Neotropical anuran communities from agricultural landscapes: an integrated approach

Abstract

Anthropogenic activities such as agriculture and cattle farming are the main causes of biodiversity loss. Agricultural expansion is especially detrimental in the tropics, where agricultural investment meets important social and economic demands, and biodiversity is especially high and unique. Rice is the world’s most important food crop. Given its nature, location and extension worldwide, irrigated rice fields are invariably used by the native fauna. Determining how communities living in these agroecosystems are shaped is therefore of the utmost concern. The Cerrado, the world’s largest and most diverse savanna is experiencing extreme anthropogenic pressure, with 50% of the biome currently under direct human use. Amphibians are among the world’s most threatened vertebrates, playing keystone roles in ecosystem functioning. Given the inherent complexity of their life cycle, approaching how amphibian populations are affected by anthropogenic activities requires an integrated, multidimensional approach, at multiple scales. This project sought to assess how the anuran community of the Cerrado is being affected by agricultural pressure, assessing the extinction risk, analyzing the selected traits, and variation in taxonomic, phylogenetic and functional diversity at different scales, as well as the functional connectivity of frogs in rice crops. The official extinction risk is underestimated for the anurans of the Cerrado. Breeding site, habitat specialization, and clutch size are predictors of increased extinction risk. The southwest and central regions of the biome are the main hotspots of increased extinction risk, and should be prioritized for conservation. Habitat conversion and crop management caused profound changes to the anuran community, causing increased functional divergence and dramatic loss of functional and phylogenetic diversity in agricultural environments. Anurans with restricted range, habitat specialization, small clutches and large body size were excluded from agricultural environments. Additionally, frogs from agricultural environments had lower body condition. Thus, the conversion of natural vegetation to rice crops results in such environmental stress, that large subsets of species are driven to local extinction irrespective of their specialization, and even the more resilient species exhibit lower body condition. The presence of abundant forest fragments and water bodies is crucial for the maintenance of high levels of functional and phylogenetic diversity, and also to ensure functional connectivity for anuran populations in agricultural landscapes.

Atividades antrópicas como a agricultura e a pecuária são as principais causas da perda de biodiversidade. A expansão agrícola é especialmente nociva nos trópicos, onde o investimento agrícola responde a importantes demandas sociais e económicas, e a biodiversidade é especialmente alta e única. O arroz é a cultura alimentar mais importante do mundo. Dada a sua natureza, localização e extensão a nível global, os campos de arroz irrigado são invariavelmente utilizado pela fauna nativas. Determinar como as comunidades que vivem nesses agroecossistemas são afectadas é, portanto, de extrema importância. O Cerrado, a maior e mais diversa savana do planeta, encontra-se sob extrema pressão antropogénica, com 50% do bioma atualmente sob uso humano direto. Os anfíbios estão entre os vertebrados mais ameaçados do planeta, desempenhando papéis de destaque no funcionamento dos ecossistemas. Como o seu ciclo de vida é particularmente complexo, investigar a forma como as populações de anfíbios são afectadas por atividades antropogénicas requer uma abordagem integrada e multidimensional, a várias escalas. Com este projecto pretendeu-se avaliar a forma como a comunidade de anuros do Cerrado está a ser afetada pela pressão agrícola, avaliando o risco de extinção, analisando os traits selecionados, e a variação na diversidade taxonómica, filogenética e funcional em diferentes escalas, bem como a conectividade funcional dos anuros em culturas de arroz. Determinou-se que o risco de extinção de risco oficial dos anfíbios do Cerrado se encontra subestimado. O local de reprodução, habitat e tamanho da postura são preditores de elevado risco de extinção em anuros. O sudoeste e região central do bioma são as principais regiões de espécies de alto risco de extinção, e devem ser priorizados para a conservação. Concluiu-se também que a conversão do habitat e a gestão agrícola causaram profundas alterações na comunidade de anuros, com o aumento da divergência funcional e dramática perda de diversidade funcional e filogenética em ambientes agrícolas. Anuros com distribuição restrita, especialização de habitat, posturas pequenas e grande tamanho corporal foram excluídos dos ambientes agrícolas. Adicionalmente, anuros provenientes de culturas apresentaram menor condição corporal. Assim, a conversão de vegetação natural em plantações de arroz irrigado resulta na extinção local de muitas espécies, independentemente da sua especialização, e no decréscimo dos índices de condição corporal nas espécies mais resistentes. A presença de abundantes fragmentos florestais e de corpos de água é determinante para a manutenção de níveis elevados de diversidade funcional e filogenética, e ainda para assegurar a conectividade funcional para as populações de anuros em paisagens agrícolas.