Teses - Ecologia e Biodiversidade - IBRC

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New insights on Urban Ecology for more sustainable cities: integrating nature-based-solutions, human perception and the knowledge on how the urban landscape influence bird communities
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-11-18) Rosa, Gabriela [UNESP]; Ribeiro, Milton Cezar [UNESP]; Pena, João Carlos de Castro [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Quando se pensa em sustentabilidade, é fundamental considerar os ambientes urbanos, uma vez que a maioria dos seres humanos vivem nas cidades. Assim, a Ecologia Urbana vem contribuindo substancialmente para fortalecer e melhorar o bem-estar humano e a conservação da biodiversidade em paisagens urbanas em todo o mundo. Partindo-se disso, esta tese está dividida em cinco capítulos que abordam diferentes temas relacionados a Ecologia Urbana. No primeiro, analisamos como os diferentes elementos (cobertura arbórea, cobertura impermeável, área de parque, ruído e conectividade funcional) da paisagem urbana influenciam os aspectos taxonômicos (riqueza de espécies) e funcionais (riqueza funcional – FRic – e Rao's Quadrática Entropy - RaoQ) das comunidades de aves que habitam parques e ruas de cidades neotropicais. Se bem planejadas, as cidades podem ter um papel importante na conservação da biodiversidade de aves. Conectar fragmentos de vegetação urbana por meio de ruas arborizadas contribui positivamente para a taxonomia e riqueza funcional e pode reduzir os efeitos negativos do ruído nas cidades. No capítulo 2, testamos se a urbanização leva à homogeneização da coloração das aves em duas cidades neotropicais (ou seja, Bauru, Brasil; Xalapa, México); para isso, desenvolvemos o método de ‛porcentagem de cor’, uma abordagem que considera todo o corpo das aves, produzindo descrições contínuas das cores com base em intervalos de pixels de ilustrações científicas. Quantificamos a influência da diversidade de habitat e cobertura impermeável na riqueza e diversidade da cor das aves. Nossos resultados indicam que não é possível generalizar que a intensidade da urbanização leva à homogeneização da coloração das aves. No capítulo 3, sugerimos uma pesquisa futura sobre as influências da urbanização na diversidade de cores das aves, considerando as características espectrais de UV, uma vez que as aves veem mais que os humanos e podem discriminar uma ampla gama de cores, permitindo a percepção do comprimento de onda UV. No capítulo 4, investigamos como a comunidade acadêmica percebe as aves em duas cidades neotropicais (Bauru e Belo Horizonte, Brasil). Nosso estudo mostrou que a maioria das pessoas consegue reconhecer as espécies mais frequentes, tem consciência da importância ecológica das aves para a manutenção dos ecossistemas e tem sentimentos diferentes conforme a espécie: enquanto a maioria das espécies de aves foram associadas a sensações positivas, espécies como o pombo doméstico gerava sensações negativas. Por fim, no capítulo 5, relatamos a experiência de participação no Challenge Campus 2030 e discutimos como a ciência pode ser utilizada para propor soluções práticas para superar desafios e problemas ambientais. As Soluções Baseadas na Natureza (NBS) surgem como uma alternativa eficiente para superar os desafios urbanos. Engajar a comunidade acadêmica na busca pela melhoria da qualidade de vida e conservação dos recursos naturais é de extrema importância para um futuro urbano mais sustentável.
Reductio ad absurdum: simplification of trophic processes in tropical forests
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2021-01-15) Lima, Fernando Silva; Ribeiro, Milton Cezar [UNESP]; Jenkins, Clinton Neil; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Mudanças na abundância e persistência da biodiversidade, lideradas pela perda e fragmentação de habitats naturais têm sido descritas em todo o mundo. Estas mudanças geralmente são estudadas em modelos focados em espécies únicas ou modelos de diversidade de espécies. No entanto, esta abordagem não leva em consideração as interações entre espécies, levando a resultados superficiais. Isto é particularmente sensível quando se trata de interações predador-presa, onde respostas a presença de predadores ou a mudanças na paisagem e no habitat podem ter consequências diretas e influenciar cadeias tróficas. O declínio de grandes populações de predadores é de fato um fenômeno mundial. Enquanto isso, mesopredadores estão se tornando mais abundantes em paisagens fragmentadas. Este processo, descrito como a Liberação do Mesopredador, pode ter impactos profundos na biodiversidade. Na Mata Atlântica, o predador ápice (onça-pintada) está regionalmente extinto na maior parte do bioma. Além disso, 65% da floresta restante no bioma está distribuída em mosaico de manchas florestais menores que 2.000 ha. Isso apresenta um alto potencial para surtos de liberação de mesopredadores e o resultado é tudo, menos previsível. Aqui proponho um modelo conceitual descrevendo como esse fenômeno pode funcionar na Mata Atlântica.
The effect of forest degradation on ecosystem services related to frugivory and insectivory promoted by birds and mammals in Amazonian forests
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-09-08) Rossi, Liana Chesini [UNESP]; Pizo, Marco Aurélio [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Florestas tropicais estão enfrentando ameaças impulsionadas por múltiplas atividades antrópicas, como extração seletiva de madeira e fogo. Em toda a Amazônia, as florestas afetadas por essas atividades cobrem cerca de 1 milhão de km2, correspondendo a 17% das florestas remanescentes da região. Dada sua grande extensão, as florestas modificadas pelo homem desempenham um papel importante na conservação das espécies e na prestação de serviços ecossistêmicos. No entanto, distúrbios causados pelo homem afetam negativamente a biodiversidade e os processos ecológicos. Além disso, os impactos destes distúrbios sobre processos ecológicos, como controle da herbivoria e da dispersão de sementes, ainda são pouco compreendidos. Esta tese visa preencher esta lacuna do conhecimento avaliando como os distúrbios causados pelo homem, em particular a extração seletiva de madeira e incêndios florestais afetam comunidades biológicas e processos ecossistêmicos relacionados à regeneração florestal. Em 17 transectos florestais no centro-leste da Amazônia brasileira, usei seis metodologias para registrar 192 espécies frugívoras e 4.670 interações de frugivoria. Além disso, em 30 transectos florestais eu medi a incidência de predação em 4.500 lagartas artificiais. O objetivo do primeiro capítulo foi mensurar os efeitos da extração seletiva de madeira e dos incêndios florestais sobre as comunidades de espécies frugívoras. Os resultados indicam que, florestas queimadas há mais de 15 anos apresentaram baixo número de frugívoros obrigatórios (i.e., ≤80% da dieta baseada em frutas) e de espécies de tamanho corporal grande, ao mesmo tempo que reduziram os valores de diversidade funcional. No segundo capítulo, avaliei os impactos da extração seletiva de madeira e dos incêndios florestais sobre as interações de 8 frugivoria. Descobri que, florestas que queimaram a mais de 15 anos tiveram uma menor diversidade de espécies e interações. Apesar desses efeitos, não encontrei diferenças na estrutura das redes de frugivoria; todas as redes foram altamente modulares e especializadas. Também registrei elevados valores de diversidade beta, resultado da alta dissimilaridade de interação entre as classes florestais. Por fim, no terceiro capítulo, examinei os efeitos dos distúrbios antrópicos sobre a incidência de predação de artrópodes folívoros. Os resultados mostraram uma surpreendente resiliência do processo de controle de artrópodes folívoros à degradação florestal; alta incidência de predação em florestas queimadas durante o El Niño de 2015-16. A incidência de predação em artrópodes folívoros foi realizada principalmente por artrópodes predadores. No geral, esses resultados sugerem que, embora os incêndios florestais recentes não tenham impactado fortemente os processos ecológicos, em longo prazo, incêndios florestais podem levar a mudanças significativas em comunidades ecológicas, reduzindo a ocorrência de frugívoros especialistas e de grande porte, bem como levando à perda da diversidade funcional e de interações de frugivoria na Florestas Amazônica. Portanto, a perda e as mudanças na diversidade taxonômica e funcional devido aos incêndios florestais, somadas as previsões de aumento na frequência desses incêndios, levam à vulnerabilidade dos processos ecológicos, como a frugivoria e da insetivoria –fundamentais para a manutenção e recuperação florestal, com possíveis consequências negativas sobre os serviços ecossistêmicos promovidos pelas florestas tropicais.
Modelagem dos impactos do aumento da concentração de CO2 e nutrientes sobre a composição funcional na Floresta Amazônica
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2021-12-14) Darela Filho, João Paulo [UNESP]; Lapola, David Montenegro [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
A hipótese de perda da floresta amazônica em decorrência das mudanças climáticas foi postulada no final dos anos 90, sugerindo um declínio acentuado da biomassa vegetal simulada por modelos de superfície terrestre (Land Surface Models) em resposta a retroalimentações entre o ciclo de carbono (C) e as mudanças de precipitação e temperatura projetadas para o século XXI por modelos de circulação geral (General Circulation Models). O efeito de fertilização por CO2 (dióxido de C) pode, eventualmente, manter a produtividade e a biomassa florestal nas próximas décadas, evitando ou adiando a suposta descaracterização florestal na região. A resposta da floresta amazônica aos efeitos diretos e indiretos do CO2 elevado é, contudo, incerta. Principalmente em virtude de duas características importantes, até aqui não consideradas conjuntamente em experimentos realizados com modelos de vegetação: o papel potencialmente limitante do nitrogênio e do fósforo (N e P) sobre o efeito de fertilização por CO2 e as possíveis alterações de composição funcional comunidades vegetais sob diferentes regimes de estresse e perturbação originadas pelas mudanças climáticas. Este estudo apresenta uma abordagem de modelagem de ecossistemas terrestres baseada em processos ecofisiológicos e na biodiversidade de formas e funções vegetais, representada pela alta variabilidade de atributos funcionais de plantas. Considerando os ciclos do nitrogênio e fósforo acoplados ao ciclo de carbono, numa combinação inovadora de características de modelagem dinâmica de ecossistemas terrestres. O novo modelo foi aplicado para a simulação dos ecossistemas da Pan-amazônia num período climatológico e histórico recente (1979-2016) e em um teste de sensibilidade envolvendo variações na temperatura, precipitação, concentração de CO2 e nutrientes (N e P). A simulação histórica foi comparada com dados de referência em um processo de avaliação biogeoquímica, baseada em um protocolo de amplo uso na modelagem de ecossistemas terrestres. A simulação histórica e os dados gerados no teste de sensibilidade foram a base para o desenvolvimento de um método de análise funcional multidimensional que foi utilizado aqui para identificar com precisão importantes interações entre a composição funcional da vegetação simulada e os processos ecossistêmicos sob as diferentes condições ambientais simuladas. Os resultados dos testes de sensibilidade foram comparados qualitativamente a resultados de experimentos de manipulação dos recursos e variáveis climáticas. Finalmente, sob a luz das análises anteriores, uma análise detalhada da simulação histórica foi realizada, buscando esclarecer os efeitos diversos na vegetação, que são causados pelo aumento do stress hídrico, da temperatura e da concentração atmosférica de CO2 entre 1979 e 2016. A combinação de maior diversidade funcional e dos ciclos de N e P acoplados ao ciclo de C em um modelo dinâmico de vegetação revelou interações importantes entre composição funcional da área simulada e o complexo balanço entre assimilação de C e respiração autotrófica, que em última instância compõem o principal controle sobre a biomassa em ecossistemas terrestres. Adicionalmente, um resultado relevante não previsto no plano inicial é apresentado: um conjunto de mapas e uma análise sobre as diferentes formas químicas de P nos solos da área de estudo.
Ecologia espacial de bandos mistos de aves em um trecho da floresta atlântica do sul do Brasil
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2021-10-15) Brandt, Claudia Sabrine; Mokross, Karl Stephan [UNESP]; Ferreira, Marco Aurélio Pizo [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tem sido cada vez mais evidente que o conhecimento sobre o comportamento e as interações sociais em algumas espécies são importantes para compreender a dinâmica das populações e comunidades. No caso das aves, a proteção de bandos mistos de florestas tropicais é importante para a conservação de comunidades, por incluir, em diversos casos, espécies que dependem dessas associações para permanecerem em uma determinada área. No entanto, a despeito da composição, pouco se conhece sobre a dinâmica interna de bandos mistos de floresta atlântica. Considerando que existe um consenso de que a espécie Habia rubica seja a espécie nuclear nos bandos em que participa, nesse estudo buscou-se compreender: 1. a área de ocupação de H. rubica enquanto a espécie participa de bandos mistos; 2. o grau de sobreposição entre as áreas de ocupação de H. rubica com a de outras quatro espécies participantes de bandos mistos (Automolus leucophthalmus, Philydor atricapillus, Basileuterus culicivorus e Xiphorhynchus fuscus); 3. quais variáveis ambientais são determinantes no uso do habitat por Habia rubica. Foram selecionadas cinco áreas de estudo localizadas nos municípios de Blumenau, Timbó e Brusque, Santa Catarina, Brasil, onde indivíduos das cinco espécies foram capturados e marcados com anilhas coloridas. Posteriormente, partindo da premissa de que os indivíduos de H. rubica são fiéis a um mesmo bando misto, foi pré-determinado um esforço amostral de ~40 horas de acompanhamento de um mesmo indivíduo/grupo de H. rubica enquanto associado a um bando misto em cada área de estudo. Os indivíduos tiveram a sua localização determinada em intervalos de 10 minutos com o auxílio de um GPS de mão acoplado ao pesquisador que acompanhou os bandos mistos. Utilizando a Análise de Densidade de Kernel Autocorrelacionada - AKDE, foi observado que enquanto participaram de bandos mistos, os indivíduos de H. rubica apresentaram uma área de ocupação de ~11 ha. Os indivíduos de A. leucophthalmus, P. atricapillus e X. fuscus apresentaram uma grande sobreposição com a área de ocupação de H. rubica, o mesmo não ocorrendo com B. culicivorus. A análise Função Integrada de Seleção de Passos - iSSF mostrou que a distância em linha reta até o ponto onde ocorre de escoamento preferencial de água no terreno (distância de drenagem) foi a única variável selecionada da mesma forma para todos os indivíduos de H. rubica, com o deslocamento ocorrendo em áreas onde ocorre o escoamento preferencial da água. Os resultados indicam que para que seja mantida a ocorrência de bandos mistos com H. rubica na porção sul da floresta atlântica é necessário preservar remanescentes não-isolados, em condições relativamente boas de conservação, de tamanho ~11 ha. Essas áreas devem também incluir fundos de vales e/locais onde ocorra o escoamento preferencial da água, variável que parece determinante na movimentação de H.rubica enquanto participa de bandos mistos. A observação de um fluxo de entrada e saída de indivíduos de H. rubica dos bandos mistos estudados, cujo parentesco é desconhecido, demonstra a necessidade de estudos futuros para a melhor compreensão da dinâmica populacional da espécie. Por fim, permanece desconhecido o padrão de movimentação da espécie quando não está associada aos bandos. Considerando que o seu padrão de movimentação pode ser totalmente diferente do que ocorre quando associada a outras espécies, os requerimentos de área para indivíduos de H. rubica podem ser ainda maiores. Sendo assim, são recomendados estudos focando esse aspecto da ecologia espacial da espécie.
Influência da estrutura da paisagem nos padrões de movimento do cachorro-do-mato (Cerdocyon thous)
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2021-09-27) Kanda, Claudia Zukeran [UNESP]; Ribeiro, Milton Cezar [UNESP]; Oliveira Santos, Luiz Gustavo Rodrigues; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Compreender os mecanismos que impulsionam o movimento dos animais em diferentes condições de paisagem pode contribuir para prever como os efeitos das mudanças na paisagem podem alterar a dinâmica do uso do espaço e consequentemente, a interação entre os organismos. Neste sentido, o cachorro-do-mato apresenta características ecológicas interessantes para começarmos a entender um pouco mais sobre a sua ecologia de movimento, por possuírem uma ampla distribuição geográfica e ocorrer desde ambientes naturais a antropizados. Desta forma, eu abordo nesta tese, diferentes análises de padrões de movimento e uso do espaço deste carnívoro social generalista em dois contextos florestais de paisagem, uma com aproximadamente 15% e outra com cerca de 50% de cobertura florestal. Para investigar o tema proposto, meus objetivos específicos foram desenvolvidos ao longo dos capítulos de minha tese, as quais descrevo abaixo. No capítulo 01 faço uma revisão bibliográfica a respeito da ecologia geral e ecologia do movimento da espécie e informações obtidas durante o desenvolvimento desta tese. A maior parte das informações disponíveis sobre a ecologia espacial da espécie no Brasil foram estudos de monitoramento realizados via rádio-telemetria, sendo estas disponíveis em literatura cinza (dissertações e teses) na língua portuguesa. Somado a esta carência de publicações científicas, quase todos os estudos se limitaram a estimar o tamanho da área de vida e sobreposição entre elas, assim como o uso e seleção de habitat. Nenhum estudo se aprofundou em analisar os mecanismos que poderiam estar moldando os padrões de movimento observados. Apesar de ser um canídeo generalista, os resultados reforçam a divergência entre os registros de ocorrência da espécie e os conhecimentos reais a acerca da espécie. Estas lacunas de conhecimento a respeito da ecologia da espécie podem dificultar a avaliação do impacto das ameaças na população e do entendimento dos efeitos de sua ecologia de movimento nos processos ecológicos. No capítulo 02, eu avalio se os padrões de movimento do cachorro-do-mato diferem entre as paisagens. Para isso, eu classifico as estratégias de movimento (e.g. residente, nômade, migratório ou dispersivo) e modos de movimento (e.g., exploratório ou estacionário) do cachorro-do-mato em duas escalas temporais, série temporal de um ano e série temporal de dois anos. Os resultados indicaram que o cachorro-do-mato possui estratégia sedentária com alguns modos exploratórios eventuais e também, alguns indivíduos dispersivos, independente do contexto da paisagem estudado. No capítulo 03, eu avalio se o tamanho e o tempo de cruzar a sua área de vida, assim como a distância diária percorrida e o padrão de atividade diferem entre as duas paisagens florestais estudadas. Nossos resultados fornecem indicações da inter-relação entre o contexto da paisagem e a organização espacial da população, indicando um aumento na área de vida e na sobreposição espacial entre os indivíduos na paisagem florestal contínua. Por fim, no capítulo 04, eu avalio a existência e o intervalo temporal de movimentos periódicos dentro das áreas de vida. Os padrões de movimentos periódicos foram mais presentes e com alta significância da periodicidade diária em indivíduos na paisagem de manchas florestais do que na paisagem florestal, possivelmente ocasionada pelo maior efeito na patrulha territorial e no uso de manchas de recursos dentro de suas áreas de vida neste ambiente. Ao final da tese, apresento as conclusões gerais e as atividades acadêmicas de ensino e pesquisa desenvolvidas ao longo do meu período do doutorado. Em resumo, essa tese ressalta a importância em se considerar a influência do contexto de paisagem no movimento e organização espacial de uma população. Estas variações implicam em diferentes efeitos quando interligarmos a relação existente entre o movimento animal e sua função ecológica no ambiente, moldando o tempo e o local na qual esta função poderá ocorrer.
Inter-relações entre diversidade filogenética, estrutura da paisagem e redes de interações entre plantas e aves frugívoras
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2020-02-28) Monteiro, Erison Carlos dos Santos; Pizo, Marco Aurélio [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
A dispersão de sementes é um dos principais processos responsaveis pela manutenção e regeneração das florestas tropicais. É através dela que um numero tão grande de espécies de plantas ocorrem nas florestas tropicais. Esta interação com vantagens mútuas ocorre a milhões de anos e gerando atributos cada vez mais eficientes em trazer nutrientes para os animais e qualidade de dispersão para as plantas. Por isso, buscamos entender se existe seleção por um dos lados da interação e como é possivel através de caracteristicas filogenéticas, entender a estrutura das redes mutualistas (cap.1). E como variações na quantidade de floresta e conectividade influenciam a diversidade filogenética e interações entre especies evolutivamente distintas, e o efeito disso na robustez das redes (cap.2). No primeiro capítulo, descobrimos que a diversidade filogenética das plantas, mais que a das aves está ligada a especialização nas redes de interações, o que sugere um efeito “button up” das plantas selecionando as interações com aves mais generalistas ao longo do tempo evolutivo. No segundo capítulo descobrimos que areas mais florestadas e mais conectadas mantém até 18 vezes mais diversidade filogenética e interações entre espécies evolutivamente distintas, o que tem grande efeito na robustez das redes de interações. Esses achados mostram a importancia das grandes florestas em manter informação evolutiva e consequentemente a saúde e a resistencia dos processos ecológicos contra as mudanças ambientais.
O papel da dispersão de sementes por aves na manutenção da diversidade de plantas de uma floresta tropical
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2020-10-16) Camargo, Paulo Henrique Santos Araujo; Ferreira, Marco Aurélio Pizo [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
A diversidade das florestas tropicais é fortemente moldada por interações mutualísticas envolvendo plantas e frugívoros que dispersam suas sementes. No entanto, ainda é pouco conhecido como frugívoros podem afetar os padrões de dispersão de sementes, a composição da comunidade de plantas e a coexistência de espécies em paisagens de floresta tropical. Outra lacuna no nosso conhecimento é entender como a variação das características de plantas e frugívoros ligadas a dispersão de sementes se combinam para estruturar as redes de interações. E ainda, como essa combinação de características de plantas e frugívoros podem ser aproveitadas na restauração florestal. Assim, ao longo de três capítulos, tentei elucidar cada uma dessas lacunas no nosso conhecimento através de um extensivo trabalho de campo em 12 paisagens fragmentadas na Mata Atlântica. Monitorei a produção de sementes dispersas por aves e a abundância de aves em fragmentos florestais, e amostrei a chuva de sementes e a atividade de aves atraídos para núcleos de árvores experimentais estabelecidos em pastagens adjacentes. No capítulo 1, mostro que a dispersão de sementes por aves pode ser manipulada em projetos de restauração com base na combinação de características entre plantas e aves, a fim acelerar a recuperação da floresta. No capítulo 2, mostro que os frutos proporcionalmente raros em fragmentos de Mata Atlântica têm uma probabilidade maior do que o esperado de dispersão de sementes devido ao efeito equalizador proporcionado por aves frugívoras, e que este efeito é aumentado com a diversidade de aves. Finalmente, no capítulo 3, mostro que uma maior diversidade funcional de aves e plantas permite uma maior correspondência de características e uma rede de interações mais conectada, o que proporciona uma maior riqueza funcional da chuva de sementes. Em conclusão, essa tese contribui para o nosso entendimento sobre o papel da dispersão de sementes por aves na manutenção da diversidade estrutural e funcional de plantas, bem como para a resiliência de uma floresta tropical.
Spatial insights for management and conservation of ecosystem services and biodiversity for a sustainable future
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2020-02-20) Assis, Julia Camara de; Ribeiro, Milton Cezar [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Compreender como os padrões e processos da paisagem afetam a biodiversidade e os serviços ecossistêmicos (ES) – benefícios que as pessoas recebem da natureza – é fundamental para prever suas respostas às mudanças no uso da terra. Para avançar na pesquisa, desenvolver e fornecer informações espaciais apropriadas para as tomadas de decisão, utilizei modelagem e proposições teóricas para expandir o conhecimento sobre serviços ecossistêmicos, biodiversidade e o papel desempenhado pelos seres humanos na conservação da paisagem e seu manejo sustentável. No capítulo 1, considerando a teoria atual e as lacunas de conhecimento acerca de ES, eu propus um framework para entender melhor os efeitos da estrutura da paisagem no fluxo de ES, um dos componentes da cadeia de provisão de ES. Com base na literatura, discuti os efeitos da composição e configuração da paisagem nos fluxos de ES, de acordo com seus mecanismos. Enfatizei a necessidade de caracterizar a oferta, o fluxo e a demanda de cada ES, a fim de quantificar e abordar completamente os aspectos espaciais da provisão de ES. No Capítulo 2, identifiquei hotspots de biodiversidade usando Modelos de Distribuição de Espécies (SDM) baseados em clima e paisagem para indicar áreas prioritárias para conservação e aquelas ameaçadas por mudanças rápidas no uso da terra, impulsionadas pelo desmatamento e expansão agrícola. Os hotspots de biodiversidade representam as áreas com potencial para hospedar várias espécies-chave e, portanto, estas são regiões-chave para serem protegidas. A seleção das espécies e a interpretação dos resultados dos modelos foram realizadas para o Maranhão (um estado brasileiro), enquanto a coleta e modelagem dos dados foram realizadas para um limite ecológico mais amplo. Indiquei as áreas com maior sobreposição de hotspots de espécies e não abrangidas pelas áreas protegidas existentes como prioritárias para ações de conservação. Reconheci a necessidade urgente de monitorar áreas com expansão agrícola. Por fim, concluí a tese com uma síntese das principais contribuições, recomendações para futuras pesquisas e uma reflexão sobre as lições aprendidas durante o desenvolvimento do meu doutorado.
O papel das áreas alagáveis nos padrões de diversidade de espécies arbóreas na Amazônia
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2019-12-13) Luize, Bruno Garcia [UNESP]; Silva, Clarisse Palma da [UNESP]; Silva, Thiago Sanna Freire [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Áreas úmidas são ambientes na interface terrestre e aquática, onde sazonalmente a disponibilidade de água pode estar em excesso ou em escassez. A história geológica da bacia amazônica está intimamente relacionada com a presença de áreas úmidas em grandes extensões espaciais e temporais e em variadas tipologias. Dentre as tipologias de áreas úmidas presentes na Amazônia as áreas alagáveis ao longo das planícies de inundação dos grandes rios são possivelmente as que possuem maior extensão territorial. Esta tese aborda o papel das áreas úmidas para a diversidade de árvores na Amazônia. As florestas que crescem em áreas úmidas possuem menor diversidade de espécies arbóreas em relação às florestas em ambientes terrestres (i.e., florestas de terra-firme); possivelmente devido às limitações ecológicas e fisiológicas relacionadas a saturação hídrica do solo e as inundações periódicas. Entretanto, nas áreas úmidas da Amazônia já foram registradas 3,515 espécies de árvores (Capítulo 2), uma quantidade comparável à da diversidade na Floresta Atlântica. Em relação às florestas de terra-firme da Amazônia, as espécies de árvores que ocorrem em áreas úmidas tendem a apresentar maiores áreas de distribuição e amplitudes de tolerâncias de nicho ao longo da região Neotropical (Capítulo 3). A composição florística e a distância filogenética entre espécies arbóreas nas florestas de várzea da Amazônia central mudam amplamente entre localidades (Capítulo 4). O gradiente ambiental contido entre as manchas de floresta de várzea foi o fator preponderante para explicar a distância filogenética entre florestas, enquanto que a composição das espécies é influenciada principalmente pelas distâncias geográficas entre as localidades. Além disso, geralmente as espécies relativamente mais abundantes são as que apresentam maiores quantidades de associações de co-ocorrência (Capítulo 5). A estruturação destas co-ocorrências pode ser influenciada por interações bióticas de facilitação e de competição entre as espécies, mas também por características similares do nicho das espécies, indicada pela proximidade evolutiva entre elas. E ainda, por dispersão limitada, indicada por maiores ou menores sobreposições na distribuição geográfica das espécies. Uma das limitações do estudo da diversidade biológica está relacionada com o uso das espécies como unidade básica de análise. Para árvores em florestas tropicais nem sempre é possível distinguir espécies como unidades discretas. A carência de estruturas diagnósticas nas coletas botânicas, a baixa representatividade das variações fenotípicas entre os indivíduos de uma espécie nas coleções botânicas e as variações fenotípicas crípticas existentes entre espécies proximamente aparentadas são fatores que dificultam a descrição da diversidade em nível de espécie. O código de barras de DNA é apresentado como uma técnica promissora para diminuir a lacuna causada pela dificuldade na identificação das espécies com divergência recente como na família Lecythidaceae em florestas de várzea e terra firme na Amazônia central (Capítulo 6). Nesta tese nós estudamos a influência das áreas úmidas na a origem e manutenção da diversidade de árvores nas florestas da Amazônia e concluímos que estes ambientes promovem diferenças nas características ecológicas das espécies arbóreas e heterogeneidade biótica na região.
A acústica como dimensão de comunidades ecológicas e instrumento para o monitoramento da biodiversidade
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2019-12-02) Sugai, Larissa Sayuri Moreira [UNESP]; Siqueira, Tadeu [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
A natureza é ruidosa. Passarinhos gorjeiam enquanto o vento silva ao pentear os campos com abelhas e seus zunzuns rondando flores. Desatentos, deixamos de notar uma incrível quantidade de elementos retumbando em nosso entorno. No entanto, cada som parte de uma fonte, deixando uma pista sobre a situação na qual foi produzido. Podemos identificar a espécie de passarinho pelo seu canto, e, quem sabe, revelar a passagem de uma espécie migratória. A imagem de um campo nos é desperta ao escutar o vento soprando por gramíneas, que ressoaria diferente se soprasse por uma floresta. Por conseguinte, podemos registrar a atividade acústica dos organismos e descrever as dinâmicas de ecossistemas através de um conjunto de técnicas oferecidas pelo monitoramento acústico passivo. Além disto, os diversos sons emitidos por animais são produzidos sobretudo para fins reprodutivos e territoriais. Sua produção possui elevado custo energético e influencia se a performance de um organismo resultará em saldo positivo para a perpetuação de seus descendentes. Diante disso, alguns percalços no caminho entre a emissão e a recepção desses sons podem adulterar suas características e inviabilizar seu reconhecimento. Por serem ondas mecânicas, a vegetação pode refratar e absorver elementos dos sons emitidos por animais. Ou ainda, em grandes agregações, como os coros por aves no amanhecer e por anuros e invertebrados ao ocaso, os diversos sons podem gerar interferências. Em ambos os casos, a degradação sonora pode comprometer o sucesso reprodutivo das espécies. Contrariamente, uma outra perspectiva prevê que esses percalços não seriam tão custosos assim, e que na verdade os sons emitidos intermediam interações entre diferentes espécies podendo influenciar a distribuição dos organismos. Isto posto, tive como objetivos nesta tese i) sumarizar aplicações do monitoramento acústico em ecologia e conservação e ii) investigar a organização de comunidades de anuros no Pantanal sul-matogrossense a partir de seus aspectos acústicos e de uma alta precisão temporal para representar as comunidades. Para tal, começo com um prólogo que traça um paralelo entre o conjunto de gravações acústicas obtidos atualmente à “cápsulas do tempo” que no futuro, podem se tornar registros únicos do passado dos ecossistemas. Em sequência, os dois primeiros capítulos buscam sintetizar aplicações e tendências bibliográficas sobre monitoramento acústico passivo em ambientes terrestres, sendo o primeiro capítulo uma revisão sistemática da literatura. No segundo capítulo, resumo os desenhos amostrais utilizados e apresento diretrizes para otimizar a amostragem. A segunda parte da tese é destinada a investigação da organização de comunidades de anuros através de monitoramento acústico. No capítulo 3, caracterizo as comunidades a partir de atributos das vocalizações dos anuros e investigo se o espaço acústico estaria arranjado de forma a minimizar potenciais interferências na comunicação. Em geral, as comunidades foram constituídas por espécies acusticamente similares, e aquelas comunidades contendo espécies mais distintas filogeneticamente apresentaram maior similaridade acústica. Esses resultados sugerem que, sob uma perspectiva acústica, a as comunidades podem estar organizadas em função do uso de informação a partir dos sinais acústicos umas das outras. No capítulo 4, analiso as comunidades de anuros a partir de um recorte temporal bastante preciso, onde variações dentro do período de atividade diária das espécies são consideradas. As comunidades apresentaram a maior parte das espécies ativas no começo do período noturno, com conseguinte decaimento ao longo da noite. Essa variação em curto prazo é maior em locais cujo ambiente é estruturalmente mais complexo, sugerindo contundentes dinâmicas temporais de curto prazo associadas a periodicidade e ao ambiente. Isso implica que essas dinâmicas podem modular interações entre espécies e, por consequência, refletir na estruturação das comunidades. Por fim, espero que essa tese possa estimular o uso do monitoramento acústico em pesquisas ecológicas, e apresentar novas perspectivas, a partir da acústica, sobre o funcionamento de comunidade ecológicas.
Eco-epidemiologia e dinâmica espaço-temporal da hantavirose com contribuições para geração e uso de dados abertos
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2019-11-26) Muylaert, Renata de Lara [UNESP]; Ribeiro, Milton Cezar [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Os hantavírus provocam doenças de alta letalidade e já foram alvo de diversas propostas de investigação. Com o avanço da tecnologia, da Ciência e dos movimentos Open, trabalhar com um volume massivo de dados é muito mais possível hoje do que 20 anos atrás. Há uma demanda por estudos que possam sumarizar, disponibilizar e avaliar o papel da biodiversidade em processos de difusão de doenças zoonóticas. Nesta tese, que se iniciou como um entendimento da extensão e distribuição da biodiversidade da Mata Atlântica, busquei compreender a patogeografia da hantavirose. A dinâmica da infecção por hantavirose pode depender de diversos fatores interagindo, como clima e paisagem, bem como a distribuição de populações de roedores hospedeiros. No primeiro capítulo eu apresento a iniciativa ATLANTIC que permite livre acesso a dados de biodiversidade. No segundo capítulo eu busco compreender a extensão espacial da Mata Atlântica e levantar a discussão sobre áreas para delimitação de estudos ecológicos, um aspecto essencial para se investigar patogeografia. No terceiro capítulo busco entender os fatores que melhor explicam a variação na proporção de roedores de espécies potencialmente reservatório de tipos letais de hantavírus encontrados na Mata Atlântica. Neste capítulo também exploro a ideia de hotspots de vulnerabilidade à doença em humanos. No quarto capítulo, investiguei as consequências da alteração da paisagem na incidência de hantavirose no Brasil, gerando mapas de risco a partir de dados abertos ou públicos. Os resultados aqui encontrados mostram que: a) iniciativas de open data levaram a mobilização de grandes grupos que sumarizaram mais de 100 anos de dados sobre a biodiversidade da Mata Atlântica em menos de quatro anos, beneficiando a ciência e a aplicação do conhecimento científico para medidas de conservação da biodiversidade; b) é preciso discutir amplamente a delimitação de uma área de investigação, pois dependendo do limite adotado a Mata Atlântica pode ter meio milhão de km2 a mais ou a menos. c) espécies de roedores relevantes para a hantavirose tendem a ser capturados até em amostragens de baixo esforço, em áreas de alta heterogeneidade da paisagem, tipicamente agrícolas e com níveis amenos de pluviosidade. As comunidades de hospedeiros de hantavírus patogênicos na Mata Atlântica é influenciada por distúrbios antrópicos que aumentam a diversidade de cultivos agrícolas (heterogeneidade espacial) em detrimento da redução de áreas florestais (<20% de floresta na paisagem); d) Áreas de risco foram mais relevantes em municípios do Cerrado e Mata Atlântica, e o mecanismo para isso é a maior presença de roedores reservatório, associada a uma grande população de trabalhadores rurais e monoculturas em contato com uma quantidade substancial de áreas de vegetação nativa. Ressalta-se a importância de averiguar as hipóteses de amplificação e diluição para a hantavirose nesses locais, que são alvos da expansão e intensificação agrícola, bem como medidas de controle e prevenção da doença.
Respostas espaço-temporais de mamíferos de médio e grande porte em paisagens modificadas de Cerrado do nordeste do estado de São Paulo
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2019-08-01) Krepschi, Victor Gasperotto [UNESP]; Chiarello, Adriano Garcia; Ribeiro, Milton Cezar [UNESP]; Ferraz, Silvio Frosini de Barros [UNESP]; Bailey, Larissa; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
O efeito da redução do habitat natural na biodiversidade é idiossincrática a respeito das relações que se estabelecem entre as espécies e as características das paisagens modificadas pelo homem. Nesse contexto, as evidências científicas evidenciam cada vez mais a importância de se utilizar não somente a escala espacial na interpretação das respostas da biodiversidade, mas também a escala temporal. A correlação dos parâmetros biológicos atuais com características do ambiente pretérito mostra que respostas atrasadas das espécies às modificações podem ocorrer após um distúrbio ambiental, o que como consequência, gera interpretação errôneas da relação das espécies com os ambientes da paisagem no presente, o que vem a comprometer as subsequentes tomadas de decisão de viés conservacionista. A fim de compreender como espécies de mamíferos de médio e grande porte neotropicais estão respondendo à paisagens de Cerrado que passaram por redução de habitat ao longo de um intervalo temporal de 48 anos, a presente tese objetivou em seus capítulos: (i) caracterizar a trajetória e a transição das classes de cobertura e uso do solo de três paisagens modificadas pelo homem, (ii) Detectar a existência de respostas atrasadas de sete espécies de mamíferos neotropicais de médio e grande porte em relação ao ambiente nativo dessas três paisagens e (iii) detectar a existência de limiares ecológicos nas respostas de seis espécies de mamíferos neotropicais a ambientes nativo e antrópico. As três paisagens de estudo estão compreendidas na região nordeste do estado de São Paulo e possuem remanescentes de vegetação nativa de Cerrado e de Mata Atlântica sob diferentes graus de proteção ambiental. A partir dos limites das áreas protegidas criou-se uma zona de amortecimento de cinco quilômetros a fim de delimitar a extensão das paisagens a serem estudadas. As classes de cobertura e uso do solo dessas paisagens foi criada a partir de fotointerpretação de imagens aéreas, retroativamente no tempo, nos anos de 2010, 1983 e 1962. Foram determinadas 206 paisagens focais circulares de 200ha nas paisagens de estudo, de forma aleatória e igualmente distribuídas dentro e fora de áreas protegidas, a fim de se calcular a proporção das classes de cobertura e uso do solo em cada paisagem focal. Dessa forma, caracterizaram-se a trajetória de cada classe de cobertura e uso do solo e a transição das classes de vegetação nativa de cada paisagem, entre os períodos e entre as paisagens. Para a amostragem biológica de mamíferos de médio e grande porte foi instalada uma armadilha fotográfica durante 30 dias consecutivos em cada uma dessas paisagens focais para obtenção de registros fotográficos das espécies. Os registros de sete espécies foi individualmente estruturados em históricos de captura de 6 ocasiões de 5 dias, que juntamente com as covariáveis de paisagem específica de cada espécie, foi utilizado para as análises de respostas atrasadas (Capítulo 2) e de limiares ecológicos (Capítulo 3). O método de estimativa de ocupação considerando a detecção imperfeita de espécies, na estrutura de espécie única e estação única foi empregado para essas duas análises. Os principais resultados obtidos foram de que duas das paisagens possuíram predominância de Cerrado aberto (ambiente savânico) na primeira cena temporal da trajetória da paisagem, mostrando que a interpretação encontrada no ano de 2010, a qual indica uma similaridade das áreas em relação ao percentual de cobertura de vegetação nativa, é equivocada. Também demonstrou-se que as principais modificações no ambiente nativo ocorreram entre os anos de 1962 e 1983 em comparação com a magnitude de modificação ocorrida no segundo período, de 1983 a 2010, principalmente em decorrência da expansão agrícola, em parte incentivada por ações governamentais como o programa Pró-álcool. O terceiro resultado mais importante desse capítulo foi a de detectar que o Cerrado aberto foi drasticamente substituído não somente pelas culturas de cana e de reflorestamento comercial de eucalipto e pinus, mas também pela contínua substituição ocasionada adensamento de espécies florestais sobre as espécies da savana, um fenômeno que ocorre ao redor das savanas do mundo conhecido como “savanna enchroachment”, como uma consequência da supressão do fogo no ecossistema savânico do Cerrado. O resultado das análises de respostas atrasadas evidenciou que das sete espécies de mamíferos investigadas, três, o tamanduá-bandeira (Myrmecophaga tridactyla), o lobo-guará (Chrysocyon brachiurus) e o veado-catingueiro (Mazama gouazoubira), estão mais fortemente associadas com o Cerrado aberto existente em 1962 do que com as classes de cobertura do solo da paisagem atual, com exceção do lobo-guará, que também demonstrou uma resposta negativa à proporção atual de cana-de-açúcar nas paisagens. Baseando-se na literatura disponível de respostas atrasadas, estimou-se, de forma conservadora, que um intervalo de tempo entre 40 e 60 anos seria necessário para a primeira espécie de mamífero de grande porte se extinguir das paisagens, o que provavelmente já ocorreu na comunidade de mamíferos neotropicais de médio e grande porte dessa região. Em relação à ocorrência de limiares ecológicos na resposta das espécies à vegetação nativa e à silvicultura, foi encontrado que somente o caititu (Pecary tajacu) apresenta resposta em limiar para a floresta nativa em uma das paisagens, necessitando quantidades superiores a 50% de floresta nativa na paisagem para assegurar que declínios acentuados em sua ocupação não ocorram. Ainda que as paisagens de estudo não retenham essa quantidade de vegetação nativa como um todo (retém em torno de 27% de cobertura de vegetação nativa), o que se sugere é que a presença de um único e grande remanescente de vegetação nativa protegido como Unidade de Conservação Integral em uma das paisagens do estudo esteja exercendo efeito positivo na permanência dessa espécie de mamífero com elevada dependência dos recursos florestais. Essa evidência se contrapõe à proposição do Projeto de Lei no 2362/2019, em tramitação no Senado Brasileiro, de revogar a existência das Reservas Legais no Código Florestal da Constituição Brasileira, essas que compreendem uma quantia fixa de ambientes nativos preservados dentro de terras privadas para assegurar o bom funcionamento e provisão de serviços do ecossistema. Os achados desse estudo indicam que o desaparecimento das savanas nas paisagens de estudo ameaça a permanência de espécies de mamíferos de médio e grande porte, incluindo duas espécies que encontram-se sob estado de ameaça de extinção. A principal medida de conservação sugerida para essas paisagens de estudo e contextos de ocupação humana similares em outras localidades é a de aumentar a proporção de vegetação nativa em paisagens modificadas pelo homem, em especial das fitofisionomias abertas do bioma Cerrado. Contudo, recomenda-se que técnicas de restauração apropriadas para a manutenção do Cerrado savânico sejam adotadas, de forma a evitar que ambientes florestais nativos aumentem em detrimento de ambientes nativos de feição aberta.
Legado da história da paisagem na estrutura das comunidades de riachos
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2019-08-19) Santos, Edineusa Pereira dos; Barros, Tadeu de Siqueira [UNESP]; Ferraz, Silvio Frosini de Barros [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Esta tese busca entender a estruturação de comunidades de riachos em paisagens modificadas enquanto contabiliza possíveis assincronias entre ambas. Logo, ela questiona os pressupostos de que (i) é necessário incluir características das paisagens passadas para alcançar uma abordagem mais completa dos fatores estruturadores das comunidades atuais e (ii) alternativamente, de que lapsos temporais nas respostas das comunidades devem ser considerados para compreender a total magnitude dos efeitos de uma dada mudança da paisagem. Além disso, são explorados condicionantes relacionados à caracterização do histórico da paisagem, ao tipo de descritor da comunidade e à complexidade do sistema ecológico. Em seu primeiro manuscrito, esta tese confirma tais pressupostos enquanto apresenta o primeiro registro de respostas tardias de insetos aquáticos em região tropical. Nele, eu demonstro que padrões nas comunidades poderiam ser mais bem compreendidos quando o histórico é descrito com mais de uma característica (e.g., média histórica e trajetórias de perda e ganho de cobertura florestal) e que a detecção de respostas tardias varia de acordo com os descritores de comunidades estudados. Em seu segundo manuscrito, um modelo teórico foi testado admitindo múltiplas relações simultâneas e, predominantemente, indiretas para o sistema de estudo. Neste, além daqueles pressupostos, foram confirmados caminhos causais pelos quais a cobertura florestal e usos dos solos estruturam as comunidades. Com os caminhos são fornecidas evidências empíricas de que a montagem das comunidades de insetos aquáticos é afetada pela quantidade de floresta remanescente através da regulação das condições ambientais locais dos riachos e pelo arranjo recente e pretérito dos fragmentos florestais conforme sua influência sobre a conectividade espacial ao longo dos riachos. Assim, além de acrescentar elementos à ecologia de comunidades e à interpretação de distúrbios antropogênicos, tais achados abrem uma janela de oportunidade para tomadores de decisão. Pois, de um lado, eles assinalam a possibilidade para interromper futura perda de espécies decorrente de modificação recente da paisagem em sistemas fluviais e, de outro, alertam para a influência do histórico das paisagens para o sucesso de atividades de restauração.
Ecologia da invasão dos suídeos asselvajados Sus scrofa no Brasil
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2019-02-11) Chagas, Felipe Pedrosa; Rodrigues, Mauro Galetti [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Invasões biológicas são uma das principais ameaças à biodiversidade, razão pela qual é campo de interesse de investigações científicas dos ecólogos. Os Neotrópicos abrigam uma das maiores riquezas de espécies do planeta e ao longo dos últimos anos vem sofrendo um aumento expressivo no número de introduções de espécies exóticas. Uma delas é o javali Sus scrofa e suas raças cruzadas com porcos domésticos, que em sua forma silvestre e de vida livre chamamos suídeos asselvajados. Ao longo dessa tese procuro investigar algumas das consequências ecológicas da invasão dessa espécie, assim como apresentar um panorama do controle populacional empregado hoje no Brasil, buscando sempre que possível fazer uma discussão dos resultados aplicada ao manejo da espécie. No Capítulo 1 mostro como a introdução acentuada dessa espécie ocorrida nos últimos 20 anos no Brasil fez com que ela se distribuísse amplamente por todo território nacional, principalmente nas regiões Sul, Sudeste e Centro-Oeste. No Capítulo 2 eu procurei fazer uma avaliação da efetividade do papel ecológico de frugivoria e dispersão de sementes prestado por esses animais. O Capítulo 3 mostra como as paisagens agrícolas estão subsidiando a invasão dos suídeos asselvajados potencializando a expansão da espécie e no Capítulo 4 busco revelar o papel do invasor no deslocamento do nicho trófico dos pecarídeos nativos.Já o Capítulo 5 apresenta um breve relato da interação entre os suídeos asselvajados e morcegos vampiros e, ao final, o Capítulo 6 traça um perfil dos métodos e motivações dos controladores da espécie hoje no Brasil. Em síntese, essa tese mostra que 1) os suídeos asselvajados desempenham papel ecológico de frugívoros e dispersores de sementes de plantas nativas e exóticas, 2) papel comparável – mas não equivalente – ao desempenhado pelas antas, 3) por também serem onívoros, são ao mesmo tempo subzidiados e grande problema para as atividades agrícolas além de 4) poderem competir por recursos com espécies que ocupam nicho similares como os catetos/caititus (Pecari tajacu) e queixadas (Tayassu pecari) e 5) servirem de presas para morcegos vampiros; além disso, 6) o controle populacional da espécie hoje no Brasil é feito em sua maioria por caçadores motivados pela defesa da propriedade e consumo da carne. O controle populacional da espécie é necessário como forma de frear a expansão populacional e diminuir os impactos negativos ecológicos e econômicos.
Conservação e evolução: da ecologia populacional a políticas públicas
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2019-02-05) Leles, Bruno Pereira; Côrtes, Marina Corrêa [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
A fragmentação dos ambientes naturais pode gerar consequências negativas para a diversidade genética, a evolução e a conservação da biodiversidade. Esses efeitos podem se tornar ameaças à relevância dos ecossistemas para conservação da biodiversidade ao longo prazo e podem impulsionar a ocorrência de fenômenos evolutivos como a adaptação local em populações isoladas. Consequências negativas resultantes da fragmentação podem ser amplificadas por outras pressões negativas comuns em ambientes isolados, incluindo a poluição por metais pesados. A primeira parte desta tese avalia importantes mecanismos evolutivos que promovem a adaptação de plantas a solos contaminados por metais pesados. Informações sobre ecologia populacional, genômica e identificação de genes importantes para adaptação à alta concentração de elementos tóxicos, incluindo Fe, Pb, Cu, Al e Zn, foram usadas para testar mecanismos evolutivos. O estudo revela estratégias ecológicas e genes importantes para o crescimento de Cattleya liliputana em solos contaminados. Melhores ferramentas para a gestão da paisagem e maior integração de áreas protegidas e paisagens produtivas são importantes para reverter a tendência global de fragmentação e uso insustentável dos recursos naturais. A segunda parte da tese fornece ferramentas e análises para promover a conectividade, a integração e o manejo efetivo da paisagem. No segundo capítulo, uma ferramenta de análise espacial de fácil utilização para apoiar projetos com objetivo de implementação de zonas de amortecimento em torno de áreas protegidas foi desenvolvida com objetivo de facilitar o planejamento e gestão de áreas protegidas no Brasil. O terceiro capítulo da tese atualiza os principais progressos para cumprimento da Meta 11 de Aichi no grupo dos países megadiversos, incluindo Brasil, e propõe alternativas para acelerar o avanço para conservação efetiva de áreas protegidas. No quarto capítulo, uma análise da contribuição das Paisagens de Produção Sócio-ecológica (SEPLS, do ingês) para alcançar a Meta 11 de Aichi foi conduzida em colaboração com a Secretaria da Convenção sobre Diversidade Biológica. O estudo revela uma ampla gama de sinergias entre a SEPLS, a Meta 11 e outros acordos ambientais multilaterais.
Ecologia de metapopulações e metacomunidades de bromélias atmosféricas
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2019-02-08) Chaves, Cleber Juliano Neves [UNESP]; Rossatto, Davi Rodrigo [UNESP]; Silva, Clarisse Palma da [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Bromélias atmosféricas são cerca de 300 espécies do gênero Tillandsia que geralmente compõem o grupo de epífitas vasculares dominante das porções mais altas e externas dos dosséis florestais do continente americano. Diversas adaptações à dessecação fizeram com que essas plantas fossem conhecidas como o caso mais extremo de epifitismo vascular, chegando a formar abundantes comunidades em árvores de ambientes antropizados e se fixassem até mesmo em substratos artificiais, como postes e fios. Por serem formadas em diferentes árvores, vistas como manchas de habitat, envoltas por uma matriz inóspita para epífitas, comunidades epífitas, como as dominadas por bromélias atmosféricas, são consideradas como um ‘sistema ideal’ para o estudo empírico de metacomunidades. Sob a teoria ‘guarda-chuva’ das Metacomunidades, tratamos a cada capítulo desta tese de temas como ecologia funcional, genética de populações, modelagem ao nível individual (IBM) e ecologia de espécies invasoras, para compreender padrões naturais de distribuição e coexistência entre espécies de bromélias atmosféricas. A estruturação desta tese foi guiada de acordo com os paradigmas da teoria de metacomunidades de Leibold et al. (2004). No primeiro capítulo abordamos a influência da heterogeneidade do dossel na abundância e distribuição de bromélias atmosféricas em um ambiente antropizado com múltiplos agrupamentos funcionais arbóreos. No segundo capítulo testamos a influência de atributos arbóreos na formação de metacomunidades de bromélias atmosféricas em múltiplas escalas e como esses efeitos são influenciados pelo aumento ou redução da conectividade entre comunidades locais, resultantes de diferentes densidades arbóreas regionais. No terceiro capítulo testamos possíveis interações positivas e negativas entre três espécies de bromélias atmosféricas com grande sobreposição de nicho e averiguamos como essas interações se refletem na coexistência natural entre elas. No quarto capítulo testamos a estruturação genética de uma metapopulação de Tillandsia recurvata (L.) L. e descrevemos sua dinâmica espaço-temporal através de modelagens baseadas no indivíduo (IBM). Concluímos, ao longo dos quatro capítulos, que a estruturação de metacomunidades epífitas dominadas por bromélias atmosféricas depende do grau de heterogeneidade e conectividade entre suas comunidades locais. Especificamente, a formação desses sistemas está relacionada à combinação dos diferentes atributos arbóreos locais que compõem o dossel e à densidade arbórea regional.
Phenotypic and optical plant trait variation across space and time in the seasonal tropics: patterns, drivers and consequences
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2018-12-14) Streher, Annia Susin [UNESP]; Silva, Thiago Sanna Freire [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
O objetivo geral dessa tese foi explorar os conceitos da ecologia baseada em atributos a fim de entender como o ambiente modula a variação de atributos funcionais em diferentes escalas espaciais e temporais, combinando sensoriamento remoto e ecologia vegetal. No segundo capítulo da tese, avaliou-se os padrões de fenologia remota do mosaico de vegetação na montanha do Espinhaço, investigando quais os agentes ambientais são responsáveis pelos padrões observados. O algoritmo TIMESAT foi utilizado para extrair os indicadores fenológicos de uma série temporal de 14 anos de imagens de satélite MODIS/NDVI. A disponibilidade de água e luz, modulada pela topografia, foram os principais responsáveis pelas respostas da fenologia remota na região, determinando o início, fim e comprimento da estação de crescimento. A temperatura teve um papel importante na determinação das taxas de desenvolvimento das folhas e na força da sazonalidade da vegetação. No capítulo três, testou-se a generalidade dos padrões globais de estrutura e função da vegetação na escala da paisagem, na porção sul do Espinhaço, conhecida como Serra do Cipó em Minas Gerais. Também buscou-se determinar a relação dos atributos funcionais que representam as dimensões de estrutura e função da vegetação com os gradientes de elevação e topo-edáficos encontrados na região. Foram coletadas características funcionais (LMA, LDMC – relacionados à economia foliar, área foliar e altura da planta – relacionados com a estrutura da vegetação) de 1650 indivíduos, compreendendo todas as formas de vida, em cinco locais ao longo de um gradiente de elevação, abarcando os diferentes tipos de vegetação encontrados em cada elevação. A organização fenotípica na estrutura e função das plantas encontrada em escalas globais foi análoga à encontrada entre as espécies que co-ocorrem localmente nos campos rupestres. A dimensão relacionada a estrutura da vegetação apresentou variação ao longo dos gradientes ambientais, porém as relações alométricas foram igualmente importantes para explicar as variações encontradas nessa dimensão funcional. A dimensão fenotípica relacionada a função foliar não apresentou variação relacionada a nenhum dos gradientes ambientais avaliados, indicando que os atributos funcionais, LMA e LDMC, não estão relacionados com as estratégias de aquisição e uso dos recursos em ambientes sazonalmente secos. No capítulo quatro, utilizou-se os dados funcionais de folhas coletados no capítulo três, para testar a capacidade da espectroscopia de solo em estimar as características funcionais foliares e diferenciar plantas com diferentes formas de crescimento. Os espectros de reflectância foliar foram capazes de predizer com precisão as características funcionais de folhas da vegetação independente da forma de crescimento, porém os modelos apresentaram imprecisão em torno dos valores maiores de LMA. Este resultado aponta para uma limitação ou do método da espectroscopia e/ou do método de modelagem utilizado neste estudo. Gramíneas e plantas lenhosas apresentaram respostas espectrais mais dissimilares, enquanto as herbáceas representam um tipo espectral intermediário, parcialmente semelhantes as gramíneas (no visível) e parcialmente semelhantes às plantas lenhosas no infravermelho médio. No capítulo cinco foi investigada a influência dos níveis taxonômicos na relação entre a diversidade espectral e funcional em um subconjunto de plantas coletadas no capítulo três. A variação interespecífica foi maior que a variação intraespecífica para todas as características funcionais e espectrais da vegetação, mas o tamanho da influência intraespecífica foi uma resposta específica de cada espécie. Os resultados indicaram também que a idade foliar pode estar contribuindo mais que o esperado na variabilidade espectral intraespecífica e assim, dificultando o delineamento de um paralelo com os processos reconhecidos pela ecologia baseada em atributos que geram a variação intraespecífica (i.e., plasticidade). A partição da variância mostrou que tanto os atributos funcionais quanto os atributos espectrais variaram principalmente no nível de família, indicando que ambos são conservados evolutivamente. Este estudo contribui para a construção de teorias ligando a diversidade espectral com a diversidade funcional e taxonômica, os quais são muitas vezes difíceis de quantificar nos trópicos, auxiliando a impulsionar um sistema de monitoramento da biodiversidade baseado em sensoriamento remoto hiperespectral.
Filogeografia e genômica de populações de Pitcairnia lanuginosa (Bromeliaceae)
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2018-12-07) Leal, Bárbara Simões Santos [UNESP]; Silva, Clarisse Palma da [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Os Neotrópicos possuem níveis de diversidade taxonômica, filogenética e funcional extremamente altos, mesmo quando comparados aos de outras regiões tropicais do mundo. O estudo dos processos envolvidos na diversificação de linhagens intra-específicas e no surgimento de novas espécies é essencial para a interpretação dos padrões de alta biodiversidade observados nessa região. Nesta tese, buscamos descrever os padrões de diversificação intra-específica e inferir os processos e mecanismos que governam a diversidade nos Neotrópicos, primeiramente, por meio de uma revisão de estudos filogeográficos de plantas no Brasil (CAPÍTULO 1), e, em seguida, por meio de estudos empíricos utilizando como modelo uma espécie de ampla porém fragmentada distribuição nos Neotrópicos, Pitcairnia lanuginosa (Bromeliaceae) (CAPÍTULOS 2 e 3). No CAPÍTULO 1, revisamos os resultados e sintetizamos o conhecimento proveniente de 41 estudos de filogeografia de plantas já publicados. Em suma, nossa revisão mostra que as oscilações climáticas do Pleistoceno afetaram diferentemente plantas associadas a tipos de vegetações contrastantes dentro de cada bioma. Além do clima, os estudos reunidos apontam que variação das condições de solos e o surgimento de barreiras geográficas (como montanhas e rios) também estão envolvidos na evolução da biota vegetal desta região. No CAPÍTULO 2, empregamos marcadores moleculares tradicionais (sequenciamento de sanger e microssatélites) e modelos de distribuição de espécies (SDMs) para verificar o papel dos processos demográficos históricos sobre a variação genética neutra e para verificar a existência de linhagens em P. lanuginosa, utilizando uma abordagem filogeográfica. Nossos dados apontam uma baixa diversidade dentro das populações e elevada estrutura genética entre populações da espécie, o que implica num papel determinante da deriva genética para a sua evolução. Além disso, os resultados indicam a existência de duas linhagens em P. lanuginosa, ocupando o Cerrado brasileiro e a porção Central dos Yungas andinos, respectivamente, que é potencialmente explicada pela colonização dos Yungas a partir da dispersão do Cerrado. Apesar dos SDMs mostrarem uma pequena expansão geográfica da espécie no último máximo glacial, as oscilações climáticas do Pleistoceno parecem ter tido apenas um papel pequeno da divergência de linhagens, uma vez os dados moleculares mostram uma divergência antiga seguido por persistência sem mudança de tamanho populacional das linhagens. Finalmente, no CAPÍTULO 3, integramos dados provenientes de centenas de marcadores SNPs isolados por ddRAD, e dados fenotípicos fisiológicos a nível populacional, para verificar o papel relativo de deriva genética e seleção natural na alta estruturação genética de P. lanuginosa. Os resultados confirmam o papel relevante da deriva apontada no capítulo anterior, mas sugerem que a seleção também pode ter contribuído para a diferenciação genética entre as populações apesar do forte efeito da deriva. Dentre os caracteres fenotípicos testados, apenas dois caracteres associados à tolerancia à seca estão potencialmente sob seleção. Padrões de diversificação de espécies herbáceas associadas a ambientes mésicos fragmentados, como P. lanuginosa, agregam informações importantes sobre conexões entre biomas e podem ajudar a traçar um panorama geral da história da biogeografia do continente sul-americano. Embora o estudo de evolução da biodiversidade nos Neotrópicos seja desafiador e o nosso conhecimento limitado por alguns obstáculos a pesquisa sobre biodiversidade, o incremento de informações independentes coletadas em uma ampla variedade de organismos tem o potencial de esclarecer os processos complexos que afetaram a biota neotropical.
Variação individual de nicho em espécies que coexistem
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2018-12-06) Pereira, Raul Costa [UNESP]; Araujo, Márcio Silva [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Esta tese gravita em torno da ideia de que indivíduos de uma mesma espécie são ecologicamente diferentes. Apesar de esse fato não parecer surpreendente, a teoria ecológica tem historicamente negligenciado a variação intraespecífica em várias de suas frentes. Um exemplo claro é a teoria clássica de nicho, que implicitamente supõe que indivíduos conspecíficos utilizam exatamente os mesmos recursos. De modo similar, a teoria de comunidades considera que espécies são bem representadas em termos ecológicos pela média de atributos de seus indivíduos. Ao longo dos quatro capítulos que compõem esta tese, estudei os padrões, causas e consequências da diversidade ecológica entre indivíduos em um contexto de múltiplas espécies que coexistem. Utilizei quatro espécies de rãs do gênero Leptodactylus que coexistem em áreas do Pantanal e entorno como sistema de estudo. No Capítulo 1, mostro que diferenças de nicho trófico entre indivíduos e espécies são flexíveis e dependentes de contexto, o que pode ter implicações importantes para os padrões locais e regionais de biodiversidade. No Capítulo 2, elucido que a tremenda variação na alometria de interações tróficas entre e dentro de comunidades pode ser explicada por gradientes de limitação de presas. No Capítulo 3, estudei os nichos tróficos de espécies competidoras em uma perspectiva multidimensional, revelando interessantes mecanismos pelos quais indivíduos e espécies particionam recursos em duas dimensões tróficas. Finalmente, no Capítulo 4, ao mostrar que mudanças temporais de dieta podem aumentar o valor adaptativo de indivíduos, avanço na compreensão das ainda pouco estudadas consequências da variação individual de nicho. Em conclusão, esta tese contribui para o entendimento dos mecanismos que geram e mantêm variabilidade ecológica entre indivíduos na natureza, bem como das implicações ecológicas desse fenômeno em escalas de organização biológicas superiores.

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