Functional and Phylogenetic Diversity of Amphibians in the Brazilian Atlantic Forest: Implications for a Systematic Conservation Planning

Abstract

[eng] Biodiversity patterns are results of ecological and evolutionary processes. Understanding the forces shaping biodiversity patterns help to predict the responses of ecosystems to environmental change. Considering the role of amphibian species in the functioning of ecosystems, we explored how their functional, phylogenetic and taxonomic relations can be incorporated into spatial decision-making in the Brazilian Atlantic Forest. We used these considerations for developing an integrative strategy based on species dispersal patterns, threats and conservation status, susceptibility to climate change, functional trait evolution and cost-effective conservation. In this line, we organized this thesis in 10 chapters distributed into five sections. We used different dimensions of the amphibians' ecological niches regarding morphology, life history, and behaviour. Our findings highlighted that functional trait-based approaches can be efficient strategies for conserving species in endangered ecosystems. Atlantic Forest reserves are failing to protect threatened species, and anticipated climate change can also be threatening the currently protected species. Therefore, we introduced new priorities for landscape assessments using ecological connectivity under current and future conditions. In the near future, most species can become threatened and tend to disperse towards areas with milder temperatures at high altitudes/latitudes, reducing their geographical ranges. By framing evolutionary ecology into conservation science, we revealed that phylogenetic metrics can be relevant tools for functional landscape planning. Using evolutionary history of functional traits, we also determined the species adaptation across different taxonomic lineages. In addition, under a complementarity-based analysis, we showed a practical suggestion to represent taxonomic indicator groups and estimates of land values. We designed an innovative assessment strategy, showing that prioritization models focused on different dimensions of biodiversity can incorporate cost-benefit relationships through payment for ecosystem services schemes. From theory to practice, our study suggests an eco- evolutionary framework regarding the usefulness of amphibian conservation from regional to global scales.

[spa] Los patrones de biodiversidad son resultado de procesos ecológicos y evolutivos. Comprender las fuerzas que determinan estos patrones ayuda a predecir la respuesta de los ecosistemas al cambio ambiental. Considerando el papel de las especies de anfibios en el funcionamiento de los ecosistemas, exploramos cómo sus relaciones funcionales, filogenéticas y taxonómicas pueden ser incorporadas en la toma de decisiones espaciales en el Bosque Atlántico brasileño. Utilizamos estas consideraciones para desarrollar una estrategia basada en patrones de dispersión de especies, amenazas y estado de conservación, susceptibilidad al cambio climático, evolución de rasgos funcionales y conservación rentable. En esta línea, organizamos esta tesis en 10 capítulos distribuidos en cinco secciones. Según diferentes dimensiones ecológicas basadas en morfología, ciclo de vida y comportamiento de anfibios, mostramos que el uso de los rasgos funcionales puede ser eficiente para la conservación de especies en ecosistemas en peligro de extinción. Las reservas del Bosque Atlántico no son suficientes para sus especies amenazadas, y las especies actualmente protegidas sufren efectos del cambio climático. Por lo tanto, proponemos prioridades de conservación usando conectividad ecológica para condiciones actuales y futuras. En un futuro pr6ximo, la mayoría de las especies pueden verse amenazadas y tienden a dispersarse hacia áreas con temperaturas más suaves, a altitudes y latitudes elevadas, reduciendo sus rangos geográficos. Empleando la ecología evolutiva en la conservación, revelamos que métricas filogenéticas pueden ser herramientas relevantes para la planificación funcional del paisaje. Según la historia evolutiva de los rasgos funcionales, determinamos la adaptación de las especies en diferentes linajes taxonómicos. Además, bajo un análisis de complementariedad, representamos grupos taxonómicos indicadores y valores economicos de la tierra. Diseñamos modelos de priorización centrados en diferentes dimensiones de la biodiversidad, incorporando relaciones de coste-beneficio a través de esquemas de pago por servicios ecosistémicos. De la teoría a la práctica, nuestro estudio sugiere un marco eco-evolutivo con respecto a la utilidad de la conservación de anfibios desde escalas regionales a globales.