species with different traits to occupy different portions of the elevational gradient. Furthermore, ecological drift and dispersal also seem to have some importance. Particularly, dispersal emerged as an important process for some species, by interacting with seasonal environmental variation and allowing these species to colonize certain sites only in certain seasons. In addition to these findings, our results also provide some theoretical basis for more applied conservation actions. Specifically, we identified some highland specialist bats, which may be threatened due to current rates of climate change. With all this, we conclude that metacommunity theory provides a solid theoretical framework for understanding the spatiotemporal variations of bat assemblages along elevational gradients, and that it can be of great use in future work, as well as in conservation actions.