Efeitos diretos e indiretos de mudanças ambientais sobre a estrutura e estabilidade de redes tróficas - Barbosa, Gedimar Pereira [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023)
Em um cenário crescente de mudanças ambientais intensas e imprevisíveis, rastrear como a biodiversidade é afetada se torna uma tarefa cada vez mais difícil e necessária. No entanto, a maioria dos estudos ainda aborda os efeitos de mudanças ambientais sobre aspectos predominantemente taxonômicos, desconsiderando a influência que essas mudanças podem ter na forma como as espécies interagem na natureza. Deste modo, esta tese se propõe a avaliar as relações entre mudanças ambientais e redes tróficas em ecossistemas aquáticos, considerando os caminhos diretos e indiretos pelos quais as mudanças ambientais influenciam a biodiversidade em diferentes escalas. No primeiro capítulo, eu abordei como redes tróficas em lagos e riachos respondem a mudanças climáticas e de uso do solo, considerando diferenças intrínsecas entre esses ecossistemas. Juntando dados disponíveis na literatura, informações geográficas e modelagem por equações estruturais, eu mostrei que a estrutura de redes tróficas é direta e indiretamente influenciada pela intensidade de uso do solo, e por aumentos históricos na temperatura e precipitação. Além disso, mudanças climáticas afetam a estrutura das redes por meio de efeitos negativos na proporção de predadores de topo. Porém, o tipo de ecossistema atua como um importante mediador do tamanho dos efeitos. No segundo capítulo, por meio de uma abordagem experimental com metacomunidades planctônicas, explorei o papel de agroquímicos na estabilidade de produtores e consumidores, ao longo de diferentes escalas (local e regional) e níveis de organização (populações, comunidades e metacomunidades). Novamente, por meio de modelagem por equações estruturais, eu mostrei que a intensificação no uso de agroquímicos altera a forma como a variação temporal se propaga da escala local para a regional, em ecossistemas de água doce. Porém, os resultados dependem da posição trófica dos organismos, do nível de organização e do tipo de agroquímico considerado. Em suma, os resultados do dois capítulos indicam que as relações entre mudanças ambientais e redes tróficas são complexas e demandam uma análise detalhada dos caminhos (diretos e indiretos) pelos quais elas ocorrem. Diferentes variáveis, como a proporção de predadores, tipo de ecossistema e a sincronia das populações, mediam as respostas observadas na estrutura das redes tróficas e na estabilidade de produtores e consumidores. Dessa forma, além de reforçar a necessidade de se considerar as interações entre as espécies, esta tese sugere que, para avançarmos nosso entendimento sobre como mudanças ambientais influenciam a biodiversidade, se faz necessário investigar a intrincada teia de relações indiretas que ligam preditores ambientais a respostas da biodiversidade.

In a growing scenario of intense and unpredictable environmental changes, monitoring how biodiversity is affected becomes an increasingly difficult and necessary task. However, most studies still consider the effects of environmental changes on purely taxonomic aspects, disregarding the influence that these changes might have on how species interact in nature. Thus, this thesis aims to investigate the relationships between environmental changes and food webs in aquatic ecosystems, considering the direct and indirect paths in which environmental changes influence biodiversity at different scales. In the first chapter, I addressed how food webs in lakes and streams respond to climate and land use changes, considering intrinsic differences between these ecosystems. Combining available data, geographic information and structural equation modeling, I showed that food web structure is directly and indirectly influenced by land use intensity, and by historical increases in temperature and precipitation. In addition, effects of climate change on the structure of food webs occurred through negative relationships with the proportion of top predators. However, ecosystem type is an important mediator of effect size. In the second chapter, I explored the role of agrochemicals in the stability of producers and consumers, across different scales (local and regional) and levels of organization (populations, communities and metacommunities), using an experimental approach with planktonic metacommunities. Through structural equation modeling, I showed that agrochemical intensification influences how temporal variability propagates from local to regional scales in freshwater ecosystems. However, the results depend on organism trophic position, level of organization and type of agrochemical considered. Overall, the results of the two chapters indicate that the relationships between environmental changes and food webs are complex and require a detailed analysis of the paths (direct and indirect) through which they occur. Different variables, such as the fraction of top predators, ecosystem type and population synchrony, mediate the responses of food web structure and the stability of producers and consumers. Thus, besides the need to consider species interactions, this thesis suggests that, to advance our understanding of how environmental changes influence biodiversity, it is necessary to investigate the intricate web of indirect relationships that link environmental predictors to overall biodiversity responses.
Direct and indirect effects of environmental changes on the structure and stability of food webs
Keywords: Redes ecológicas; Metacomunidades; Mudanças climáticas; Uso do solo; Modelagem por equações estruturais; Ecological networks; Metacommunities; Climate change; Land use; Structural equation modeling