Luís Felipe Daibes, from Rio de Janeiro Botanical Garden, Haldre Rogers, from Virginia Tech, and Marco A. Pizo, from São Paulo State University, discuss their article: Landscape features predict broad-scale seed rain patterns across fragments of the Brazilian Atlantic Forest, in both English and Portuguese

Spanning a broad latitudinal gradient across South America, the Brazilian Atlantic Forest is one of the most diverse (and most threatened) tropical forests in the world. Centuries of exploitation have made this vast and complex ecosystem highly deforested and fragmented. Even with increasing restoration efforts, only about 23-24% of forest cover remains, mostly as small and isolated patches.

General view of a fragment of the Atlantic Forest, one of the world’s most biodiverse and threatened tropical ecosystems. Photo by William Zaca.

Despite this extensive loss, a relatively large number of seed dispersal studies have been conducted in Atlantic Forest fragments. The vast majority of plant species in the Atlantic Forest rely on animals to disperse their seeds, a process known as zoochory. One common way to study seed dispersal patterns is by sampling the seed rain, which refers to the seeds that arrive at a given location over time, usually monitored monthly for over a year. This is typically done by using seed traps that are placed in the forest understory and checked regularly. However, because seed traps can vary widely in size, shape, and number across studies, it is challenging to compare results among sites.

Moreover, most studies have focused on a single location, each one with distinct landscape characteristics that can affect the abundance and diversity of seed rain, such as the size of the forest fragment, the amount of forest cover, and the degree of fragmentation in the surrounding environment. In addition, large-scale environmental gradients, including latitude (linked to temperature) and variation in rainfall from inland to the coastal region, may influence seed rain. 

Atlantic Forest landscape showing a forest remnant. Photo by William Zaca.

In a practical sense, we sought to understand a simple ecological question: which landscape features best explain the patterns of seed rain found across a highly fragmented tropical forest? To address this problem, we compiled seed rain data from 52 forest patches across the Brazilian Atlantic Forest. Specifically, we examined the proportion of animal-dispersed seeds in each location, as well as seed density (number of seeds per square meter), and two metrics of seed diversity: species richness in the seed traps (the number of species of the seeds estimated per location) and turnover (the change in community composition among traps within each location).

The final dataset included information from 1,905 seed traps, totaling more than 1.3 million seeds collected, and over 1,000 identified taxa (to at least family level). This collaborative effort involved over 60 co-authors from multiple institutions across different Brazilian states. Contributing authors were responsible for field data collections over the years and provided the raw datasets used in the analyses. The study was funded by the São Paulo Research Foundation (FAPESP).

We found that sites with higher annual rainfall and greater forest cover had higher proportions of animal-dispersed species in the seed rain. More fragmented sites, as measured by the number of forest patches in the broader landscape, showed greater overall seed density, regardless of dispersal mode. We also found higher species richness and turnover in the seed rain at wetter sites with greater forest cover. Overall, our results highlight forest cover, together with rainfall, as a key driver of seed diversity in fragmented tropical forests, although fragmented sites may display higher seed availability – probably due to pioneer species associated with forest borders. Understanding these patterns is essential for predicting how forests regenerate and how these highly fragmented ecosystems may change in the future.

The Atlantic Forest persists across a fragmented landscape and harbors a highly threatened diversity of plants and animals. Photo by William Zaca.

A Mata Atlântica brasileira e os padrões da chuva de sementes em paisagens fragmentadas

Luís Felipe Daibes, do Jardim Botânico do Rio de Janeiro, Haldre Rogers, da Virginia Tech, e Marco A. Pizo, da Universidade Estadual Paulista, discutem seu artigo: “Landscape features predict broad-scale seed rain patterns across fragments of the Brazilian Atlantic Forest”, nas versões em português e inglês

Abrangendo um amplo gradiente latitudinal na América do Sul, a Mata Atlântica brasileira é uma das florestas tropicais mais diversas (e mais ameaçadas) do mundo. Séculos de exploração fizeram com que esse vasto e complexo ecossistema se tornasse altamente desmatado e fragmentado. Mesmo com o aumento dos esforços de restauração, restam apenas cerca de 23-24% de cobertura florestal, principalmente em pequenos fragmentos isolados.

Vista geral de um fragmento da Mata Atlântica, um dos ecossistemas tropicais mais biodiversos e ameaçados do mundo. Crédito da foto: William Zaca.

Apesar da perda extensiva, um número relativamente grande de estudos sobre dispersão de sementes tem sido realizado em fragmentos de Mata Atlântica. A grande maioria das espécies vegetais da Mata Atlântica depende de animais para dispersar suas sementes, um processo conhecido como zoocoria. Uma forma comum de estudar padrões de dispersão de sementes é por meio da amostragem da chuva de sementes, que se refere às sementes que chegam a um determinado local ao longo do tempo, geralmente monitoradas mensalmente durante um ano. Isso é normalmente feito utilizando coletores de sementes instalados no sub-bosque florestal e verificados regularmente. No entanto, como os coletores podem variar amplamente em tamanho, formato e número entre os estudos, torna-se difícil comparar resultados entre diferentes locais.

Além disso, a maioria dos estudos concentra-se em uma única localidade, cada uma com características de paisagem distintas que podem afetar a abundância e a diversidade da chuva de sementes, como o tamanho do fragmento florestal, a quantidade de cobertura florestal e o grau de fragmentação do ambiente ao redor. Além disso, gradientes ambientais em larga escala, incluindo latitude (associada à temperatura) e variações na precipitação entre o interior e a região costeira, podem influenciar a chuva de sementes.

Paisagem da Mata Atlântica mostrando um remanescente florestal. Crédito da foto: William Zaca.

Em termos práticos, buscamos compreender uma questão ecológica simples: quais características da paisagem melhor explicam os padrões de chuva de sementes encontrados em uma floresta tropical altamente fragmentada? Para responder a essa questão, compilamos dados de chuva de sementes de 52 fragmentos florestais distribuídos pela Mata Atlântica brasileira. Especificamente, examinamos a proporção de sementes dispersas por animais em cada localidade, bem como a densidade de sementes (número de sementes por metro quadrado) e duas métricas da diversidade de sementes: riqueza de espécies na chuva de sementes (o número estimado de espécies de sementes coletadas por localidade) e a substituição de espécies, ou turnover (a variação na composição da comunidade entre coletores dentro de cada localidade).

O conjunto final de dados incluiu informações de 1.905 coletores de sementes, totalizando mais de 1,3 milhão de sementes coletadas e mais de 1.000 táxons identificados pelo menos até família. Esse esforço colaborativo envolveu mais de 60 coautores de múltiplas instituições em diferentes estados brasileiros. Os autores colaboradores foram responsáveis pelas coletas de campo ao longo dos anos e forneceram os conjuntos de dados brutos utilizados nas análises. O estudo foi financiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP).

Encontramos que locais com maior precipitação anual e maior cobertura florestal apresentaram proporções mais elevadas de espécies dispersas por animais na chuva de sementes. Locais com maior fragmentação, mensurada pelo número de fragmentos florestais em escala de paisagem, apresentaram maior densidade de sementes no geral, independentemente do modo de dispersão. Também observamos maior riqueza de espécies e maior turnover na chuva de sementes em locais mais chuvosos e com maior cobertura florestal. Sobretudo, nossos resultados destacam a cobertura florestal, em conjunto com a precipitação, como um fator-chave para a diversidade de sementes em florestas tropicais fragmentadas, embora locais fragmentados também possam apresentar maior disponibilidade de sementes – provavelmente devido à ocorrência de espécies pioneiras associadas às bordas florestais. Compreender esses padrões é essencial para prever como as florestas se regeneram e como esses ecossistemas altamente fragmentados podem se transformar no futuro.

A Mata Atlântica persiste em uma paisagem fragmentada e abriga uma diversidade altamente ameaçada de plantas e animais. Crédito da foto: William Zaca.