Vegetation multitemporal responses to hydroclimate variations in the Espinhaço Range (Brazil)

Abstract

Os sistemas montanhosos são laboratórios naturais para análise de gradientes. Elevação, amplitude e diferenças topográficas em montanhas podem criar fortes diferenças microclimáticas a curtas distâncias, aninhadas dentro da mesma região biogeográfica e macroclimática, permitindo-nos compreender melhor as respostas da vegetação e os feedbacks sobre a disponibilidade de água. Neste estudo, avaliamos como a distribuição da vegetação está ligada à disponibilidade de água na Serra do Espinhaço. Para tanto, abordamos as seguintes questões: 1) Quais são os regimes hidroclimáticos encontrados na Serra do Espinhaço e seus correspondentes tipos de vegetação? 2) Onde a produtividade da vegetação é mais e / ou menos acoplada aos regimes hidroclimáticos? 3) A topografia é capaz de impactar a produtividade da vegetação e suas relações de acoplamento com regimes hidroclimáticos? Além disso, considerando estas relações ambientais e de vegetação, 4) Como a resiliência climática dos tipos de vegetação nesta região varia? Conclui-se que na faixa do Espinhaço, a maior parte da dinâmica de produtividade da vegetação espaço-temporal é impulsionada por condições hidroclimáticas e / ou topo-edáficas. Nossos resultados mostram que a vegetação da Caatinga teve uma resposta plástica e relativamente rápida ao Déficit Hídrico Climático (CWD) e foi o tipo de vegetação com maior restrição hídrica. Cerrado e Campos Rupestres tiveram respostas semelhantes às flutuações no déficit hídrico, mostrando um gradiente de respostas das mais lentas as mais rápidas entre regiões hidroclimáticas “Humid” a “Very Dry”. A Mata Atlântica não apresentou um padrão claro de resposta à sazonalidade na disponibilidade de água. Também descobrimos que entre todos os biomas analisados, o Cerrado e a Mata Atlântica foram os mais sensíveis em relação à variabilidade interanual do CWD, especialmente em locais com condições úmidas. Desde que, no período avaliado, essas regiões não apresentaram alta variabilidade de CWD ano a ano, argumentamos que anos climáticos mais extremos podem ter um grande impacto na capacidade dessas fenologias de vegetação rastrearem a variabilidade interanual.

Montane systems are natural laboratories for gradient analysis. Elevation, amplitude and topographical differences over mountains can create strong microclimatic differences over short distances, nested within the same biogeographic and macro-climatic region, thus allowing us to better understand vegetation responses and feedbacks to water availability. In this study, we assessed how vegetation distribution is linked to water availability in the Espinhaço Mountain Range. For that, we addressed the following questions: 1) Which are the hydroclimatic regimes found in the Espinhaço Range and their corresponding vegetation types? 2) Where does vegetation productivity is more and/or less coupled to hydroclimatic regimes? 3) Is topography able to impact vegetation productivity and its coupling relations to hydroclimatic regimes? Also, considering these environmental and vegetation relationships, 4) How does the climatic resilience of the vegetation types in this region vary? We conclude that in the Espinhaço Range, most of the spatio-temporal vegetation productivity dynamics are driven by hydroclimatic and/or topo-edaphic conditions. Our results show that “Caatinga” vegetation had a plastic and relatively fast response to Climatic Water Deficit (CWD) and was the most water-constrained vegetation type. “Cerrado” and “Campos Rupestres” had similar responses to fluctuations in water deficit, showing a gradient of slower to faster responses from “Humid” to “Very dry” hydroclimatic regions. “Mata Atlântica” did not show a clear pattern of responses to seasonality on water availability. We also found that among all biomes analyzed, “Cerrado” and “Mata Atlântica” was the most sensitive regarding the CWD interannual variability, especially in sites with moist conditions. Since over the period assessed those regions did not presented high variability on year-to-year CWD, we argue that more extreme climatic years can have a large impact on the capacity of these vegetation phenology tracking interannual variability.