Mapeamento espacial e modelagem da distribuição potencial do gênero Arachis (Fabaceae) no Brasil e análise da ocorrência em Unidades de Conservação

Abstract

Capítulo 1, O gênero Arachis tem atualmente 80 espécies descritas, sendo 47 delas consideradas endêmicas da flora brasileira. Diante da velocidade de modificação dos ecossistemas, associada à baixa capacidade de dispersão natural das sementes, é relevante mapear a ocorrência das espécies para ampliar o conhecimento do espaço ecológico adequado para estabelecimento e permanência das populações, e aprimorar os estudos de conservação in situ dessas espécies. Os Sistemas de Informação Geográfica e os modelos de distribuição potencial ao associar dados de ocorrência em campo com variáveis ambientais indicam os locais de ocorrência de espécies e auxiliam no mapeamento de áreas potenciais. Foram utilizados 1.541 pontos de ocorrência extraídos do Catalog oi Arachis Germplasm Collection e de coletas recentes da Embrapa. A distribuição das espécies abrange todo o território brasileiro, a exceção dos estados do Amapá, Amazonas, e Roraima, com pontos distribuídos ao longo das rodovias e estradas o que caracteriza a presença do homem na dispersão dessas espécies. Cerca de 56% das espécies estão localizadas no Planalto Central Brasileiro, área de predomínio do bioma Cerrado e de influência das bacias hidrográficas do Paraguai, Paraná, Tocantins-Araguaia e São Francisco. Os mapas com as projeções das áreas com potencial de ocorrência gerados a partir da modelagem com os algoritmos GARP e SVM, foram avaliados conforme os valores de curva ROC e apresentaram valores AUC > 0.85 indicando modelos fiéis com adequabilidade de ocorrência das espécies de Arachis. Independente das incertezas dos modelos, trabalhos com modelagem auxiliam na aproximação da extensão das áreas potenciais de ocorrência. O uso de sistemas de informação geográfica se mostrou útil para delimitação da amplitude de ocorrência biogeográfica do gênero e para o estabelecimento de novas áreas de coletas.

Capítulo 2, O Brasil, um dos países mais biodiversos do mundo, apresenta representantes das 9 secções taxonómicas formais do gênero Arachis. As 65 espécies encontradas no território brasileiro são utilizadas sobretudo para melhoramento genético do amendoim comum, cobertura do solo, agricultura familiar e paisagismo urbano. Distribuídas em sua maioria no Brasil central, as áreas de ocorrência de Arachis estão sob forte influência antrópica, sujeitas a ameaças de depauperamento de suas populações. Diante da velocidade de modificação dos ecossistemas brasileiros, associada à baixa capacidade de dispersão natural das sementes, é relevante analisar a presença e o potencial de ocorrência de espécies dentro das Unidades de Conservação de Proteção Integral para ampliar o conhecimento do espaço ecológico adequado para estabelecimento e permanência das populações, e aprimorar a possibilidade de conservação in situ de espécies. A conservação in situ é influenciada pela criação e gestão de áreas protegidas e entorno e pela conservação dos recursos naturais, principalmente através dos sistemas de Unidades de Conservação e pelas leis que os estabelecem. Foram utilizados 1.539 pontos de ocorrência, extraídos do "Catalog of Arachis Germplasm Collection" e de coletas recentes da Embrapa, para gerar mapas de distribuição e proximidade com Unidades de Conservação de Proteção Integral e mapas de modelos com potencial de ocorrência nessas unidades. A proximidade dos pontos presenciais com as unidades foi avaliada em quatro categorias, a partir das Zonas de Amortecimento instituídas em lei: 1-Dentro da UC; 2-Muito próxima (até 500m de raio); 3- Próximo (de 500 a 3.000m); 4-Pouco próximo (de 3.000 a lO.OOOm). Da avaliação dos mapas de distribuição foram localizados 5 pontos Dentro das Unidades de Conservação, 10 pontos Muito Próximos, 58 pontos Próximos, e 130 pontos Pouco Próximos, indicando que somente 13% do total da amostra está localizada dentro e/ou no entorno das áreas de Unidades de Conservação de Proteção Integral. Quando estipulado um limite de corte superior a 80% de probabilidade de ocorrência para o modelo, e quando este é sobreposto aos mapas das unidades, estima-se que 21,6 milhões de hectares das áreas de Unidades de Conservação são áreas potenciais para ocorrência de espécies do gênero. Quando este limite é reduzido a 100km de raio em volta dos pontos de ocorrência, o tamanho da área potencial cai para 14,2 milhões. Independente das incertezas dos modelos, trabalhos com modelagem e com sistemas de informação geográfica auxiliam na estipulação de presença e ocorrência potencial de espécies em Unidades de Conservação de Proteção Integral. Além disso, essas ferramentas aliadas à criação de novas áreas protegidas e ao conhecimento sobre sua flora e fauna se mostram úteis no processo de desenvolvimento de estratégias de conservação in situ das espécies de Arachis e para a manutenção de seus recursos genéticos. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The genus Arachis has currently 80 described species, 47 of them endemic to the Brazilian flora. Given the speed of change of ecosystems, associated with low natural dispersal ability of seeds, it is important to map the occurring areas of species to understand the ecological space suitable for establishment and persistence of populations, and enhance the studies of in situ conservation of these species. Geographic Information Systems and models of potential distribution by associating occurrence data with environmental variables indicate the locations of species occurrence and assist in the mapping of potential areas. We used 1.541 occurrence points extracted from the "Catalog of Arachis Germplasm Collection" and recent collections from Embrapa. The species distribution covers the entire Brazilian territory, except the states of Amapá, Amazonas and Roraima, with points distributed along the highways which characterizes the presence of man in the dispersion of these species. About 56% of the species are located in the Brazilian central plateau, an area of the predominantly savannah and influence of Paraguay, Paraná, Tocantins-Araguaia and São Francisco rivers basins. The maps with projections of potential areas of occurrence generated from the model with GARP and SVM algorithms were evaluated according to the values of ROC curve, showed AUC > 0.85 indicating faithful models of Arachis species occurrence. Regardless model uncertainties, studies with modeling help approximation the extent of potential occurrence areas. The use of geographic information systems proved useful for defining the genus range of biogeo graphical occurrence and to establishment of new collection areas.

Brazil, one of the most biodiverse country in the world, has representatives of nine formal taxonomic sections of the genus Arachis. The 65 species found in Brazil are mainly used in research for genetic improvement of peanut, in the processes of soil cover, as a component of agricultre and urban landscaping. Distributed mostly in central Brazil, the areas of Arachis occurrence are under strong anthropogenic influence, under the threat of depletion of their populations. Given the speed of change in the Brazilian ecosystems associated with a low capacity for seeds dispersal, it is important to analyze the presence and potential occurrence of species within the Integral Protection Conservation Units to expand the knowledge on the ecological space suitable for the establishment and permanence of populations and enhance the possibility of in situ conservation of species. In situ conservation is influenced by the creation and management of protected areas and conservation of environment and natural resources, mainly through the systems of conservation laws and by establishing them. We used 1.539 occurrence points drawn from the "Catalog of Arachis Germplasm Collection" and recent collections of Embrapa, to generate distribution maps and proximity to the Conservation Units and maps of models with the potential to occur in these units. The proximity of the face points to the units was evaluated in four categories, from the Buffer Zone established by law: 1- Inside Protected Areas, 2-Very close (up to 500m radius), 3-Nearby (500 to 3.000m) 4-Remotely Close (3.000 to 10.000m). Evaluating the distribution maps located 5 points inside Protected Areas, 10 points Very close, 58 points Nearby, and 130 points Remotely Close, indicating that only 13% of the total sample is located within and / or around the areas of Integral Protection Conservation Units. When we set a cut-off limit higher than 80% probability of occurrence for the model, and when this is superimposed on maps of the Protected Areas, it is estimated that 21.6 million hectares of areas of conservation are potential areas for the occurrence of Arachis species. When this limit is reduced to 100km radius around the points of occurrence, the size of the potential drops to 14.2 million hectares. Regardless of the uncertainties of the models, studies with modeling and geographic information systems assist in the provision of presence and potential occurrence of species in Integral Protection Conservation Units. Moreover, these tools together with the creation of new protected areas and the knowledge on its flora and fauna prove helpful in the process of developing strategies for in situ conservation of Arachis species and the maintenance of their genetic resources.