Ecologia
http://hdl.handle.net/10183/23
2024-03-28T21:22:47ZPatterns of diversification and geographic distribution of Canidae over time
http://hdl.handle.net/10183/267226
Patterns of diversification and geographic distribution of Canidae over time
Porto, Lucas Marafina Vieira
In this thesis I aimed to shed light on several aspects of Canidae distribution in the past, present, and future. My goals were 1) to obtain a more detailed understanding of the evolutionary processes that led to the rise and fall of several species of canids. 2) to identify the factors influencing the distribution of species in the present. and 3) to understand how canids respond to climate change, and what are the future prospects for the taxon. Chapter 1 focused on the past, and aims to answer whether the colonization of new environments by canids triggered an explosive radiation process. I was able to show that major events of canid dispersal — to South America and North Africa — are associated with peaks in diversification rates, suggesting an evolutionary radiation process right after the geographic colonization of new continents after leaving North America around 11 million years ago (Mya). The timing of radiations suggests that this pattern for the whole tree was generated by ecological opportunity after the entrance in new continents by South American canids and foxes, but also by the diversification of wolves within North America. In Chapter 2, I look at the present in order to identify the mechanisms that structure Canidae assemblages across the planet. I discovered how distinct parts of the globe are phylogenetically structured, and how these patterns are most likely to have originated. I show that there are regions over the planet that present phylogenetically closed related species, such as South America, Middle East, and a large part of Asia, while Northern Asia, Europe, and a major part of North America present co- occurring lineages that are more evolutionary distant to each other than would be expected by chance. However, I demonstrated that both phylogenetic distribution patterns are better explained by environmental filters than species interactions and human impact. This supports what I suggested in Chapter 1, where the differences in the ecological settings between continents, such as vegetation cover and temperature, may be responsible for the disparity among clades’ evolutionary rates, being a plausible source of ecological opportunity for canids. Furthermore, in Chapter 2 I assumed that the measure of body size dissimilarity would be a proxy for past competition among canids, which in turn would have an influence on the distribution patterns of the lineages. I found that two environmental variables (temperature and vegetation cover) have a strong influence on body size dissimilarity, suggesting that such variables influence certain aspects in different continents (e.g., resource availability), which in turn may have culminated in past competition events between canids. Chapter 3 focused on the future distribution of canids. I modeled the potential distributions of all 36 extant Canidae species in pessimistic climate scenarios for the future to evaluate their response to climate change. I showed that climate change will make most species of canids reduce their distributions, while a few have the potential to benefit from future conditions and expand their ranges. But two species, Atelocynus microtis and Chrysocyon brachyurus, which live in South America, are very concerning cases as both are predicted to undergo considerable habitat loss in their future and do not show the capacity to adapt given the current pace of climate change. A. microtis lives in the Amazon rainforest, while C. brachyurus inhabits the Cerrado in Brazil, and both environments are constantly suffering from wildfires and habitat fragmentation, reducing the available area for organisms that need extensive distribution areas (Sillero-Zubiri et al., 2004). I also indicate that species with higher potential to evolutionary rescue are the ones that gain area or lose only a small part of their future distributions, while the ones which are going to lose a large part of their future distribution will need a higher evolutionary change to maintain their populations. In Chapter 4, I look again at the past of Canidae. This time, I used a new extension of the secsse (Several Examined and Concealed States-Dependent Speciation and Extinction) model (Herrera-Alsina et al. 2019) to explore even more the rich and well-documented records of extinct Canidae species, which give us a great opportunity to fill the puzzle in the evolutionary history of Canidae. With this new approach, this chapter helps to understand which traits (geographic areas) promote (or not) diversification over the last 13 Mya, and how important it is to include fossil information on diversification analyses, due to the distinct interpretations we can get from incomplete trees.; Nesta tese, tive como objetivo esclarecer vários aspectos da distribuição de Canidae no passado, presente e futuro. Meus objetivos foram: 1) obter uma compreensão mais detalhada dos processos evolutivos que levaram à ascensão e queda de várias espécies de canídeos; 2) identificar os fatores que influenciam a distribuição das espécies no presente; e 3) compreender como os canídeos respondem às mudanças climáticas e quais são as perspectivas futuras para o clado. O Capítulo 1 teve como foco o passado e visa responder se a colonização de novos ambientes por canídeos desencadeou um processo explosivo de radiação. Pude mostrar que grandes eventos de dispersão de canídeos – para a América do Sul e Norte da África – estão associados a picos nas taxas de diversificação, sugerindo um processo evolutivo de radiação logo após a colonização geográfica de novos continentes após deixar a América do Norte há cerca de 11 milhões de anos ( Mya). O tempo das radiações sugere que esse padrão para toda a árvore foi gerado pela oportunidade ecológica após a entrada em novos continentes por raposas e canídeos sul- americanos, mas também pela diversificação de lobos na América do Norte. No Capítulo 2, examino o presente para identificar os mecanismos que estruturam as assembleias de canídeos em todo o planeta. Descobri como partes distintas do globo são filogeneticamente estruturadas e como é mais provável que esses padrões tenham se originado. Mostro que existem regiões do planeta que apresentam espécies filogeneticamente relacionadas, como América do Sul, Oriente Médio e grande parte da Ásia, enquanto o Norte da Ásia, Europa e grande parte da América do Norte apresentam linhagens co-ocorrentes que são evolutivamente mais distantes entre si do que seria esperado por acaso. No entanto, demonstrei que ambos os padrões de distribuição filogenética são melhor explicados por filtros ambientais do que interações de espécies e impacto humano. Isso corrobora o que sugeri no Capítulo 1, onde as diferenças nas configurações ecológicas entre os continentes, como cobertura vegetal e temperatura, podem ser responsáveis pela disparidade entre as taxas evolutivas dos clados, sendo uma fonte plausível de oportunidade ecológica para os canídeos. Além disso, no Capítulo 2, presumi que a medida da dissimilaridade do tamanho do corpo seria um proxy para a competição passada entre os canídeos, o que, por sua vez, influenciaria os padrões de distribuição das linhagens. Descobri que duas variáveis ambientais (temperatura e cobertura vegetal) têm forte influência na dissimilaridade do tamanho corporal, sugerindo que tais variáveis influenciam certos aspectos em diferentes continentes (por exemplo, disponibilidade de recursos), o que por sua vez pode ter culminado em eventos passados de competição entre canídeos. O Capítulo 3 focou na distribuição futura de canídeos. Modelei as distribuições potenciais de todas as 36 espécies de Canidae existentes em cenários climáticos pessimistas para o futuro para avaliar sua resposta às mudanças climáticas. Mostrei que a mudança climática fará com que a maioria das espécies de canídeos reduza suas distribuições, enquanto algumas têm o potencial de se beneficiar das condições futuras e expandir seus alcances. Mas duas espécies, Atelocynus microtis e Chrysocyon brachyurus, que vivem na América do Sul, são casos muito preocupantes, pois prevê-se que ambas sofrerão uma perda considerável de habitat no futuro e não mostram capacidade de adaptação devido ao ritmo atual das mudanças climáticas. A. microtis vive na floresta amazônica, enquanto C. brachyurus habita o Cerrado no Brasil, e ambos os ambientes sofrem constantemente com incêndios florestais e fragmentação de habitat, reduzindo a área disponível para organismos que precisam de extensas áreas de distribuição (Sillero-Zubiri et al., 2004). Indico também que as espécies com maior potencial de resgate evolutivo são aquelas que ganham área ou perdem apenas uma pequena parte de suas distribuições futuras, enquanto as que vão perder grande parte de sua distribuição futura precisarão de uma mudança evolutiva maior para manter suas populações. No Capítulo 4, volto a olhar para o passado dos Canidae. Desta vez, usei uma nova extensão do modelo secsse (Several Examined and Concealed States-Dependent Speciation and Extinction) (Herrera-Alsina et al. 2019) para explorar ainda mais os registros ricos e bem documentados de espécies extintas de Canidae, que nos dão uma grande oportunidade de preencher o quebra-cabeça na história evolutiva dos Canidae. Com esta nova abordagem, este capítulo ajuda a compreender quais os traços (áreas geográficas) que promovem (ou não) a diversificação nos últimos 13 milhões de anos, e quão importante é incluir informação fóssil nas análises de diversificação, devido às distintas interpretações que podemos obter das árvores incompletas.
2022-01-01T00:00:00ZEstrutura e dinâmica de florestas no continente americano
http://hdl.handle.net/10183/267020
Estrutura e dinâmica de florestas no continente americano
Bordin, Kauane Maiara
Ecossistemas florestais representam a maior parte da estocagem e sumidouro de carbono do planeta. Infelizmente, estas florestas vêm sofrendo uma drástica redução em área, dada especialmente pelo avanço do desmatamento e outros distúrbios antrópicos. Assim, é necessário conhecer o potencial das florestas de outras regiões para além dos trópicos na estocagem de carbono, capacidade de sumidouro de carbono, e consequente contribuição para mitigar emissões globais de CO2. Esta tese abordará o papel das florestas subtropicais do sul do Brasil com este enfoque. Além disso, tendo em vista a importância dos elementos estruturais da comunidade sobre a dinâmica de espécies, também avaliaremos relações de trade-off entre crescimento e mortalidade e como atributos funcionais influenciam o desempenho de espécies temperadas nos Estados Unidos da América. Desta forma, esta tese pode ser compreendida como uma avalição geral de acerca da estrutura e dinâmica de florestas ao longo do continente americano. A tese está organizada em três capítulos, cujos objetivos principais são: (1) Determinar os estoques de biomassa e os drivers desses estoques em florestas subtropicais no sul da América; (2) Determinar o balanço líquido de carbono em florestas subtropicais na Mata Atlântica Brasileira, bem como as relações desse balanço com a biodiversidade arbórea; e (3) Determinar a probabilidade anual de morte de espécies temperadas em crescimento zero, além das relações de trade-off entre crescimento e mortalidade, e o efeito preditivo de atributos funcionais sobre a probabilidade anual de morte dessas espécies. Encontramos que (1) as florestas subtropicais têm uma alta capacidade de estocar biomassa (246,5 Mg/ha), e esses estoques são influenciados positivamente pela proporção de árvores grandes e negativamente pela variação anual de temperatura; (2) observamos que o balanço líquido de carbono é positivo (indicando que estas florestas atuam como sumidouro de carbono), porém esse sumidouro não é relacionado a métricas de biodiversidade; e (3) estimamos a probabilidade de morte para 71 espécies temperadas, as quais demonstraram uma fraca relação de trade-off entre crescimento e mortalidade, porém a probabilidade de morte foi positivamente relacionada ao nitrogênio foliar. Esta tese avaliou diferentes processos associados à dinâmica de florestas, abrangendo desde a espacialização e dinâmica de carbono em florestas subtropicais, bem como seus determinantes, até a estimativa da probabilidade de mortalidade de espécies temperadas em crescimento zero, refletindo suas tolerâncias à ausência de recursos. Estas avaliações só foram possíveis devido à avaliação temporal dos indivíduos que compõem essas comunidades. Deste modo, a manutenção de parcelas permanentes é crucial para que estudos de dinâmica de florestas sejam conduzidos, especialmente diante de mudanças no clima onde não sabemos como estas florestas irão reagir.; Forest ecosystems correspond to the greatest part of the overall carbon storage and sink. Unfortunately, these forests have been suffering a drastic reduction in area due to illegal harvesting and anthropogenic disturbances. Thus, to understand the potential of forests out of tropics for carbon storage and sink are fundamental comprehend their contribution to mitigate CO2 emissions. This thesis will address the subtropical forests in southern Brazil with this emphasis. Additionally, due to the remarkable importance of community structural parameters on species dynamics, we also evaluate the between species growth and mortality trade-offs, and how functional traits affect the species performance in temperate US forests. Thus, this thesis can be summarised as a general evaluation about the structure and dynamics of forests in the American continent. The thesis is organised in three chapters, and the aims are (1) to determine the biomass stocks and drivers of biomass storage across South American subtropical forests; (2) to determine the net carbon change in subtropical Brazilian Atlantic Forests, as well as the relationship between net carbon change and biodiversity metrics; and (3) to determine the annual mortality probability at zero growth, the growth-mortality trade-offs, and the predictive power of functional traits in driving the annual mortality probability of temperate species. We found that (1) subtropical forests store large amounts of biomass (246.5 Mg/ha), and these stocks are driven positively by the proportion of large trees, and negatively by the annual temperature range; (2) the net carbon change is positive, meaning that these forests are acting as carbon sinks, but this carbon sink is not related to biodiversity metrics; (3) we estimated the mortality probability for 71 species, and they have a weak growth- mortality trade-offs, and the mortality probability is positively related to leaf nitrogen. This thesis evaluated different process associated with the forest dynamics, from the spatial and temporal distribution of carbon across subtropical forests and its drivers to the mortality probability at zero growth for temperate species, reflecting their tolerances to absence of resources. These evaluations were only possible due to the long-term monitoring of the stems across forests. Thus, to maintain long-term plots is fundamental to allow forest dynamics’ studies, especially in a scenario of global changes.
2022-01-01T00:00:00ZRestauração ecológica : análise da legislação brasileira aplicada às sementes nativas e diagnóstico de demanda para restauração em áreas públicas do pampa
http://hdl.handle.net/10183/265299
Restauração ecológica : análise da legislação brasileira aplicada às sementes nativas e diagnóstico de demanda para restauração em áreas públicas do pampa
Silva, Rodrigo Dutra da
A restauração de ecossistemas é uma realidade e necessidade mundial à medida que apenas a conservação de remanescentes não é suficiente para deter o colapso da biodiversidade e o aquecimento global. A declaração da Década da Restauração de Ecossistemas das Nações Unidas (2021-2030) vai neste sentido, e no Brasil possuímos legislação ambiental que prevê a recuperação de milhões de hectares em todo o território, tanto em propriedades privadas quanto em áreas públicas. Contudo, para que a restauração vire realidade, além de vontade política dos governantes e geração de demanda, precisamos enfrentar desafios técnico- científicos e de legislação, apontados como limitantes para a obtenção de um insumo básico para a restauração: sementes nativas de qualidade. Assim, este trabalho procurou estudar a legislação brasileira de sementes nativas e compará-la, em alguns pontos-chave, com experiências de outros países, desde os países vizinhos, Uruguai, Argentina e Chile, até países dados como referência na produção de sementes nativas, Estados Unidos da América, Alemanha e Austrália. Comparamos aspectos relativos à regulamentação da coleta de sementes na natureza, qualidade de sementes, misturas e zonas de transferência, e destacamos possíveis pontos a evoluir na normatização brasileira. De outra parte, atacando o problema da demanda de restauração de campos no Pampa, realizamos entrevista com gestores de áreas públicas federais e estaduais no bioma, para o levantamento de demanda em terras do próprio governo. Estas áreas podem servir para aprendizado técnico e impulso da cadeira produtiva, a qual posteriormente atenderá proprietários rurais no cumprimento de suas obrigações de recuperação. E dada a falta de sementes nativas no mercado, ainda buscamos contribuir com dados de época de frutificação de espécies campestres na natureza, mostrando que sementes podem ser coletadas nos remanescentes conservados, como já é feito em diversas partes do mundo.; Ecosystems restoration is a reality and worldwide need, as only the conservation of remnants is insufficient to prevent biodiversity collapse and global warming. The United Nations declaration of the Decade on Ecosystems Restoration (2021-2030) is about this regard and, in Brazil, we have environmental legislation that consider the recovery of millions of hectares throughout the territory, both in public and private lands. However, for restoration to become reality, besides the political will of the rulers and the generation of demand, we need to face technical-scientific challenges and the legislation, identified as limiting a basic tool for restoration: to have qualified native seeds. Thus, this work sought to study the Brazilian law of native seeds and compare it, at some key points, with experiences from other countries, neighboring ones, Uruguay, Argentina, and Chile, and countries known as reference for native seeds production, the United States of America, Germany, and Australia. We compared topics related to the regulation of seed collection in nature, seed quality, mixtures, and transfer zones, and highlighted some points to advance the Brazilian regulation. On the other hand, considering the absence of grassland restoration demand in the Pampa, which is a problem and we need overcome this, we conducted an interview with federal and state public areas managers, to search on demanding of restoration in government land. Such areas may be used to technical learning and to impulse the productive chain, which will later attend rural owners in fulfilling their recovery obligations. Finally, given the lack of native seeds in the market, we seek to contribute with data of fructification time of grassland species in nature, showing that seeds can be collected in conserved remnants, as done in other regions of the world.
2023-01-01T00:00:00ZÍndice multimétrico para avaliação da integridade biótica de riachos do Pampa baseado na comunidade de peixes
http://hdl.handle.net/10183/265164
Índice multimétrico para avaliação da integridade biótica de riachos do Pampa baseado na comunidade de peixes
Mello, Edith Ester Zago de
Os índices multimétricos (MMIs) vem sendo desenvolvido como ferramenta para avaliação da integridade biótica principalmente em riachos e servem para avaliar as respostas da comunidade biológica aos distúrbios antrópicos permitindo a avaliação da integridade biótica. Neste trabalho buscou-se desenvolver uma primeira avaliação da integridade biótica do bioma Pampa localizado no sul do Brasil com base em 55 riachos. A partir de 80 métricas candidatas avaliamos as respostas aos distúrbios em escala local e escala de bacia de drenagem, onde obtivemos respostas diferentes, porém complementares para cada escala. Em escala de bacia percebemos uma tendência na redução da diversidade de guildas tróficas e carnívoros, além do aumento relativo da abundância de peixes insetívoros e insetívoros-herbívoros. Em escala local métricas de diversidade (índice de Shannon-Weaver) aumentaram conforme o aumento do distúrbio e houve a diminuição da abundância de peixes que forrageiam no substrato, da riqueza relativa de Characidae. A partir destas métricas foram compostos MMIs para as duas escalas e foram capazes de diferenciar bacias com maios distúrbio antrópico de bacias com menor distúrbio. A partir dos MMIs concluímos que em escala local apenas 1.8% dos riachos estão em boas condições, 54.5% em níveis intermediários e 43.6% foram classificados como ruins. Na escala de bacia nenhum dos riachos estão se encontram em boas condições, 18% em níveis intermediários e 69% e 12% classificados como ruins e muito ruins respectivamente. Recomendamos a análise de um maior número de riachos, por um período de tempo continuo para a criação de um MMI mais robusto, além de alertar para a necessidade de criação de estudos de longa data e criação de estratégias para mitigação dos distúrbios antrópicos em escala local e escala de bacia visto a proporção de riachos com integridade ruins e muito ruins.; The Multimetric Indexes (MMIs) are developed as a tool for assessing biotic integrity, mainly in reaches, and used to determine the response of the biological community traits to anthropogenic disturbances, allowing the evaluation of that system biotic integrity. This work aimed to develop a first evaluation of southern Brazilian grasslands (Pampa biome) biotic integrity. A total of 80 metric were evaluated in local and catchment scale for disturbance responsiveness. We obtained different but complementary answers for each scale. At catchment scale, we noticed a tendency in reduction of trophic guild diversity and carnivorous guild; we also observed an increase in the abundance of the insectivorous and insectivorous-herbivorous fish. At local scale the diversity index (Shannon-Weaver) increased as the anthropogenic disturbance increased, and there was a decrease in the abundance of benthic foraging fishes, and the relative richness of the Characiform taxon. From these metrics we composed MMIs for both scales, that were tested separately via ANOVA and were able to differentiate least from most degraded streams (p<0.01). Based on the MMIs developed in this work we concluded that on local scale, only 1.8% of the stream have a good biotic integrity, 54.5% are in intermediate state of biotic integrity, and 43.6% were classified as poor biotic integrity. In catchment scale none of the streams are classified as good biotic integrity, 18% were classified as intermediate and 69% e 12% as poor and very poor, respectively. An increase in the number of streams assessed and a time-continuous analysis are recommended for development of a more robust MMI. Besides that, we alert for the necessity to create long- term assessments and mitigation strategies for the anthropic disturbances in both scales seen the proportion of streams with poor and very poor integrity.
2017-01-01T00:00:00Z