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Dissertações |
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ANA ELIZABETH BONATO ASATO
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Fatores controladores da fenologia da queda de serrapilheira e seus impactos na multifuncionalidade do ecossistema numa floresta tropical semidecídua
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Orientador : ADRIANO CALIMAN FERREIRA DA SILVA
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MEMBROS DA BANCA :
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ADRIANO CALIMAN FERREIRA DA SILVA
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ALEXANDRE FADIGAS DE SOUZA
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LEONARDO HENRIQUE TEIXEIRA PINTO
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Data: 05/02/2020
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A fenologia vegetal é modulada por fatores bióticos, como as interações entre as espécies e os efeitos da biodiversidade, e abióticos, como os fatores relacionados à regulação hídrica e térmica. O efeito desses fatores sobre a fenologia depende geralmente da intensidade dos filtros ambientais. Aqui, testamos a importância de fatores bióticos e abióticos para o funcionamento do ecossistema florestal tropical conhecido como Restinga sob condições adversas. Buscando entender os padrões temporais da floresta, testamos a sazonalidade da fenologia de folhas, galhos e material reprodutivo da floresta, explorando a relação entre essas fenofases e possíveis guias abióticos (Capítulo 1). Todas as fenofases apresentaram sazonalidade, sendo a fenologia de materiais reprodutivos a mais sazonal. A fenologia de folhas foi guiada negativamente pela precipitação e umidade relativa do ar, e positivamente pela insolação. A fenologia de material reprodutivo foi guiada pela umidade relativa do ar, enquanto a de galhos foi afetada pela velocidade dos ventos. Dada sua importante contribuição com matéria e energia para o ecossistema, bem como dos possíveis efeitos bióticos sobre a fenologia, buscamos entender qual a importância da diversidade de plantas para a sazonalidade da fenologia de folhas (Capítulo 2). Através de uma análise de rotas, observamos que a riqueza de espécies afeta negativamente a sazonalidade e a sobreposição de nicho, mas que a sobreposição de nicho não tem efeito sobre a sazonalidade. Além disso, o conteúdo de K no solo exerceu efeito positivo sobre a sazonalidade. Os resultados indicam que a dominância, mantida possivelmente pelo K, guia o padrão fenológico de assembléias vegetais ricas em espécies. Em função da valoração ecossistêmica ser dada com base na sua capacidade de manter múltiplas funções simultaneamente, buscamos entender o papel das diversidades (taxonômica, funcional e filogenética) e diversos fatores abióticos na multifuncionalidade (Capítulo 3). Também utilizamos métricas de diversidade ponderadas, tendo em vista que espécies dominantes possivelmente exerceriam maior efeito sobre a multifuncionalidade. Com uso de análises de rotas, observamos que a multifuncionalidade foi determinada principalmente por fatores abióticos, como a precipitação, a inclinação do terreno e o conteúdo de K no solo. Além disso, a seleção de modelos indicou como melhores aqueles modelos com métricas ponderadas. Nossos resultados indicam que os filtros ambientais sobre a vegetação são intensos, levando à sazonalidade do aporte de detritos. Isso mascara os efeitos bióticos que, quando presentes, ocorrem através da dominância, guiada possivelmente pelo K.
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Plant phenology is modulated by biotic factors, such as interactions between species and the effects of biodiversity, and abiotics, such as factors related to water and thermal regulation. The effect of these factors on phenology generally depends on the intensity of environmental filters. Here, we test the importance of biotic and abiotic factors for the functioning of the tropical forest ecosystem, known as Restinga, under adverse conditions. Seeking to understand the temporal patterns of the forest, we tested the seasonality of leaf, branches and reproductive phenologies of the forest, exploring the relationship between these phenophases and possible abiotic guides (Chapter 1). All phenophases presented seasonality, being the phenology of reproductive materials the most seasonal. Leaf phenology was negatively guided by precipitation and relative humidity, and positively by insolation. The phenology of reproductive material was guided by the relative humidity of the air, while that of branches was affected by the wind speed. Given their important contribution of matter and energy to the ecosystem, as well as the possible biotic effects on phenology, we aimed to understand the importance of plant diversity for leaf phenology seasonality (Chapter 2). Through path analysis, we observed that species richness negatively affects seasonality and niche overlap, but that niche overlap has no effect on seasonality. In addition, soil K content had a positive effect on seasonality. The results indicate that the dominance, possibly maintained by K, guides the phenological pattern of species rich plant assemblages. Because ecosystem valuation is based on its ability to maintain multiple functions simultaneously, we aimed to understand the role of diversity (taxonomic, functional, and phylogenetic) and various abiotic factors in multifunctionality (Chapter 3). We also used weighted diversity metrics, given that dominant species could possibly have higher effects on multifunctionality. Using path analysis, we observed that multifunctionality was mainly determined by abiotic factors such as rainfall, slope and soil K content. In addition, model selection indicated those models with weighted metrics as best. Our results indicate that the environmental filters on the vegetation are intense, leading to seasonality of litter supply. This masks the biotic effects that, when present, occur through dominance, possibly guided by K.
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LOUIZE FREYRE DA COSTA CORREIA
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MONITORAMENTO DA SAÚDE DE CORAIS EM RECIFES COSTEIROS E OCEÂNICOS UTILIZANDO MODELOS 3-D
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Orientador : GUILHERME ORTIGARA LONGO
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MEMBROS DA BANCA :
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BÁRBARA SEGAL RAMOS
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GUILHERME ORTIGARA LONGO
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JULIANA DEO DIAS
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Data: 18/02/2020
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Devido à sua proximidade a áreas mais populosas, recifes costeiros podem estar potencialmente mais propensos aos efeitos de impactos antropogênicos em comparação aos recifes oceânicos. Nesses ambientes, os corais podem responder mais rapidamente a esses impactos, apresentando alterações em suas condições de saúde, dependendo da espécie e de variáveis ambientais como profundidade, temperatura e exposição à luminosidade. Comparar a saúde dos corais em ambientes costeiros e oceânicos, dentro da mesma faixa latitudinal, pode fornecer informações sobre como os impactos antropogênicos e a dinâmica natural do ambiente afetam esses ecossistemas. Monitoramos colônias dos corais Siderastrea stellata (~5m de profundidade) e Montastraea cavernosa (~30m de profundidade) em recifes costeiros (Rio Grande do Norte; ~ 5 ° S) e oceânicos (Fernando de Noronha; ~ 3 ° S) do nordeste brasileiro. Nesses locais, as espécies monitoradas estão entre os principais corais construtores dos recifes. Monitoramos trimestralmente durante um ano (2018-2019), através de modelos tridimensionais gerados por fotogametria. A partir dos modelos gerados, avaliamos indicadores de saúde dos corais (branqueamento, mortalidade, doenças e sobrecrescimento de algas). Ambas as espécies monitoradas apresentaram bom estado de saúde nos recifes costeiros e oceânicos ao longo de todo o ano, sem registro de branqueamento intenso durante o período monitorado. Em um dos ambiente recifais oceânicos, observamos períodos e maior branqueamento relacionado à dinâmicas naturais deste ambiente levando ao soterramento das colônias. Colônias de S. stellata permaneceram em geral mais saudáveis em áreas costeiras do que oceânicas, o que pode estar relacionado à menor exposição à luz nas áreas costeiras em comparação aos recifes oceânicos devido à maior turbidez da água. O estado de saúde de M. cavernosa foi estável e, apesar de apresentarem diferenças entre áreas costeiras e oceânicas, os corais em todos os locais monitorados tiveram em média, 80% de sua superfície em estado saudável. A temperatura superficial da água também foi semelhante e relativamente constante em recifes costeiros e oceânicos. A saúde dos corais foi mais afetada por variações do ecossistema local (e.g. soterramento natural) do que pela proximidade com o impacto humano, indicando que a dinâmica temporal local precisa ser levada em consideração ao avaliar a resposta dos corais aos impactos humanos.
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Due to their proximity to more populated areas, coastal reefs may be potentially more prone to the effects of anthropogenic impacts compared to oceanic reefs. In these environments, corals can respond more quickly to these impacts, with changes in their health status, depending on the species and environmental variables such as depth, temperature and exposure to light. Comparing the health of corals in coastal and oceanic environments, within the same latitudinal range, can provide information on how anthropogenic impacts and the natural dynamics of the environment affect these ecosystems. We monitor colonies of the Siderastrea stellata (~ 5m deep) and Montastraea cavernosa (~ 30m deep) corals on coastal (Rio Grande do Norte; ~ 5 ° S) and oceanic (Fernando de Noronha; ~ 3 ° S) reefs in northeastern Brazil. In these places, the species monitored are among the main coral reef builders. We monitor quarterly for one year (2018-2019), using three-dimensional models generated by photogametry. From the generated models, we evaluated coral health indicators (bleaching, mortality, diseases and algal overgrowth). Both monitored species showed good health in coastal and oceanic reefs throughout the year, with no record of intense bleaching during the monitored period. In one of the oceanic reef environments, we observed periods and greater bleaching related to the natural dynamics of this environment leading to the burial of the colonies. Colonies of S. stellata remained in general healthier in coastal areas than in the oceanics, which may be related to less exposure to light in coastal areas compared to ocean reefs due to greater water turbidity. The health status of M. cavernosa was stable and, despite having differences between coastal and oceanic areas, the corals in all monitored sites had, on average, 80% of their surface in a healthy state. The surface water temperature was also similar and relatively constant in coastal and oceanic reefs. Coral health was more affected by variations in the local ecosystem (e.g. natural burial) than by proximity to human impact, indicating that local temporal dynamics need to be considering when assessing the response of corals to human impacts.
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FERNANDA LAMIN HENRIQUE
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Padrões espaço-temporais da produtividade vegetal na Caatinga
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Orientador : EDUARDO MARTINS VENTICINQUE
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MEMBROS DA BANCA :
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CARLOS ROBERTO SORENSEN DUTRA DA FONSECA
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EDUARDO MARTINS VENTICINQUE
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THIAGO SANNA FREIRE SILVA
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Data: 18/02/2020
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Os padrões ecossistêmicos da vegetação estão bem relacionados a fatores climáticos em ambientes sazonais. A chuva é um recurso limitante em ambientes áridos, mas há evidências que na ausência de precipitação, aspectos geográficos como o terreno e fatores climáticos como o balanço hídrico, contribuam para a estabilização da produtividade primária. Utilizando dados geoprocessados, nós testamos a influência da altitude, do déficit hídrico e do tipo de vegetação (formação florestal, formação campestre e formação savânica) na produtividade primária e na estabilidade desta função ecossistêmica no domínio da Caatinga. Nós esperamos que a altitude influencie positivamente tanto a produtividade primária, quanto a estabilidade, enquanto o déficit hídrico tenha um efeito negativo. Acreditamos que regiões florestais dependam mais do aumento da elevação, enquanto as fisionomias herbáceo-arbustivas sejam mais fortemente controladas pelo déficit hídrico. Nós mapeamenos a Caatinga em maior e menor produtividade e estabilidade, com base na divisão pela mediana, e, modelamos a estrutura temporal dessas mudanças sazonalmente, através de uma função de correlação cruzada, para verificar o quão estável a Caatinga é. A influência da altitude e do déficit hídrico na produtividade primária diferem individualmente conforme o tipo de vegetação. Ainda, encontramos uma variação entre os diferentes tipos de vegetação, do efeito sobre a estabilidade, quando a altitude e o déficit hídrico interagem entre si. O déficit hídrico afeta negativamente a produtividade primária e a estabilidade, e parece ter maior influência que a altitude, que age com um efeito positivo. As áreas mais produtivas e estáveis, que a longo prazo, compõe 37,5% da Caatinga, decaem para 10% em outubro, numa escala sazonal. A mudança mais forte acontece quase que instantaneamente devido à diminuição de locais com maior produtividade com a seca, mostrando que poucas áreas realmente se mantém estáveis nos períodos mais críticos. Entender quais processos influenciam nos padrões descritos são importantes em termos de conservação, para prever os locais que podem sofrer mais com as mudanças que a Caatinga têm enfrentado na mudança do uso do solo e do clima.
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Ecosystem patterns of vegetation are well related to climatic factors in seasonal environments. Rainfall is a limiting resource in arid environments, but there is evidence that in the absence of precipitation, geographic aspects such as land and climate factors as water balance, contribute to the stabilization of primary productivity. Using geoprocessed data, we tested the influence of altitude, water deficit and type of vegetation (forest formation, countryside formation and savanna formation) on primary productivity and on the stability of this ecosystem function in the Caatinga domain. We expect that altitude will positively influence both primary productivity and stability, while the water deficit will have a negative effect. We believe that forest regions depend more on the increase in elevation, while the herbaceous-shrub physiognomies are more strongly controlled by the water deficit. We map the Caatinga in greater and lesser productivity and stability, based on the division by the median, and, we modeled the temporal structure of these changes seasonally, through a cross correlation function, to verify how stable the Caatinga is. The influence of altitude and water deficit on primary productivity differ individually according to the type of vegetation. Still, we found a variation between different types of vegetation, the effect on stability, when altitude and water deficit interact with each other. The water deficit negatively affects primary productivity and stability, and appears to have a greater influence than altitude, which acts with a positive effect. The most productive and stable areas, which in the long term, make up 37.5% of the Caatinga, declines to 10% in October, on a seasonal scale. The strongest change happens almost instantly due to the decrease in places with higher productivity due to drought, showing that few areas remain stable in the most critical periods. Understanding which processes influence the patterns described are important in terms of conservation, to predict the places that may suffer the most from the changes that the Caatinga have faced in changing land use and climate
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TALES MARTINS DE ALENCAR PAIVA
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Insetos herbívoros e taxa de fecundação cruzada em espermatófitas
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Orientador : CARLOS ROBERTO SORENSEN DUTRA DA FONSECA
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MEMBROS DA BANCA :
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CARLOS ROBERTO SORENSEN DUTRA DA FONSECA
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GUSTAVO BRANT DE CARVALHO PATERNO
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VANESSA GRAZIELE STAGGEMEIER
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Data: 19/02/2020
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A evolução dos sistemas sexuais em plantas, tais como as vias de autofecundação e fecundação cruzada, é uma questão intrigante dentro da biologia vegetal, uma vez que pode sofrer influência de diversos fatores ecológicos. A Hipótese da Rainha Vermelha sugere que interações bióticas do tipo parasita-hospedeiro é o principal fator direcionador da evolução e persistência da reprodução sexuada na natureza. Portanto, à luz desta hipótese, é esperado que espécies sob maior pressão de inimigos naturais apresentem um maior investimento em sexo, que em plantas pode ser mensurado pela taxa de fecundação cruzada, uma métrica baseada em marcadores moleculares. Há suporte para a Rainha vermelha para diversos grupos de animais, porém a hipótese permanece sub explorada para o reino vegetal, especialmente usando-se de abordagens comparativas. Neste trabalho, nosso principal objetivo foi testar se a pressão evolutiva de insetos herbívoros é uma boa preditora da taxa de fecundação cruzada em espermatófitas. Para tal, nós realizamos regressões filogenéticas usando dois bancos de dados independentes para essas duas variáveis, bem como incluindo algumas covariáveis vegetativas: longevidade, forma de crescimento, área específica foliar e altura máxima. As regressões foram realizadas sob dois modelos evolutivos alternativos: Movimento Browniano e Ornstein-Uhlenbeck. Nós também testamos a predição da Rainha vermelha para espécies nativas e exóticas, para analisar o papel do tempo de coevolução entre planta e herbívoro no direcionamento do sistema sexual. Nós encontramos, em ambos os modelos, que plantas sob maiores pressões de insetos herbívoros têm maiores taxas de fecundação cruzada. O mesmo padrão permanece para as plantas nativas, mas não para as exóticas. Na mesma linha, nós encontramos que plantas altas e longevas tendem a possuírem elevadas taxas de fecundação cruzada em relação às pequenas e efêmeras. Esses resultados estão de acordo com o esperado pela Hipótese da Rainha Vermelha, suportando o ainda escarço arcabouço empírico de estudos macroevolutivos sobre o papel dos inimigos natural na evolução dos sistemas sexuais em espermatófitas.
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Evolution of plant mating system, such as selfing and outcrossing ways, is an intriguing question in plant biology, since that can suffer influence of several ecological factors. The Red Queen hypothesis suggests that biotic interactions parasite-host-like is the major factor driving the evolution and persistence of sexual reproduction in nature. Therefore, in light of this hypothesis, is expected that species under high pressures of natural enemies, present high investment in sex, that in plants it can be measurement by the outcrossing rate, a metric based in molecular markers. There are support for Red Queen for several groups of animals, however in plant kingdom this hypothesis remains underexploited, especially using comparative approaches. Here, our main objective was test if the evolutionary pressure of insect herbivores is effective in predict outcrossing rates in seed plants. For that, we fitted phylogenetic regressions using two independent datasets for these two variables, also including some vegetative covariables: life span, growth form, specific leaf area and maximum height. The regressions were performed under two alternative evolutionary models: Brownian Motion and Ornstein-Uhlenbeck. We also tested the Red Queen prediction for natives and exotics species, to analyze the role of the coevolutionary time between plant and herbivores in mating system driving. We found, in both models, that plant species under higher pressure of insect herbivores richness had higher outcrossing rates. The same pattern remains in native species but not in exotics. In the same line, we found that tall and longer-lived plants tend to be higher outcrossing rates than small and short-lived. These results are in accordance with the expected by the Red Queen hypothesis, supporting the still scarce empirical framework of macroevolutionary studies about the role of natural enemies on evolution of mating system in seed plants.
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JESSICA BLEUEL
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CORAIS BRASILEIROS E MUDANÇAS CLIMÁTICAS GLOBAIS: PROJEÇÕES FUTURAS E HOTSPOTS DE VULNERABILIDADE
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Orientador : GUILHERME ORTIGARA LONGO
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MEMBROS DA BANCA :
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MIGUEL MIES
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GUILHERME ORTIGARA LONGO
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MIRIAM PLAZA PINTO
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Data: 20/02/2020
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Mudança climáticas são uma grande ameaça aos recifes de coral em todo o mundo, aumentando a frequência e a severidade dos eventos de branqueamento, resultando na perda da cobertura viva de corais, reduzindo a complexidade e a diversidade desses ecossistemas. Eventos repetidos e mais intensos de branqueamento podem reduzir a tolerância térmica e a capacidade de recuperação de espécies de corais. Portanto, os corais poderão depender de refúgios em áreas que se tornarão mais adequadas para sua ocorrência (e.g., recifes extratropicais); áreas menos afetadas pelo aumento da temperatura (e.g., recifes mais profundos); ou onde os impactos humanos locais são minimizados, potencialmente permitindo aclimatação e adaptação. Assim, identificar potenciais refúgios e as áreas mais vulneráveis ao branqueamento de corais é fundamental para minimizar os impactos locais, aumentando a capacidade dos corais de lidar com as mudanças climáticas globais. Utilizamos a Modelagem Espacial Hierárquica Bayesiana para projetar a ocorrência de corais, probabilidades de cobertura e branqueamento ao longo da costa brasileira, que abriga os maiores e mais ricos recifes marginais do Atlântico Sul Ocidental. Através desses modelos, projetamos como essas probabilidades mudarão nos anos de 2050 e 2100, com base no cenário RCP8.5 prevista pelo Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC). Ao sobrepor modelos de ocorrência, cobertura e branqueamento, identificamos as áreas mais vulneráveis ao branqueamento de corais (hotspots) nos cenários atual e futuros. Identificamos maiores probabilidades de ocorrência e cobertura de corais em regiões tropicais do que em regiões subtropicais do Atlântico Sul Ocidental. Nos cenários de 2050 e 2100, as projeções indicam um aumento na probabilidade de ocorrência e cobertura de corais em direção a recifes extratropicais e mais profundos, que poderiam atuar como refúgio. Entretanto, o papel dessas áreas como refúgio também depende da probabilidade de branqueamento, que tende a aumentar em projeções futuras, e dos efeitos sinérgicos de outros impactos antropogênicos. Os hotspots de vulnerabilidade estão concentrados em torno do Banco dos Abrolhos, a maior e mais rica área de recifes de corais do Atlântico Sul, tanto nas projeções atuais quanto nas futuras. Essa área compreende uma rede de áreas marinhas protegidas que devem ser reforçadas para mitigar os impactos locais e aumentar a capacidade dos corais em lidar com o aumento da temperatura. A combinação das abordagens de modelagem pode ser uma ferramenta poderosa para informar as ações de conservação para enfrentar as mudanças climáticas globais, levando em consideração as probabilidades futuras de expansão de ocorrência, mudanças de abundância e maior intensidade de branqueamento.
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Global climate change is a major threat to coral reefs around the world, increasing the annual frequency and severity of bleaching events, causing loss of living coral cover, complexity and diversity of coral reefs. Repeated and intense bleaching events can reduce the thermal tolerance and recovery capacity of coral species, so corals will likely depend on refuges in areas that will become more suitable as ocean warms (e.g. extratropical reefs), that are less impacted by increasing temperatures (e.g. deeper reefs) and where local human impacts are minimized, potentially enabling acclimation and adaptation. Therefore, identifying potential refugia and the most vulnerable areas to coral bleaching is critical to minimize local impacts and enhance coral´s ability to cope with climate change. We used Bayesian Hierarchical Spatial Model to project coral occurrence, cover and bleaching probabilities along the Brazilian coast that harbors the largest and richest marginal reefs in Southwestern Atlantic, and predicted how these probabilities are likely to change by 2050 and 2100, based on the RCP8.5 scenario forecasted by the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). By overlapping these predictive models, we identified the most vulnerable areas to coral bleaching (hotspots) under current and future scenarios. We identified higher coral occurrence and cover probabilities in tropical than subtropical regions of the Southwestern Atlantic. By 2050 and 2100, the projections indicate an increase in coral occurrence and cover probabilities toward extratropical and deeper offshore reefs, which could act as refugia. However, the role of these areas as refugia also depend on the bleaching probability, which tend to increase in future projections, and on the synergic effects of other anthropogenic impacts. The vulnerability hotspots were concentrated around the Abrolhos Bank, the largest and richest coral reef area in South Atlantic, both in current and future projections. This area comprises a network of marine protected areas that should be reinforced to mitigate local impacts and enhance the ability of corals to cope with increasing temperatures. The combination of these modelling approaches can be a powerful tool to inform conservation actions to face global climate changes accounting for future range expansion and increase in bleaching probabilities.
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KELLY YUMI INAGAKI
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Interações tróficas irão expandir sua distribuição e diminuir sua intensidade diante das mudanças climáticas
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Orientador : GUILHERME ORTIGARA LONGO
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MEMBROS DA BANCA :
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GUILHERME ORTIGARA LONGO
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EURICO MESQUITA NOLETO FILHO
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MARIANA BENDER GOMES
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Data: 20/02/2020
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Ambientes tropicais abrigam maior biodiversidade, intensidade e diversidade de interações ecológicas quando comparados a ambientes extratropicais. Este padrão latitudinal é resultado de longos processos evolutivos, mas a rápida tropicalização de ambientes temperados pode alterá-los. Tais eventos já foram observados para diversos organismos, incluindo peixes recifais. No entanto, os efeitos das mudanças globais sobre os padrões de larga escala nas interações de espécies ainda foram pouco explorados. Peixes recifais são um bom modelo para investigar essas mudanças por serem consumidores importantes nesses ecossistemas, cujos padrões de diversidade e interações são melhor compreendidos. Uma vez que mudanças na temperatura podem afetar a fisiologia dos organismos, nós hipotetizamos que (i) o aquecimento de áreas extratropicais previstos para o futuro pode intensificar as interações tróficas e permitir que espécies tropicais expandam sua área de ocorrência e consequentemente suas interações; (ii) o aumento de temperatura pode ultrapassar os limites de tolerância térmica dos organismos inibindo suas interações tróficas. Este é o primeiro trabalho a avaliar como as interações tróficas de peixes recifais herbívoros, invertívoros e onívoros irão responder ao aumento de temperatura. Nós utilizamos dados de ocorrência, biomassa e interações tróficas de peixes recifais ao longo de 61° graus de latitude no Atlântico Ocidental, e utilizamos modelos Bayesianos para projetar a intensidade de interações em 2050 e 2100 com base nos cenários do ”Painel Intergovernamental para as Mudanças Climáticas” (IPCC). Observamos que as interações tróficas irão declinar entre 50-100% nos trópicos, indicando que o aumento de temperatura vai exceder o limite térmico dos peixes. No hemisfério norte, entre 20ºN e 40ºN, as interações irão declinar 100%, devido à tropicalização dos herbívoros e às correntes marinhas em direção ao norte. Este fenômeno não é observado no hemisfério sul. Interações de invertívoros irão diminuir entre 5-100% ao longo do Atlântico Ocidental, indicando um limite térmico menor. Interações dos onívoros irão declinar 100% e 30% nos extratrópicos norte e sul, respectivamente, mas irão aumentar entre 5-20% nos trópicos, o que pode estar associado à plasticidade alimentar que possuem. Também, peixes podem adaptar e aclimatar às mudanças das condições ambientais, mas não sabemos se haverá tempo suficiente para isso. Prever como as mudanças climáticas irão afetar as interações tróficas contribuem para entender o futuro dos ecossistemas e de seus serviços.
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Tropical ecosystems harbor higher biodiversity, more intense and diverse ecological interactions than extratropical ecosystems. These latitudinal patterns result from long-term evolutionary processes, but the fast expansion of tropical species polewards due to climate change is altering biodiversity and interaction patterns. Tropicalization events have been identified for many marine organisms, including reef fishes, but the effects of climate change on large-scale patterns of species interactions are still poorly understood. Reef fishes area a good model to investigate these changes because they are critical consumers in reef ecosystems throughout latitudes, whose large-scale patterns of diversity and interactions are well understood. Because temperature affect the physiology of organisms, particularly ecthoterms, we hypothesized that (i) future warming of extratropical zones may intensify trophic interactions and enable tropical species to establish new interactions in these areas; and that (ii) increasing temperatures predicted for the near future would intensify trophic interactions in the tropics, up to the physiological limits when interactions would be no longer viable. This is the first study to evaluate how trophic interactions of different trophic groups (herbivores, invertivores and omnivores) will respond to increasing temperature scenarios. We used data on reef fish occurrence, biomass and patterns of fish trophic interaction on the benthos across 61° of latitude in the Western Atlantic, and applied Bayesian models to predict the intensity of interactions in 2050 and 2100 based on the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) scenarios. Trophic interactions will decline between 50-100% in the tropics, likely indicating that increased temperatures will exceed the physiological thermal tolerance of fishes. In the Northern hemisphere, from 20°N to 40°N, interactions will increase about 100%, likely due to tropicalization of herbivorous fishes and marine currents northward. This phenomenon was not observed in the Southern hemisphere. Interactions by invertivores will decline between 5-100% along Western Atlantic, indicating they may have a narrower thermal tolerance. Interactions by omnivores will decline about 100% at northern and about 30% at southern extratropics, but are likely to increase about 5-20% in the tropics, which could result from their feeding plasticity adaptations to different temperatures. Alternatively, fish can adapt and acclimate to changes in environmental conditions, but if there will be enough time for that to happen is still unclear. Predicting how climate change will affect trophic interactions may help understanding the future of ecosystems and the services they provide.
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MERY INGRID GUIMARÃES DE ALENCAR
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Generalidades do priming effect: avaliando os efeitos das interações entre flores e folhas
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Orientador : ADRIANO CALIMAN FERREIRA DA SILVA
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MEMBROS DA BANCA :
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ANDRÉ TAVARES CORRÊA DIAS
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ADRIANO CALIMAN FERREIRA DA SILVA
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ANDROS TAROUCO GIANUCA
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Data: 20/02/2020
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A interação entre detritos com diferentes qualidades pode gerar efeitos não-aditivos na decomposição, fenômeno denominado priming effect (PE). Apesar da relevância global do PE na decomposição, generalizações dos seus efeitos ainda são pouco compreendidos, principalmente em ambientes tropicais. Os estudos de PE são concentrados em detritos foliares e rizosfera, porém materiais com maior qualidade química, como as flores, podem afetar a dinâmica da ciclagem de nutrientes em escalas locais e regionais, gerando hotspots de mineralização. A relevância PE pode ser maior em ambientes tropicais, pois os detritos foliares são pobres nutricionalmente e assim a interação com detritos de maior qualidade aumentem a magnitude do fenômeno. Desta forma, essa dissertação aborda, em dois capítulos, a importância relativa de efeitos de detritos florais e foliares na ocorrência, magnitude e direção do priming effect. No primeiro capítulo, buscamos entender os efeitos do priming effect a nível intraespecífico. Para isso conduzimos ensaios experimentais com misturas entre detritos florais e foliares, para 30 espécies com ampla distribuição filogenética. A interação entre os detritos gerou efeitos não-aditivos para a maioria dos tratamentos, com interações sinérgicas e recíprocas em 53% das espécies. No segundo capítulo avalimos o efeito relativo da variação intra e interespecífica e suas interações na magnitude do priming effect. Para isso utilizamos uma abordagem experimental com detritos florais e foliares de três espécies decompondo isoladamente e juntas em todos os pares de combinações possíveis tanto intra como interespecífica. Detritos florais apresentaram maiores concentrações de atributos importantes para a decomposição, o que resultou em maiores taxas de decomposição comparado aos detritos foliares (F=197.4, p<0.0001). As diferenças funcionais entre os tipos de detrito geraram efeitos sinérgicos na decomposição, para a maioria dos tratamentos com interação entre flores e folhas. Com maior magnitude ocorrendo em interações interespecíficas quando comparada as interações intraespecíficas. Apesar da ampla ocorrência de efeitos não-aditivos, não encontramos relação da magnitude do PE com a dissimilaridade funcional em nenhum dos dois capítulos. Possivelmente a ausência de relação da magnitude com a dissimilaridade funcional seja resultado da não quantificação de atributos estruturais (i.e. lignina) importantes para a decomposição. Assim os resultados evidenciam que a interação intra e interespecífica entre detritos florais e foliares é uma importante rota para o priming effect, aumentando ainda mais a relevância ecológica do fenômeno.
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The interaction between litter with different qualities generate non-additive effects on the decomposition, a phenomenon called priming effect (PE). Despite the global relevance of PE in decomposition, generalizations are still poorly understood, especially in tropical environments. The PE studies are concentrated on leaf litter and rhizosphere, but litter with higher chemical quality, such as flowers, can affect the dynamics of nutrient cycling at local and regional scales, producing mineralization hotspots. The PE relevance could be greater in tropical environments, as leaf litter is nutritionally poor and the interaction with higher quality litter can increases the magnitude of the phenomenon. Thus, this dissertation addresses, in two chapters, the relative importance of effects of floral and leaf detritus on the occurrence, magnitude and direction of the priming effect. In the first chapter we seek to understand the effects of the priming effect at the intraspecific level. For this, we conducted experimental tests with mixtures between floral and leaf litter, for 30 species with wide phylogenetic distribution. The interaction between litter resulted in non-additive effects for most treatments, with synergistic and reciprocal interactions for 53% of the species. The second chapter we aim the relative effect of intra and interspecific variation and their interactions on the magnitude of the priming effect. For this we use an experimental approach with floral and leaf litter of three species decomposing individual and mixture in all pairs of possible combinations, both intra and interspecific. Floral litter showed higher concentrations of important attributes for decomposition, which resulted in higher decomposition rates compared to leaf litter (F=197.4, p<0.0001). Functional differences between types of litter bring synergistic effects on decomposition, for most treatments with interaction between flowers and leaves. The greater magnitude occurring in interspecific interactions than intraspecific interactions. Despite the widespread occurrence of non-additive effects, we found no relationship between the magnitude of PE and functional dissimilarity in either chapter. Possibly the absence of a relationship between magnitude and functional dissimilarity is a result of the non-quantification of structural attributes (i.e. lignin) important for the decomposition. Thus, the results show that the intra and interspecific interaction between floral and leaf litter is an important pathway for the priming effect, further increasing the ecological relevance and universality of the phenomenon.
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THAYNÁ LARISSA DA SILVA RABÊLO COSTA
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ÁREAS PRIORITÁRIAS PARA RESTAURAÇÃO DE SERVIÇOS ECOSSISTÊMICOS NO BIOMA DA CAATINGA
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Orientador : ADRIANA ROSA CARVALHO
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MEMBROS DA BANCA :
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ADRIANA MONTEIRO DE ALMEIDA
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ADRIANA ROSA CARVALHO
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EURICO MESQUITA NOLETO FILHO
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Data: 28/02/2020
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No semiárido Brasileiro, a Caatinga é afetada por vários distúrbios crônicos que ameaçam as condições de vida da população humana. A restauração ecológica é uma importante medida para aumentar a biodiversidade e garantir o fornecimento de serviços ecossistêmicos (SE) relevantes para o bem-estar das comunidades locais. No entanto, existe uma escassez de estudos que foquem na lacuna entre a oferta e demanda de SE. Por isso, buscamos identificar áreas prioritárias que contemplem a oferta e a demanda por SE. Para alcançar este objetivo usamos dois SE de provisão (madeira e espécies de uso alimentício e/ou medicinal) e um serviço de regulação (polinização). Desenvolvemos dois cenários para cada serviço: (i) Oferta de SE o qual utilizamos os mapas de distribuição geográfica potencial das espécies arbóreas nativas e (ii) Demanda por SE, que inclui, oferta e as áreas que demandam os SE. Realizamos a priorização no Software Zonation, ferramenta responsável pela priorização espacial de áreas que têm maior potencial para aumentar a biodiversidade e SE. Encontramos aumento percentual de representação nos cenários de demanda em todos os SE, seguindo em ordem crescente, a provisão de espécies alimentícias e/ou medicinais (1,5%), provisão de madeira (1,8%) e o mais expressivo a polinização (69,1%). Os resultados indicaram que para alguns SE a oferta supre a demanda enquanto para outros há uma divergência entre os dois. Os dois SE de provisão apresentaram maior sobreposição entre a oferta e demanda, sinalizando que medidas de restauração ativa nessas áreas podem contribuir diretamente para melhoria das condições de vida das pessoas que são dependentes da extração de recursos da floresta.
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In the Brazilian semiarid, the Caatinga is susceptible by several chronic disorders that threaten the living conditions of the human population. Ecological restoration is important to achieve biodiversity recovery and ensure the provision of ecosystem services (ES) relevant to the well-being of local communities. However, there is a lack of studies that focus on the mismatches between the ES supply and demand. In this sense, we seek to identify priority areas that address the ES supply and demand. To aim this goal, we use two ES provision (wood and food and / or medicinal use) and an ES regulation (pollination). We developed two scenarios for each service: (i) ES offer which we used the maps of the potential geographic distribution of native tree species and (ii) ES demand, which we included, areas ES supply and demand. We conducted the prioritization in Software Zonation, a responsible spatial tool for prioritizing areas that have the highest potential to increase biodiversity and provide ES. We found a percentage increase in representation in demand scenarios in all SEs, following in increasing order, the provision of food and / or medicinal species (1.5%), provision of wood (1.8%) and the most significant pollination (69.1%). These results indicated that for some ES the supply corresponds to the demand while for others there is a mismatch between them. This ES – provision of food/medicine and wood supply - showed larger overlap between supply and demand, signaling that active restoration actions in these areas can directly contribute to improving the welfare of people dependent on the extraction of forest resources.
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JEAN PATRICK DA SILVA JORGE
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EFEITOS INDIVIDUAIS E INTERATIVOS DO RISCO DE PREDAÇÃO, DISPONIBILIDADE DE RECURSO E TAMANHO DO HABITAT NO COMPORTAMENTO DE SELEÇÃO DE HABITAT PARA OVIPOSIÇÃO DO MOSQUITO AEDES AEGYPTI (LINNAEUS; CULICIDAE)
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Orientador : LUCIANA SILVA CARNEIRO
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MEMBROS DA BANCA :
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LUCIANA SILVA CARNEIRO
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ADRIANO CALIMAN FERREIRA DA SILVA
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RAFAEL DETTOGNI GUARIENTO
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Data: 06/03/2020
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RESUMO. A seleção de habitat para oviposição é um processo crucial para espécies com ciclo de vida complexo, como o mosquito da dengue, Aedes aegypti. A escolha de fêmeas grávidas à procura de sítios de oviposição depende da qualidade dos habitats disponíveis. A avaliação da qualidade feita pela fêmea baseia-se em características físico-químicas dos habitats, que indicam ultimamente o fitness esperado. Com base na avaliação de pistas emanando dos habitats, fêmeas devem responder de modo a selecionar habitats mais adequados à sobrevivência, crescimento e desenvolvimento da prole. A seleção natural tende a favorecer estratégias de oviposição que maximizem o fitness parental. Em um ambiente com habitats de qualidade variando em múltiplos fatores, fêmeas de mosquito devem realizar complexa integração de pistas e responder a esta variação por meio de trade-off. No entanto, ainda há pouco conhecimento de como múltiplos fatores interagindo afetam a avaliação da qualidade dos habitats e a resposta de fêmeas ovipondo. Com o objetivo de avaliar os efeitos individuais e interativos do risco de predação, tamanho do habitat e disponibilidade de recurso no comportamento de seleção de habitat para oviposição do mosquito Aedes aegypti, realizou-se um experimento laboratorial com design 2×2×2. Utilizando containers artificiais, foram cruzadas ausência ou presença de pistas do predador Poecilia vivípara, maior ou menor tamanho (profundidade) de habitat e alta ou baixa disponibilidade de recurso. Fêmeas oviporam mais frequentemente e em maior quantidade nos habitats considerados de maior qualidade (sem risco, maiores e com muito recurso). A decisão qualitativa, denotada pela proporção de réplicas ovipostas por fêmea, foi afetada pela interação risco×recurso. Apenas recurso e tamanho do habitat tiveram efeito individual significativo nesta variável. A decisão quantitativa, denotada pela proporção do número total de ovos ovipostos por fêmea, foi significativamente afetada pelas interações risco×recurso e recurso×tamanho do habitat. Novamente, apenas recurso e tamanho tiveram efeito individual significativo. Estes resultados confirmam que fêmeas de Aedes aegypti em busca de sítios de oviposição preferem habitats considerados de melhor qualidade para ovipor, depositando-os ovos com maior frequência e em maior quantidade. Tal resposta mostra-se bastante complexa e parece ser influenciada por trade-off entre o risco de predação e disponibilidade de recurso e, ainda, entre disponibilidade de recurso e tamanho do habitat. Isto demonstra que existe uma interdependência entre os fatores indicadores da qualidade do habitat na condução da seleção de habitat para oviposição. Estes achados são relevantes para o desenvolvimento de estratégias mais eficazes de controle populacional de mosquitos vetores de doença e para o entendimento dos padrões de distribuição e abundância de espécies que utilizam habitats aquáticos temporários.
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ABSTRACT. Oviposition habitat selection is a crucial process for species with complex life cycle, such as the dengue mosquito, Aedes aegypti. The choice of gravid female searching for oviposition site depends on the quality of available habitat. Quality assessment made by the female is based on the physical and chemical habitat caracteristics, wich lately indicate the expected fitness. Based on the assessment of the habitats emanating cues females must respond in order to select the most suitable habitats for survival, growth and development of offspring. Natural selection tends to favor oviposition strategies that maximize parental fitness. In an environment with quality habitats varying in multiple factors, female mosquitoes must perform complex integration of cues and respond to this variation through trade-off. However, there is still little knowledge of how multiple interacting factors affect the assessment of the habitat quality and the females laying eggs response. In order to assess the individual and interactive effects of predation risk, habitat size and resource availability on oviposition habitat selection behavior for Aedes aegypti mosquito, a laboratory experiment with a 2 × 2 × 2 design was carried out. Using artificial containers, the absence or presence of cues from the predator Poecilia vivípara, greater or lesser habitat size (depth) and high or low availability of resources were crossed. Females oviposited more frequently and in greater quantity in habitats considered to be of higher quality (without risk, larger and with high resource). The qualitative decision, denoted by the proportion of oviposited replicas per female, was affected by the risk × resource interaction. Only resource and habitat size had a significant individual effect on this variable. The quantitative decision, denoted by the proportion of the total number of eggs laid per female, was significantly affected by the interactions between risk × resource and resource × habitat size. Again, only resource and habitat size had a significant individual effect. These results confirm that females of Aedes aegypti in search of oviposition sites prefer habitats considered of better quality for oviposit, depositing eggs more frequently and in greater quantity. Such a response proves to be quite complex and seems to be influenced by a trade-off between the predation risk and resource availability and, also, between resource availability and habitat size. This demonstrates that there is an interdependence between the factors that indicate habitat quality in conducting oviposition habitat selection.ion. These findings are relevant for the development of more effective population control strategies for mosquitoes that carry disease and for understanding the patterns of distribution and abundance of species that use temporary aquatic habitats.
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VIRGÍNIA HELEN FIGUEIREDO PAIXÃO
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Interação entre cactos e vertebrados frugívoros em uma floresta seca no nordeste brasileiro
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Orientador : EDUARDO MARTINS VENTICINQUE
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MEMBROS DA BANCA :
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EDUARDO MARTINS VENTICINQUE
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MAURO PICHORIM
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VANESSA GABRIELLE NÓBREGA GOMES
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Data: 17/03/2020
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Interações mutualísticas entre plantas e animais dispersores de sementes são cruciais para a manutenção da biodiversidade e regeneração de ecossistemas. Em ambientes áridos e semiáridos, Cactaceae é uma das principais famílias a ofertarem frutos carnosos dos quais se alimentam diversos animais que em troca dispersam suas sementes. O papel de aves, morcegos e lagartos enquanto dispersores de sementes de cactos já foram elucidados, mas ainda se sabe pouco sobre como essas interações estão distribuídas dentro de uma rede de interação. A estrutura de uma rede fornece informações sobre a estabilidade do sistema frente a perturbações e sobre a importância de cada espécie dentro da comunidade. O objetivo dessa dissertação foi descrever a estrutura (aninhamento e modularidade) da rede de interações mutualísticas de dispersão de sementes de cactos por vertebrados em uma floresta tropical sazonalmente seca, a Caatinga, no Rio Grande do Norte, Brasil. Para isso, nós monitoramos ao longo de um ano a frugivoria de cinco espécies de cactos (globular Melocactus zehntneri, prickly-pear Tacinga inamoena, colunares Pilosocereus gounellei, P. pachycladus e Cereus jamacaru) com armadilhas fotográficas. Além disso, nós buscamos identificar o quanto as espécies de cactos diferem em relação à comunidade de frugívoros que se alimentam de seus frutos utilizando o índice de dissimilaridade de Bray-Curtis. Nós encontramos 23 espécies de animais vertebrados interagindo com quatro espécies de cactos, enquanto não registramos frugivoria em T. inamoena. A rede de interação não apresentou padrão aninhado nem modular, indicando que as interações entre cactos e vertebrados são relativamente simétricas dentro da rede. Os resultados sugerem que os cactos possuem uma estratégia generalista, atraindo diversos animais que podem contribuir diferentemente na dispersão de sementes, incluindo aves, répteis e mamíferos. Apesar dessa generalização, nós observamos que os cactos colunares mais altos, P. pachycladus e C. jamacaru, compartilharam uma comunidade semelhante de frugívoros, principalmente aves. Já o cacto colunar P. gounellei foi mais semelhante ao globular M. zehntneri, e ambos tiveram frutos consumidos principalmente por lagartos (Tropidurus hispidus) e mamíferos, provavelmente por disponibilizarem frutos mais próximos do chão. Ao longo desse estudo nós também identificamos novas relações de frugivoria entre P. gounellei e o lagarto Salvator merianae e de florivoria entre T. inamoena e o lagarto T. hispidus, descritas em um segundo capítulo. Os cactos ofereceram frutos continuamente ao longo do ano mantendo uma fauna de frugívoros residentes. Os diferentes grupos de animais potencialmente desempenham um papel complementar na dispersão de sementes de cactos e, portanto, essas interações mutualísticas devem ser consideradas na conservação e restauração de ambientes semiáridos como a Caatinga.
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Cacti species play a major role in frugivory networks in arid and semiarid ecosystems. In such environments, where water and food resources are in short supply most part of the year, cacti stand out for their fruit rich in water and sugar, and its mucilaginous pulp. Several studies reinforced the role of birds, bats, and lizards as effective cacti seed dispersers, although little is known about how these interactions are distributed in a network. Network structure provides information about the system stability in the face of disturbances and how tight or weak are interactions between species. Our objective was to describe network structure of mutualistic network of cacti-seed dispersal by vertebrates in SDTF (Caatinga), Rio Grande do Norte State, Brazil. We also identified the main cacti fruits consumers and their ecological role as seed dispersers. For that, we monitored frugivory in six cacti species using camera-traps during a year. We found 23 vertebrate species feeding on fruits of four cacti species, in a way that these interactions were not nested or modular, which is a common pattern found in mutualistic networks in tropical and temperate regions. Our data show that cacti have a generalist strategy of attracting a wide variety of animals that provide different dispersal services, such as birds, reptiles, and mammals. During our study, we found new interactions between lizards Salvator merianae to P. gounellei fruits and Tropidurus hispidus feeding on T. inamoena flowers. These records were described in a second chapter. For natural regeneration, it is crucial to maintain ecological services provided by functionally diverse of animal seed dispersers and this should be taken in account in conservation actions that aim to restore Caatinga areas dominated by cacti species.
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BRUNO CHARNAUX LONZETTI
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O aquecimento dos oceanos pode ajudar zoantídeos a superar competitivamente hidrocorais ramificados?
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Orientador : GUILHERME ORTIGARA LONGO
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MEMBROS DA BANCA :
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BÁRBARA SEGAL RAMOS
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GUILHERME ORTIGARA LONGO
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IGOR CRISTINO SILVA CRUZ
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Data: 31/03/2020
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Dada a limitação espacial nos recifes, interações competitivas entre os organismos sésseis são recorrentes e geralmente ocorrem por meio de contato físico direto com eventual sobrecrescimento. Os resultados dessas interações podem ser alterados no futuro, uma vez que o aquecimento e a acidificação dos oceanos podem afetar a capacidade competitiva e o potencial de recuperação dos organismos envolvidos. No Atlântico Sul, o zoantídeo Palythoa caribaeorum é um dos competidores mais importantes para os corais e em cenários de aquecimento previstos para o futuro apresentará uma expansão da sua distribuição atual e provavelmente dominará os recifes no nordeste do Brasil. Para que isso ocorra, o zoantídeo deveria superar competitivamente e sobrecrescer o hidrocoral Millepora alcicornis, uma das espécies que mais agrega complexidade estrutural aos recifes brasileiros. A fim de ir além de previsões da distribuição futura das espécies e levando então em conta que interações também podem ser moduladas pelo aquecimento, estudamos a interação competitiva entre P. caribaeorum e M. alcicornis por meio de experimentos em campo e de laboratório. Especificamente, investigamos em campo e em laboratório o efeito do contato físico na saúde do hidrocoral e o potencial de recuperação do mesmo após interrupção do contato, além de testar como o aquecimento dos oceanos pode afetar esses processos, investigando essa interação em laboratório em temperatura atual (27°C) e simulando um cenário futuro previsto para 2100 (30°C). Adicionalmente, como a interação competitiva pode ser potencialmente mediada por compostos químicos do zoantídeo, extraímos os compostos de superfície e testamos seus efeitos no hidrocoral no campo e no laboratório sob os diferentes cenários de temperatura. Descobrimos que o contato com o zoantídeo causou mais danos do que com o controle mimético no campo e no primeiro dia em 30°C. Os hidrocorais no campo não se recuperaram em um curto período (10 dias), mas em laboratório apresentaram uma recuperação parcial da área danificada quando em temperatura atual (27°C). Quando em 30°C, as áreas danificadas de hidrocorais que estiveram em contato com o zoantídeo foram parcialmente colonizadas por algas filamentosas. Embora os hidrocorais tenham apresentado sintomas semelhantes ao comparar os cenários de temperatura atual e futura, o potencial de recuperação diminuiu com o aquecimento, em parte por ter favorecido a colonização por algas filamentosas. Um efeito pior no campo e um dano maior no primeiro dia nos 27°C do laboratório foram sinais da atividade química de P. caribaeorum favorecendo a competição. Os testes dos compostos químicos isolados de P. caribaeorum em contato com M. alcicornis indicaram tendência a influenciar na interação e revelaram que um aumento de 3°C na temperatura da água torna qualquer contato danoso a M. alcicornis. À medida que o oceano aquece, a interação competitiva que estudamos se tornará mais frequente e os zoantídeos terão mais chances de debilitar e sobrecrescer hidrocorais ramificados, e possivelmente outros corais ramificados em áreas onde o zoantídeo é abundante, como nos recifes do Caribe, causando perda de complexidade estrutural nos recifes e potencialmente perda de diversidade. Este trabalho destaca a importância de também se considerar como as interações ecológicas serão afetadas pelas mudanças globais ao se fazer previsões futuras para as mudanças e funcionamento de sistemas recifais.
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Given the spatial limitation in reefs, competitive interactions among sessile organisms often occur through physical contact, such as coral-seaweed competition. Ocean warming and acidification may affect the outcomes of these interactions, by changing the competitive ability and recovery potential of the interacting organisms. In the Southwestern Atlantic, one of the most important competitors to corals is the zoanthid Palythoa caribaeorum, which under warming scenarios may expand its distribution and likely dominate reefs, particularly in Northeast Brazil. If this occurs, it would likely outcompete the hydrocoral Millepora alcicornis, one of the most important species that adds structural complexity to Brazilian reefs. We studied the competitive interaction between the zoanthid (P. caribaeorum) and the hydrocoral (M. alcicornis) through field and laboratory experiments, particularly addressing: the effect of physical contact on the hydrocoral´s health (field and laboratory); the recovery potential of hydrocorals, once the contact is ceased (field and laboratory); and how ocean warming potentially affect these processes (laboratory only; 27°C vs. 30°C predicted for 2100). Additionally, as the competitive interaction may be potentially mediated by chemical compounds of the zoanthid, we extracted surface compounds and tested their effects on the hydrocoral in the field and in the laboratory under different temperature scenarios. We found that contact with the zoanthid caused more damage than with the mimetic control in the field and under 27°C after 24h of contact in the lab. Hydrocorals in the field did not recover over a short time span (10 days), but in the laboratory they partially recovered the damaged area in the same period, when under current temperatures (27°C). When under future temperatures (30°C), filamentous algae colonized the area of hydrocorals previously contacted by the zoanthid. Although hydrocorals presented similar symptoms when comparing the current and future temperature scenarios, the recovery potential decreased with warming as it favored colonization by filamentous algae. The greater damage observed in the field and on the first day at lab’s 27°C were signs of P. caribaeorum’s chemical activity favoring competition, which were confirmed with the chemical tests. Those tests indicated a chemical influence on the interaction and revealed that a 3°C raise in temperature makes any contact a damaging one. As ocean warms, the competitive interaction we studied will become more frequent and zoanthids more likely to overgrow the branching hydrocorals, and possibly other branching corals in areas where zoanthids are abundant, as in the Caribbean reefs, causing reef flattening and potentially loss of diversity. This highlights the importance of understanding how ecological interactions will be affected by global changes, as it allows us to predict future dominance scenarios.
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GABRIEL HENRIQUE SANTOS SILVA
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Importância de preditores abióticos e bióticos da comunidade vegetal sobre a decomposição da serrapilheira em uma floresta tropical sazonal: Uma abordagem de longa duração via balanço de massa
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Orientador : ADRIANO CALIMAN FERREIRA DA SILVA
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MEMBROS DA BANCA :
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ADRIANO CALIMAN FERREIRA DA SILVA
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GISLENE MARIA DA SILVA GANADE
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ALAN MOSELE TONIN
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Data: 22/06/2020
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A decomposição do detrito vegetal é um processo chave na ciclagem de nutrientes e pode ser afetada por diversos fatores bióticos e abióticos nos ecossistemas. Embora muitos estudos tenham avaliado os efeitos da diversidade da serrapilheira sobre a sua taxa de decomposição, a maioria dos trabalhos utilizam abordagens experimentais e de curta duração. Nosso objetivo foi, através de uma abordagem observacional baseada em estimativas do balanço de massa entre o aporte e o estoque de detritos durante um período de 3 anos, avaliar o efeito de diferentes facetas da diversidade, frente a outros fatores bióticos e abióticos, sobre a decomposição do detrito vegetal. Para isso, medimos, em 41 parcelas em um fragmento de restinga, o aporte e o estoque de detrito no solo, as diversidades taxonômica, funcional e filogenética, as razões C:P e C:K e a capacidade de retenção de água da serrapilheira, além das concentrações de N, P e K e a umidade do solo. Nossa estimativa da taxa de decomposição foi dada pela razão aporte/estoque de detrito. Após construir 54 modelos de análises de rotas, nossos modelos significativos mostraram que a umidade do solo foi a única variável a afetar a taxa de decomposição da serrapilheira. Os resultados sugerem que a decomposição da serrapilheira não é direcionada por nenhum dos possíveis efeitos da diversidade: nem por mecanismos de seleção nem de complementaridade. Na verdade, em nosso local de estudo, os resultados indicam que a decomposição do detrito vegetal é afetada por atributos físicos do ambiente, i.e. a umidade do solo, provavelmente por afetar a atividade dos microrganismos decompositores.
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Vegetal detritus decomposition is a key process in nutrient cycling and can be affected by both biotic and abiotic factors. Although many studies have evaluated the effects of litter diversity on its decomposition rate, most works use experimental and short-term approaches. Our aim were, using an observational approach based on estimates of the mass balance between the input and the debris stock during 3 years. For that, we assess, in 41 plots in a restinga forest fragment, the litterfall, soil litter, taxonomic, functional and phylogenetic litter diversity, C:P and C:K ratios and water-holding capacity of litter, in addition to the soil moisture and N, P and K concentrations. After building 54 models of path analysis, our significant models showed that soil moisture was the only variable to affect the decomposition rate of litter in our communities. The results suggest that the decomposition of the litter is not driven by any of the possible effects of diversity: neither by mechanisms of selection nor of complementarity. In fact, at our study site, the results indicate that the decomposition of plant debris is affected by physical attributes of the environment, i.e. soil moisture, probably because it affects the activity of the decomposing microorganisms.
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ELLEN CRISTINA MÕES OLIVEIRA
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PADRÕES DE USO DO HABITAT POR TATUS NAS PLANÍCIES DE INUNDAÇÃO DA AMAZÔNIA CENTRAL BRASILEIRA
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Orientador : EDUARDO MARTINS VENTICINQUE
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MEMBROS DA BANCA :
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MAÍRA BENCHIMOL DE SOUZA
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EDUARDO MARTINS VENTICINQUE
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GUILHERME SANTOS TOLEDO DE LIMA
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Data: 27/07/2020
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A distribuição de mamíferos no ambiente é modulada pela complexidade do habitat e mudanças na disponibilidade de recursos, respondendo aos componentes da paisagem, que influencia a forma como irão utilizar o habitat. Longe de ser uma floresta homogênea, a Amazônia é formada por diferentes tipos de vegetações. Uma importante fonte desta variação é o pulso de inundação que ocorre ao longo do ciclo hidrológico. Esse fenômeno afeta os padrões de uso do habitat para muitas espécies de mamíferos encontrados no bioma. Os tatus (Dasypodidae: Cingulata) são o principal grupo de mamíferos escavadores das florestas Amazônicas. Neste estudo, nosso objetivo foi identificar quais áreas os tatus estão ocupando relacionadas ao ciclo hidrológico e quais características ambientais estão influenciando os padrões de uso do habitat. Os dados foram coletados na Reserva de Desenvolvimento Sustentável Piagaçu-Purus e Reserva Biológica de Abufari, localizadas na porção centro-oeste da Amazônia Brasileira, através de armadilhamento fotográfico. Foram instaladas 72 câmeras nas áreas não inundáveis (terra firme), adjacentes às áreas alagáveis (várzeas), com um esforço total de amostragem de 23.080 dias, onde foram detectadas três espécies de tatus. A partir disso, utilizamos modelos de ocupação, levando-se em consideração a detecção imperfeita, para estimar a detecção e ocupação para cada espécie entre as fases do ciclo hidrológico (Cheia e Seca), e a influência de variáveis ambientais (Rugosidade do relevo, Altitude em relação ao nível do rio, Densidade de predadores, Distância do limite da área alagada e Biomassa florestal) e antrópicas (Distância das comunidades humanas) em cada ponto de amostragem. Obtivemos 700 registros independentes das três espécies de tatus. Como principais resultados dos modelos de ocupação, verificamos que para Dasypus novemcinctus e Priodontes maximus houve uma ocupação maior nas áreas de terra firme durante a Seca quando as áreas alagáveis ficam disponíveis (Ѱ = 0,69 ± 0,02 e Ѱ = 0,95 ± 0,12), do que durante a Cheia (Quando as áreas alagáveis estão cheias, portanto, indisponíveis para as espécies terrestres ocuparem). Já para Dasypus kappleri a ocupação foi maior durante a fase de Cheia do rio (Ѱ = 0,98 ± 0,10). A rugosidade do relevo e a altitude em relação ao nível do rio foram as variáveis mais importantes para ocupação de Dasypus novemcinctus quando somado o peso de todos os modelos. Para Priodontes maximus a distância do limite da área alagada foi mais importante para sua ocupação. Para Dasypus kappleri, as variáveis mais importantes foram a distância da comunidade humana e a rugosidade do relevo.
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The distribution of mammals in the environment is modulated by habitat complexity and changes in resource availability. They respond to landscape components which direct how they will use the habitat. Far from being a homogeneous forest, the Amazon is formed by different types of vegetation due to the flood pulse that occurs throughout the hydrological cycle. This phenomenon dictates habitat use patterns for many species and explains the great diversity of mammals found in the biome. Tatus (Dasypodidae: Cingulata) are the main group of excavating mammals of the Amazon rainforests. In this study, our objective was to identify which areas tatus are occupying related to the hydrological cycle and which environmental characteristics are influencing the patterns in habitat use. Data were collected from the Piagaçu-Purus Sustainable Development Reserve and Abufari Biological Reserve, located in the central-western portion of the Brazilian Amazon through photographic trapping. 72 cameras were installed in non-flooded areas (solid ground), adjacent to wetlands (floodplains), with a total sampling effort of 23080 days, where three tatus species were detected.From this, we used occupation models, taking imperfect detection into account, to estimate the detection and occupation for each species between the phases of the hydrological cycle (flood and drought), and the influence of environmental variables (relief roughness, Altitude in relation to river level, Predator Density, Wetland boundary distance and Forest Biomass) and anthropogenic (Distance from human communities) at each sampling point. We obtained 700 records independently of the three tatus species. The main results of the occupation models was that Dasypus Novemcinctus and Priodontes Maximus showed a higher occupancy in the solid ground areas during the drought when flooded areas became available (Ѱ = 0.69 ± 0.02 and Ѱ = 0.95 ± 0.12 ), than during the Flood (When flooded areas are full, therefore unavailable for terrestrial species to occupy). For Dasypus Kappleri, the occupation was higher during the Flood phase of the river (Ѱ = 0.98 ± 0.10). Relief roughness and altitude in relation to the river level were the most important variables for Dasypus Novemcinctus occupation when the weight of all models was added. For Priodontes Maximus the distance from the limit of the flooded area was more important for its occupation. For Dasypus Kappleri, the most important variables were the distance from the human community and the roughness of the relief.
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MARIA IOHARA QUIRINO AMADOR
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A memória de atores ativos para identificação de mudanças recentes e históricas em ambientes de recife
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Orientador : PRISCILA FABIANA MACEDO LOPES
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MEMBROS DA BANCA :
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VINICIUS JOSÉ GIGLIO FERNANDES
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MARIANA BENDER GOMES
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PRISCILA FABIANA MACEDO LOPES
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Data: 29/07/2020
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Recifes são ecossistemas sensíveis afetados tanto por mudanças globais (e.g., aquecimento e acidificação dos oceanos) e impactos locais (e.g., pesca e eutrofização). Registros recentes demonstram que estes ecossistemas estão mudando rapidamente, embora ainda haja dúvidas a respeito de quando estas mudanças se intensificaram. Avaliamos as mudanças na paisagem dos recifes brasileiros entrevistando atores-chave que fazem diferentes usos desses ecossistemas, como pescadores, mergulhadores e pesquisadores. Para a maioria dos atores, a saúde dos ambientes recifais brasileiros vem declinando desde a década de 1970, evidenciado pelo declínio de peixes herbívoros do grupo Labridae: Scarinae (budiões) e de construtores de recifes (corais massivos). Por outro lado, estes autores detectam aumento de algas e de peixes de pequeno porte da família Pomacentridae (peixes donzela), além de apontarem recuperação de populações de tartarugas marinhas. Acessar a memória de usuários de recifes permite datar o início de processos de mudanças, identificar regionalidades e especificidades nos mesmos, além de identificar grupos de organismos mais vulneráveis às mudanças. Estas informações são importantes para um melhor direcionamento dos esforços de proteção e conservação principalmente em países em desenvolvimento, onde a pesquisa marinha é relativamente nova ou insuficiente.
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Mostrar Abstract
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Reefs are sensitive ecosystems affected by global changes (e.g., warming and acidification of the oceans) and local impacts (e.g., fishing and eutrophication). Recent records show that these ecosystems are changing rapidly, although the magnitude and timing of these changes are still unclear. We assessed changes in the seascape of Brazilian reefs, interviewing key stakeholders that make different uses of these ecosystems, such as fishermen, divers, and researchers. For most stakeholders, the health of Brazilian reef environments has been declining since the 1970s, evidenced by the decline of herbivorous fish within the Labridae: Scarinae (parrotfish) group and reef builders (massive corals). On the other hand, these authors also detected an increase in algae and smaller fish of the family Pomacentridae (damselfishes), in addition to pointing out the recovery of sea turtle populations. Assessing the memory of reef users allows determining the timing of these changes, to identify regional idiosyncrasies and groups of organisms that are most vulnerable to changes. This information is important to inform protection and conservation efforts, especially in developing countries, where marine research is relatively new or insufficient.
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PAULO IVO SILVA DE MEDEIROS
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Efeitos da redução do nível da água sobre a dinâmica do zooplâncton e seus predadores em dois lagos rasos tropicais semiáridos
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Orientador : JOSE LUIZ DE ATTAYDE
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MEMBROS DA BANCA :
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JOSE LUIZ DE ATTAYDE
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ADRIANO CALIMAN FERREIRA DA SILVA
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ROSEMBERG FERNANDES DE MENEZES
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Data: 07/08/2020
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A redução do volume de lagos e reservatórios devido ao aumento do déficit hídrico durante períodos de seca, deve afetar a estrutura e a dinâmica trófica desses ecossistemas, aumentando a concentração dos organismos, as taxas de encontro entre predadores e presas e, consequentemente, a pressão de predação. O objetivo deste trabalho foi investigar os efeitos da redução do nível da água causados por eventos de seca extrema sobre as densidades de organismos zooplanctônicos e seus predadores em dois reservatórios da região tropical semiárida brasileira. A hipótese testada é que as densidades de predadores de zooplâncton aumentam com a redução do volume de água causado pela seca, favorecendo presas zooplanctônicas menos vulneráveis à predação em detrimento das mais vulneráveis. Para testar essa hipótese, as densidades de organismos zooplanctônicos (rotíferos, cladóceros e copépodos) e de seus principais predadores (larvas e juvenis de peixes, larvas de camarões, ácaro hydracarina e larvas de chaoboridae) foram monitorados por 24 meses em dois lagos rasos artificiais da região semiárida brasileira durante um período de seca (2012-2014). Em um dos lagos, cerca de 5.8 toneladas de peixes adultos foram removidos para evitar uma mortalidade massiva de peixes quando o volume de água e oxigênio atingiram um nível crítico. Os organismos zooplanctônicos foram coletados mensalmente por meio de arrastos verticais com rede de plâncton com abertura de 68µm e os seus predadores foram coletados mensalmente por meio de arrastos horizontais com rede de ictioplâncton com abertura de malha de 500µm e um fluxômetro para medir o volume filtrado. As densidades dos organismos foram analisadas ao longo do período de estudo e realizadas correlações de Spearman para avaliar as possíveis interações entre os organismos zooplanctônicos e seus predadores e os efeitos da redução do volume de água sobre os organismos estudados. Em ambos os lagos, os rotíferos dominaram o zooplâncton e as larvas de chaoboridae foram os predadores mais abundantes. No lago onde não houve remoção de peixes adultos, as densidades de larvas de peixes aumentaram, as densidades de larvas de chaoboridae diminuíram e as de copépodos aumentaram com a redução do nível da água. Por outro lado, no lago onde houve remoção de peixes adultos, as densidades de larvas de peixes, camarões e rotíferos diminuíram enquanto as densidades de larvas de chaoboridae aumentaram com a redução do nível da água. Esses resultados indicam que a redução do nível da água provocada pela seca tende a variar a abundância de predadores modificando a importância relativa da predação por vertebrados e invertebrados e provocando alterações na estrutura das comunidades zooplanctônicas a depender das condições locais.
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The reduction in the volume of lakes and reservoirs due to the increase in water deficit during periods of drought, should affect the structure and trophic dynamics of these ecosystems, increasing the concentration of organisms, the rates of encounter between predators and prey and, consequently, pressure of predation. The objective of this work was to investigate the effects of water level reduction caused by extreme drought events on the densities of zooplanktonic organisms and their predators in two reservoirs in the Brazilian semi-arid tropical region. The tested hypothesis is that the densities of zooplankton predators increase with the reduction of the volume of water caused by drought, favoring zooplankton prey less vulnerable to predation over the most vulnerable. To test this hypothesis, the densities of zooplanktonic organisms (rotifers, cladocerans and copepods) and their main predators (fish larvae and juveniles, shrimp larvae, hydracarina mite and chaoboridae larvae) were monitored for 24 months in two shallow artificial lakes of the Brazilian semi-arid region during a drought period (2012-2014). In one of the lakes, about 5.8 tons of adult fish were to remove to prevent massive fish mortality when the volume of water and oxygen reached a critical level. Zooplanktonic organisms were collected monthly by means of vertical trawls with a plankton net with a 68 µm opening and their predators were collected monthly by means of horizontal trawls with an ichthyoplankton mesh with a 500 µm mesh opening and a flow meter to measure the filtered volume. The organism densities were to analyze over the study period and Spearman correlations were to perform to evaluate the possible interactions between zooplanktonic organisms and their predators and the effects of reduced water volume on the studied organisms. In both lakes, rotifers dominated zooplankton and chaoboridae larvae were the most abundant predators. In the lake where there was no removal of adult fish, the densities of fish larvae to increase, the densities of chaoboridae larvae decreased and those of copepods increased with the reduction of the water level. On the other hand, in the lake where adult fish were remove, the densities of fish larvae, shrimp and rotifers decreased while the densities of chaoboridae larvae increased with the reduction of the water level. These results indicate that the water level reduction caused by drought tends to vary the abundance of predators, changing the relative importance of predation by vertebrates and invertebrates and causing changes in the structure of zooplankton communities depending on local conditions.
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LUDMILA DE MELO ALVES DAMASIO
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USO DE INDICADORES ECOLÓGICOS E SOCIOECONÔMICOS PARA AVALIAR MUDANÇAS NA PESCA
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Orientador : PRISCILA FABIANA MACEDO LOPES
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MEMBROS DA BANCA :
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PRISCILA FABIANA MACEDO LOPES
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JOSE LUIZ DE ATTAYDE
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CARLOS SEBASTIAN VILLASANTE LARRAMENDI
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JOÃO VITOR CAMPOS E SILVA
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RODRIGO SILVA DA COSTA
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Data: 22/01/2020
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O fornecimento de peixes e frutos do mar proveniente de capturas da pesca é um dos serviços ecossistêmicos mais importantes que os humanos retiram do oceano e, como tal, o regulamento da pesca comercial deve ser uma prioridade. Para que a avaliação da pesca sob enfoque multiespecífico seja mais ampla e sensível às mudanças é recomendável investigar vários tipos de indicadores, retratando um cenário mais amplo possível. Utilizando dados de reconstrução dos desembarques e dados fornecidos pelos pescadores, esse projeto propõe, através do Índice Trófico Marinho, Modelos de Distribuição de Espécies e indicadores socioeconômicos avaliar mudanças na pesca na região equatorial brasileira e como essas mudanças impactam os pescadores, utilizando comunidades do Rio Grande do Norte e Ceará como estudos de caso. É esperado que os resultados ajudem a compreender melhor as mudanças e dinâmicas da pesca e dos estoques pesqueiros desta região, ajudando a subsidiar decisões de manejo da pesca
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Providing fish and seafood from fishery catches is one of the most important ecosystem services that humans derive from the ocean, and as such, commercial fisheries regulation should be a priority. In order for the assessment of multi-specific fisheries to be broader and more sensitive to change, it is advisable to investigate various types of indicators, portraying the broadest possible scenario. Using reconstruct landing data and data provided by fishermen, this project proposes, through the Marine Trophic Index, Species Distribution Models and socioeconomic indicators to evaluate changes in fishing in the Brazilian equatorial region and how these changes impact fishermen, using communities from Rio Grande do Norte and Ceará as case studies. The results are expected to help better understand the changes and dynamics of fisheries and fish stocks in this region, helping to subsidize fisheries management decisions
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MARINA VERGARA FAGUNDES
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ATRIBUTOS FUNCIONAIS DE CAATINGA, UMA FLORESTA SAZONALMENTE SECA: ESTRATÉGIAS, DISTRIBUIÇÃO ESPACIAL, INTERAÇÕES ENTRE PLANTAS E RESTAURAÇÃO DE COMUNIDADES.
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Orientador : GISLENE MARIA DA SILVA GANADE
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MEMBROS DA BANCA :
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LUCY ROWLAND
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FLÁVIA REGINA CAPELLOTTO COSTA
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GISLENE MARIA DA SILVA GANADE
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INARA ROBERTA LEAL
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VANESSA GRAZIELE STAGGEMEIER
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Data: 13/02/2020
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Atributos funcionais são características fisiológicas, morfológicas, anatômicas e bioquímicas, responsáveis pelo sucesso da interação dos organismos com o meio em que habitam. Tais características adaptativas que compõem os organismos de uma região, aqui limitado à plantas arbóreas, são primeiramente selecionadas através de filtros ambientais. Neste sentido, compreender como as estratégias da vegetação são limitadas e moduladas pelos diferentes tipos de ambiente ao redor do mundo, é uma questão chave em ecologia. Os atributos funcionais das plantas, uma vez selecionados, também exercem efeitos sobre o ambiente em que vivem, alterando características abióticas como disponibilidade hídrica, radiação solar e disponibilidade de nutrientes. Além disto, estas alterações causam efeitos diretos e indiretos nos organismos vizinhos, podendo também agir como força moduladora da estrutura das comunidades. Compreender estes processos é fundamental para, além de entendermos padrões ecológicos gerais, podermos efetivar ações de restauração e montagem de comunidades com uma abordagem ecológica robusta. Neste sentido, este trabalho possui três capítulos, todos focados no ambiente sazonalmente seco Caatinga. O primeiro capítulo tem o objetivo de analisar os principais trade-off entre atributos funcionais de 20 espécies lenhosas, determinar seus grupos funcionais, testar se estes grupos estão associados espacialmente e se sua distribuição é limitada pela aridez. Foram coletados diversos atributos fisiológicos, anatômicos, bioquímicos e estruturais de espécies adultas in situ. Realizamos análises de componentes principais, para analisar os trade-off, análise de k-means para determinar os grupos funcionais, teste de Ripley para testar a distribuição espacial dos grupos e um gls para testar se os grupos ocorrem em locais com diferentes níveis de aridez. Encontramos que as espécies da Caatinga possuem diversos trade-offs com diferentes atributos representando um continuum entre estratégias aquisitivas e conservativas. Todos os trade-off deste continuo, colapsam em dois grupos funcionais de estratégias conservativas e aquisitivas, porém grande parte das espécies está contida no grupo de estratégias conservativas. Os dois grupos ocorrem de modo independente através do bioma e o grupo de espécies aquisitivas tende a ocorrer em locais mais áridos do bioma. O segundo capítulo busca testar como e quais os atributos funcionais das plantas afetam seus vizinhos positivamente e se atributos funcionais podem explicar as relações espécies-específicas comumente encontradas. Para isto, fizemos um experimento in situ com interações entre 60 combinaçoẽs de pares de espécies, cada um replicados cinco vezes. Utilizando os atributos funcionais das espécies adultas já coletados como variáveis preditoras e a performance de plantas vizinhas como variáveis resposta, calculamos um modelo linear misto generalizado, seguido de simplificação de variáveis. Vimos que, tanto espécies com características conservativas quanto aquisitivas têm o potencial de afetar positivamente os indivíduos vizinhos e que o resultado é altamente dependente do par de espécies em interação. No entanto, os resultados positivos, surgem quando a espécie que está exercendo o efeito possui atributos funcionais, cujo efeito no ambiente, majoritariamente relacionados à água, suprem as necessidades ecológicas das plantas vizinhas. Por fim, o terceiro capítulo desatrela os efeitos de facilitação e complementariedade funcional e testa quais são as principais características funcionais das comunidades que levam a maior produção de biomassa e funcionamento das comunidades. Produzimos 4704 mudas de 16 espécies nativas. Com elas, foram montadas 147 comunidades, com 5 níveis de diversidade, monocultura, duas, quatro, oito e 16 espécies e 45 composições diferentes, cada comunidade foi montada com 32 indivíduos. Monitoramos a produtividade das comunidades em biomassa foliar produzida e também seu ‘Net biodiveristy Effect’ (NBE) como variáveis resposta. Como variáveis preditoras, calculamos o nível de potencial de facilitação por parcela, o valor médio de atributos ponderado pela abundância para 9 atributos separadamente, e a complementariedade funcional de cada comunidade. Calculamos quais destas variáveis melhor explicariam a produção de biomassa e o NBE através de modelos lineares mistos generalizados. A produção de biomassa foi influenciada positivamente por atributos relacionados à rapida captura de recursos e fixação de carbono como área específica foliar e comprimento específico de raiz e pelo potencial facilitativo das comunidades. O NBE foi influenciado principalmente pela diversidade funcional e pelo potencial facilitativo das espécies. Por fim, demonstramos como ecologicamente a facilitação se diferencia de complementariedade funcional e quais suas consequências para restauração e montagem de comunidades. Ademais, propomos tomadas de decisões utilizando os componentes ecológicos testados para guiar práticas de restauração e maximizar tanto a produtividade das comunidades, quanto seus serviços.
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Functional traits are all physiological, morphological anatomical and biochemical features of an organism that allow it to survive and reproduce in its environment. The functional traits of organisms, here limited to tree species, in a given region, are primary selected by environmental filters. The understanding of how the environment modulates vegetation community is a worldwide question in Ecology. Once limited by environmental conditions, the functional traits will also exert effects on its environment, by changing abiotic resources and condition, affecting the surrounding organisms. Such effect can also modulate community structures. Understand both processes its fundamental to the understanding not only general ecological patterns, but to generate information in order to apply ecological theories to rebuild communities as in restoration programs. Mentioned that, this work is made by 3 independent chapters all focused in Seasonal dry Forest Caatinga. The first chapter aim to analyzed tree species coordinated trade-offs of one of the most biodiverse Seasonal tropical dry forest, determined its functional groups gathering above-below ground and biochemical traits, test if these groups are spatially associated over the biome and if the distribution is limited to a aridity gradient. We sampled several anatomical, physiological, structural and biochemical functional traits of 20 adult tree species in situ, and young plants of 2 and 6 months old cultivated in a greenhouse. We performed PCA test, K-means. Ripleys K analysys and gls to respond the aforesaid questions, respectively. We found distinct coordinated trade-offs representing the slow-fast growth strategies continuum. This continuum were collapsed in two main groups of acquisitive and conservative strategies, and the majority of species were selected to conservative group. Species of both groups are independently distributed over the biome, and fast-strategy species occurrence is more related to arid regions than slow-strategies. The second chapter aim to test which functional traits are important to explain facilitation capabilities of nurse plants, and if specific combinations of nurse-target functional traits explain the outcome of species-specific interaction. We performed a in-situ experiment with 60 adult plant-target tree species combination replicated 5 times. Using the already sampled functional traits as predictive variable and plant neighbour performance as response variable, we performed a GLMM followed by variable simplification. We found that both conservative and acquisitive species can exert positive effects and the outcome is highly dependent on the pair of species match. The positive outcome however, happened when the species exerting the effect, had functional traits which effect on environment, fulfill the ecological above- or below-ground requirements of its plants neighbour. At least, the third chapter, aim to disentangle the facilitation from functional complementarity effects, and test the importance of this components on biomass production and community function. We produced 4704 seedlings of 16 semiarid tree species using a new growing method. All individuals were planted in 147 experimental build communities of 13 m X 18 m, with 32 individuals each. The experimental communities were build at five levels of diversity and with distinct composition at each level replicated three times. The biomass production and the Net biodiversity Effect (NBE) were calculated and used as response variables. As a predictive variables we used facilitation community potential, community weighted mean and functional diversity based on above and below-ground traits. For both response variables, we performed a generalized linear mixed models to understand how they drive the productivity and function of communities. We showed that facilitation is a key process for restoration acting since the community biomass productivity until its net biodiversity effects. Both parts of complementarity effect, functional diversity and facilitation, are fundamental for a higher community function at the initial years of rebuilt communities.Additionally, we showed how to manipulate the three components of the Net biodiversity Effect, facilitation, functional diversity and community functional identity, in order to guide future restoration programs.
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REGINA LÚCIA GUIMARÃES NOBRE
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AVALIANDO OS EFEITOS DE PROPRIEDADES DO USO DO SOLO E DA PAISAGEM, DA PRECIPITAÇÃO E DE PEIXES NO FUNCIONAMENTO E BIODIVERSIDADE DE ECOSSISTEMAS AQUÁTICOS AO LONGO DE LARGAS ESCALAS ESPAÇO-TEMPORAIS EM LAGOSE RESERVATÓRIOS
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Orientador : LUCIANA SILVA CARNEIRO
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MEMBROS DA BANCA :
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JULIANA DEO DIAS
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LUCIANA SILVA CARNEIRO
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RAFAEL DETTOGNI GUARIENTO
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ROSEMBERG FERNANDES DE MENEZES
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VANESSA BECKER
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Data: 14/02/2020
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A ciclagem de nutrientes é um serviço ecossistêmico fundamental, pois proporciona um equilíbrio adequado dos elementos necessários à vida. Nos ecossistemas de água doce, o balanço de nitrogênio (N) e fósforo (P) é de especial interesse, pois frequentemente estes elementos limitam ou controlam a produção primária e a formação de biomassa. Embora a disponibilidade desses nutrientes seja fundamental para a manutenção da biodiversidade e produtividade dos ecossistemas limnéticos, seu excesso pode levar a condições de eutrofização que estão associadas à deterioração da qualidade da água e à perda de biodiversidade. O balanço de nutrientes nos sistemas de água doce pode ser potencialmente afetado por uma variedade de vias bióticas e abióticas, externas e internas. Nesta tese, duas abordagens foram exploradas, uma abordagem espacial, focada em processos externos, onde foram investigados os efeitos diretos e indiretos do uso da terra (i.e. tipo, extensão), precipitação e propriedades da paisagem (tamanho absoluto e relativo e geomorfologia do lago e bacia) nas propriedades bióticas e abióticas de ecossistemas aquáticos. Mais especificamente, no capítulo um, avaliamos em 98 lagos e reservatórios tropicais os efeitos individuais e interativos do uso da terra, precipitação e propriedades da paisagem sobre parâmetros relacionados à qualidade da água (N, P e clorofila-a). No capítulo dois, caracterizamos os 98 lagos como naturais ou artificiais e os comparamos em relação às propriedades da paisagem em seu entorno, sua morfometria e suas características físico-químicas para verificar se esses fatores podem ser associados a padrões médios da estrutura da comunidade fitoplanctônica em escalas locais e regionais. A segunda, é uma abordagem temporal de longo prazo, focada em processos internos relacionados ao ciclo de nutrientes, onde avaliamos se um peixe onívoro com alta biomassa e alta taxa de crescimento é uma fonte ou sumidouro de N e P para a zona pelágica de um lago temperado eutrófico em várias escalas de tempo variando de dias a anos.
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Nutrient cycling is a fundamental ecosystem service as it provides an adequate balance of elements that are necessary for life. In freshwaters, the balance of nitrogen (N) and phosphorus (P) are of special interest as they often limit or control primary production and biomass formation. While the availability of these nutrients is fundamental for the maintenance of biodiversity and productivity of freshwaters, their excess can lead to eutrophic conditions that are associated with impaired water quality and biodiversity loss. The nutrient balance in freshwaters can potentially be affected by a variety of biotic and abiotic, external and internal pathways. In this thesis, two frameworks were explored. First, a spatial framework focused on external processes, where we investigated the direct and indirect effects that land use (i.e. type, extent), precipitation and landscape properties (i.e. lake origin, lake and catchment absolute and relative size and geomorphology) have on biotic and abiotic properties of freshwater systems. More specifically, in chapter one we evaluated, across 98 tropical lakes and reservoirs, the individual and interactive effects of land use, precipitation and landscape properties on patterns of water quality parameters (N, P and chlorophyll-a). In chapter two, we characterized the 98 lakes as natural or artificial and compared them regarding the landscape properties of their surroundings, their morphometry, and their physico/chemical characteristics to verify whether those factors can be associated with average patterns of phytoplankton community structure at both local and regional scales. The second approach, presented in Chapter 3, was a long-term temporal framework focused on internal processes related to nutrient cycling where we assessed whether an omnivorous fish with high biomass and growth rate is a source or sink of N and P to the pelagic zone of a temperate eutrophic lake, at various time scales ranging from days to 20 years.
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ELIZIANE GARCIA DE OLIVEIRA
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Paisagens acústicas e o uso de monitoramento acústico passivo em biomas brasileiros
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Orientador : RENATA SANTORO DE SOUSA LIMA
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MEMBROS DA BANCA :
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FLÁVIO HENRIQUE GUIMARÃES RODRIGUES
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GILBERTO CORSO
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GUILHERME SANTOS TOLEDO DE LIMA
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JULIO ERNESTO BAUMGARTEN
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RENATA SANTORO DE SOUSA LIMA
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Data: 28/02/2020
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O estudo de paisagens acústicas vem ganhando atenção da comunidade científica nos últimos anos, mostrando-se como uma importante ferramenta na avaliação tanto de saúde ambiental como dos efeitos de mudança no uso da terra e mudanças no clima em várias escalas temporais e espaciais. Em ambientes tropicais, a alta biodiversidade, associada ao conhecimento taxonômico mais restrito para muitos grupos (como insetos) e menor investimento financeiro em pesquisas, faz com que estudos de ecologia acústica sejam mais desafiadores que em outras regiões. Por serem também as áreas de maior importância para conservação, o uso de monitoramento acústico mostra-se ainda mais relevante na medida em que pode facilitar estudos de longo prazo a um custo mais baixo que tradicionais estudos ecológicos. Diante de um panorama de constantes inovações tecnológicas e métodos de análise de dados na área de ecologia acústica, essa tese teve como objetivo geral avaliar o uso do monitoramento acústico passivo em biomas brasileiros, fornecendo protocolos de análise e contribuindo com o avanço da ecologia acústica em áreas tropicais. A tese está dividida em três capítulos e um apêndice com outras publicações não relacionadas diretamente à tese. No primeiro capítulo descrevemos padrões de utilização do espaço acústico em uma área de Caatinga, através do agrupamento em clusters de múltiplos índices acústicos. Na estação seca, o som do vento foi predominante nas gravações, enquanto na estação chuvosa, observamos alta presença de biofonia. Variações diárias incluíram aves e vento ocupando o espaço acústico durante o dia, enquanto insetos predominaram no período noturno. No segundo capítulo, também em uma área de Caatinga, nós buscamos compreender como um parque eólico modifica a paisagem acústica ao seu redor. Encontramos que a atividade biofônica aumenta com a distância dos aerogeradores, sugerindo que aves e insetos tem seus padrões de atividade acústica modificados em resposta à presença das turbinas. No terceiro capítulo utilizamos dados de Caatinga, Cerrado e Mata Atlântica, para testar a eficiência de índices acústicos em predizer a riqueza de espécies de aves e a discriminação de composição de comunidades entre os biomas. A performance dos índices acústicos variou entre os habitats, e características das comundiades de aves como predominância de espécies e faixas de frequência utilizadas por elas podem estar afetando os resultados dos índices. Mesmo assim, uma combinação de índices acústicos foi capaz de diferenciar as comunidades dos três biomas.
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Soundscape studies has becoming more popular nowadays as an important tool with the potential to evaluate environmental health, changes in land use, climate change, in several temporal and spatial scales. In tropical environments, the high biodiversity associated with a restricted taxonomic knowledge for many taxa and the lack of financial resources make the acoustic ecology studies more challenging than in other regions. At the same time, tropical areas are the most important in terms of biodiversity conservation, and the use of acoustic monitoring is even more relevant once it can facilitate long-term studies at a lower cost than traditional ecological surveys. Facing a reality of rapid technological innovations and data analysis methods in the acoustic ecology field, this thesis has the main goal of evaluate the use of passive acoustic monitoring in Brazilian biomes, providing analysis protocols and contributing to advance of acoustic ecology in tropical regions. The thesis is divided in three chapters and an appendix with other production non-related to the thesis. In the first chapter we describe patterns in use of acoustic space in a Caatinga area by clustering multiple acoustic indices. During dry season, wind was predominant in the recordings, while in rainy season, was biophony. Daily variations included the birds and wind occupying the acoustic space during the day, while insects predominated at night. In the second chapter, also in a Caatinga area, we aimed to understand how a windfarm facility modifies the soundscape around it. We’ve found that biophonic activity increases as we move closer to the turbines, suggesting that both birds and insects have their acoustic activity patterns modified in response to wind turbines presence. In the third chapter, we used data from Caatinga, Cerrado and Atlantic Forest, to teste whether single indices are able to predict bird species richness and if a composition of several indices allow discrimination of different species’ composition. We’ve found that single indices performance is variable among habitats, and features of birds’ communities as predominance of species and frequency bands used may be affecting the indices results. Even so, a combination of indices was able to distinguish among biomes.
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EUGENIA DE JESUS CORDERO SCHMIDT
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Interações, Mecanismos de Persistência e Coexistência de Morcegos Nectarívoros e das Plantas das quais se alimentam em uma Floresta Tropical Sazonal Seca no Nordeste brasileiro
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Orientador : EDUARDO MARTINS VENTICINQUE
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MEMBROS DA BANCA :
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VALERIA DA CUNHA TAVARES
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PATRICIO ADRIANO DA ROCHA
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EDUARDO MARTINS VENTICINQUE
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ERICH ARNOLD FISCHER
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VANESSA GRAZIELE STAGGEMEIER
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Data: 02/03/2020
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As Florestas Tropicais Sazonais Secas (SDTF, na sigla em inglês), como a Caatinga, são consideradas ambientes adversos devido à sua alta temperatura, chuvas escassas e variáveis, além de restrições sazonais na disponibilidade de recursos hídricos e alimentares. Estas características podem afetar as assembleias de mamíferos e plantas e, portanto, suas histórias de vida. Vários mecanismos de persistência em SDTFs neotropicais têm sido descritos para os morcegos (migração, plasticidade da dieta, diferenças morfológicas, estratégias de forrageamento) e para as plantas (deciduidade, presença de espinhos, fenologia sazonal), todos influenciados pela precipitação e temperatura. Neste doutorado nos aprofundamos na vida de quatro espécies de morcegos nectarívoros: Glossophaga soricina (Phyllostomidae: Glossophaginae), Lonchophylla inexpectata, Lonchophylla mordax e Xeronycteris vieirai (Phyllostomidae: Lonchophyllinae). Descrevemos suas redes de interação com plantas (Capítulo 1), exploramos seus mecanismos de persistência e coexistência ao longo do tempo (Capítulo 2) e, finalmente, exploramos a influência da precipitação e a disponibilidade de recursos de Cactaceae nos padrões de reprodução das espécies de morcegos nectarívoros (Capítulo 3). As coletas de dados em campo foram realizadas em sete localidades do estado do Rio Grande do Norte, entre maio de 2015 e fevereiro de 2019. Utilizamos redes de neblina para capturar os morcegos, anotamos os horários de capturas, a espécie, sexo e medidas eco-morfológicas. Para caracterizar a dieta das espécies coletamos amostras de pólen dos pêlos dos morcegos (cubos de gelatina glicerinada) e amostras fecais. Para determinar a disponibilidade de recursos coletamos dados fenológicos de floração de nove espécies de plantas.
Os morcegos nectarívoros interagiram com 31 espécies de plantas formando uma rede com um padrão altamente generalizado de interações, consistente ao longo das estações e anos. A generalização observada pode ser uma condição necessária para a persistência de morcegos nectarívoros e de suas plantas especializadas em ambientes variáveis e desafiadores como a Caatinga. No capítulo dois, conseguimos comprovar que as quatro espécies de nectarívoros coexistem e persistem ao longo do tempo (anos e estações) mediados por uma mistura de mecanismos (particionamento temporal, diferenças eco-morfológicas e particionamento de recursos). Finalmente no capítulo três, descobrimos que a precipitação afetou positivamente a probabilidade de ocorrência de gravidez em todas as espécies de morcegos nectarívoros. Por outro lado, a disponibilidade de recursos florais de Cactaceae do mês anterior, afetaram positivamente a probabilidade de ocorrência de lactação para todos os morcegos nectarívoros. Com esta pesquisa, conseguimos enfatizar a importância das interações entre cactos e morcegos. A família Cactaceae é um recurso chave para a persistência, coexistência e reprodução dos morcegos nectarívoros na Caatinga. As iniciativas para proteção da biodivesidade da Caatinga devem considerar locais com alta abundância e diversidade de Cactaceae como uma prioridade para conservação.
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Seasonal Dry Tropical Forests (SDTF), such as the Caatinga, are considered adverse environments due to their high temperature, scarce and variable rainfall and seasonal restrictions on the availability of water and food resources. These characteristics can affect the assemblies of mammals and plants and, therefore, their life histories. Several mechanisms of persistence in neotropical SDTFs have been described for bats (migration, dietary plasticity, morphological differences, foraging strategies) and for plants (deciduity, spines, seasonal phenology), all influenced by precipitation and temperature. In this doctorate we delve into the lives of four species of nectar-feeding bats: Glossophaga soricina (Phyllostomidae: Glossophaginae), Lonchophylla inexpectata, Lonchophylla mordax and Xeronycteris vieirai (Phyllostomidae: Lonchophyllinae). We describe their interaction networks with plants (Chapter 1), explore their mechanisms of persistence and coexistence over time (Chapter 2) and, finally, tested the influence of precipitation and the availability of Cactaceae resources on the reproduction patterns of the nectar-feeding bats (Chapter 3). The field work was carried out in seven locations in the state of Rio Grande do Norte, between May 2015 and February 2019. Using mist nets to capture the bats, we noted the capture hour, species, reproductive status, sex and eco-morphological measures. To characterize the species' diet, we collected bat hair pollen samples (glycerin gelatin cubes) and fecal samples. To determine the availability of resources, we collected phenological flowering data of nine plant species.
The studied nectarivorous bats interacted with 31 plant species forming a network with a highly generalized pattern of interactions, consistent over the seasons and years. The observed generalization may be a necessary condition for the persistence of nectarivorous bats and their specialized plants in variable and challenging environments such as the Caatinga. In chapter two, we were able to prove that the four species of nectarivores coexist and persist over time (years and seasons) mediated by a mixture of mechanisms (temporal partitioning, eco-morphological differences and resource partitioning). Finally in chapter three, we found that precipitation positively affected the probability of ocurrence of pregnancy in L. mordax and X. vieirai. None of the tested variables (precipitation nor Cactaceae resources availability) influence the pregnancy of G. soricina. On the other hand, the availability of floral resources of Cactaceae from the previous month, positively affected the probability of occurrence of lactation for all nectarivorous bats. With this research, we were able to emphasize the importance of interactions between cacti and bats. The Cactaceae family is a key resource for the persistence, coexistence and reproduction of nectarivorous bats in the Caatinga, therefore conservation initiatives should consider areas with high abundance and diversity of Cactaceae as a priority.
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JUAN CARLOS VARGAS MENA
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A estrutura espacial e temporal de assembleias de morcegos (Chiroptera) na Caatinga no nordeste do Brasil
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Orientador : EDUARDO MARTINS VENTICINQUE
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MEMBROS DA BANCA :
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MARLON ZORTÉA
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EDUARDO MARTINS VENTICINQUE
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ENRICO BERNARD
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MAURO PICHORIM
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VALERIA DA CUNHA TAVARES
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Data: 05/03/2020
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Na Caatinga a heterogeneidade espacial das diferentes ecorregiões e fitofisionomias, bem como a sazonalidade das chuvas e os pulsos dos recursos alimentares foram atribuídos como fatores-chave que controlam a estrutura e a dinâmica das assembleias de morcegos. Quase 95% do estado do Rio Grande do Norte (RN) corresponde à Caatinga, que abriga abundantes cavidades subterrâneas (~ 1000 cavernas). Como os padrões de diversidade espacial e temporal da fauna de morcegos são praticamente desconhecidos na Caatinga, o objetivo principal desta tese foi explorar os padrões espaciais e temporais de riqueza e composição de espécies de assembleias de morcegos em diferentes paisagens, fitofisionomias e em abrigos em cavernas. No Capítulo 1, explorei a riqueza e diversidade espacial e temporal na composição trófica e de espécies de morcegos através de capturas com redes de neblina em 5 habitats diferentes de Caatinga em seis regiões do RN. Em 100 noites de amostragem, capturei 1575 indivíduos de 31 espécies, com um esforço de captura de 239 824 m2h. Foram encontradas diferenças na composição de especeis e guildas tróficas entre as assembleias tanto nas diferentes áreas de estudo como nos diferentes habitats amostrados. Provavelmente relacionadas às preferências de especificas das espécies específicas por características da paisagem e habitats para forrageio. A riqueza e a composição das espécies não apresentaram variação sazonal evidente entre as estações. Os recursos alimentares encontrados ao longo do ano podem ser o principal fator que sustenta uma estrutura semelhante da assembleia durante as duas estações. No capítulo 2, monitorei nove cavernas em quatro regiões do RN para examinar os efeitos das estações e do tamanho das cavernas sobre a riqueza e a composição das espécies de morcegos cavernícolas. Utilizando dois métodos, registramos 17 espécies de morcegos em 2045 indivíduos capturados e 4181 indivíduos observados durante 61 dias de amostragem. A riqueza e a composição das espécies não mudaram sazonalmente e também não foi encontrada um turnover temporal das espécies. No entanto, o aumento na abundância geral de morcegos e de algumas espécies (insetívoros e piscívoros) ocorreu principalmente na estação chuvosa. A alta abundância de morcegos na estação chuvosa não coincidiu com os picos de precipitação, mas uma diminuição evidente da abundância coincidiu com os meses mais secos. Foi encontrada uma sinergia entre as estações e o tamanho da caverna. Na estação chuvosa as cavernas maiores tendem a variar mais em abundância do que as cavernas menores. Também foram encontradas diferenças na composição das espécies entre cavernas grandes e pequenas. O aumento sazonal da abundância é provavelmente atribuído a fins reprodutivos. A maioria das espécies foi reprodutivamente ativa durante a estação chuvosa, onde seu alimento preferido era mais abundante (frugívoros, insetívoros e animalívoros), enquanto outras que dependem dos recursos alimentares disponíveis durante todo o ano foram ativas durante as duas estações (sanguinívoros, onívoros e inesperadamente nectarívoros). No capítulo 3, fiz uma revisão taxonômica em coleções e revisão bibliográfica para determinar a diversidade gama do RN e apresentei a primeira lista oficial de morcegos do estado, incluindo novos registros e discussões sobre áreas de conservação e áreas de pesquisa prioritária. No geral, os dados obtidos de 44 espécies de morcegos de 3630 indivíduos capturados e mais de 4000 morcegos observados durante 161 dias de amostragem indicam que, em geral, as assembleias de morcegos são adaptadas para permanecerem o ano todo nas mesmas áreas, mas são fortemente afetadas pela estrutura espacial da vegetação de suas áreas preferidas de forrageio. Enquanto no interior dos abrigos nas cavernas, fatores temporais como disponibilidade de alimentos parece fortemente afetar a atividade de reprodução de morcegos cavernícolas e reforça a importância de cavernas de todos os tamanhos para a reprodução e proteção das populações de morcegos da Caatinga, incluindo espécies endêmicas e ameaçadas de extinção. O esforço desta tese, com a colaboração fundamental de muitas pessoas valiosas, é uma maneira de descrever e ter uma visão mais profunda da história natural e ecológica da fauna de morcegos pouco conhecida da floresta seca sazonal da Caatinga no Brasil.
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Seasonal Dry Tropical Forests (SDTF), such as the Caatinga, are considered adverse In the Caatinga dry forest, key factors that controls the structure and dynamics of the bat assemblages have been attributed to the spatial heterogeneity of different ecoregions and phytofisiognomies,and to seasonality of rain and pulses of food resource. Almost 95% of Rio Grande do Norte (RN) state correspond to Caatinga where it harbors abundant subterranean cavities (~1000 caves). Because patterns of spatial and temporal diversity of the bat fauna are virtually unknown in the Caatinga, the main objective of this thesis was to explore the spatial and temporal patterns of richness and species composition of bat assemblages in different landscapes, phytofisiognomies and cave roosts. In Chapter 1, I explored the richness and spatial and temporal diversity in trophic and species composition of bat assemblages through mist-net captures in 5 different Caatinga habitats in six regions throughout RN. In 100 sampling nights, I captured 1575 individuals of 31 species with a net capture effort of 239 824 m2h. Differences in the structure was found at the species- and ensemble-level (trophic guilds) between the assemblages both in the different studied areas and in the different habitats. This is likely related to species specific preferences to favor specific landscape characteristics and foraging habitats. Richness and species composition presented no evident seasonal variation between season. Food resource found along the year may be the key factor that sustain a similar structure of the bat assemblage year-round. In Chapter 2, I monitored nine caves in four regions in RN to examine the effects of the seasons and cave size on the richness and species composition at a roost level. Using two methods we recorded 17 bat species of 2045 captured and 4181 observed individuals in 61 sampling days. Richness and species composition did not change seasonally and no temporal turnover of species was found as well. Yet, increase in overall bat abundance and for some species (insectivores and piscivores) was found mostly in the rainy season. High bat abundance in the rainy season did not coincided with precipitation peaks but an evident abundance decrease coincided with the driest months. A synergy between seasons and cave size was found where in the rainy season large caves tended to vary more in abundance than small caves. As well, differences in species composition was found between large and small caves. Seasonally abundance increase is likely attributed to reproductive purposes. Most of the species were reproductively active during the rainy season where their preferred food was more abundant (frugivores, insectivores and animalivores), while others that rely on year-round available food resources were active during both season (sanguinivores, omnivores and unexpectedly nectarivores). In Chapter 3, I did a taxonomic revision in collections and bibliographic review to determine the gamma diversity of RN and present the first official list of bats of the state, including new records and discussion on conservation and priority research areas. Overall, the data obtained from 44 bat species of 3630 captured individuals and more than 4000 observed bats in 161 sampling days indicates that in general, bat assemblages are adapted to stay year-round in the studied areas but are strongly affected by spatial and by the vegetational structure of their preferred foraging areas. While inside roosts, temporal factors such as food availability strongly affect the reproduction activity of bat assemblages and reinforces the importance of caves of all sizes for the reproduction and protection of Caatingas’ bat populations, including of endemic and vulnerable species. The effort of this thesis, with the key collaboration of many valuable people, is a way to describe and have a deeper insight into the natural history and ecology of the poorly known bat fauna of the seasonal Caatinga dry forest in Brazil
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PAULO HENRIQUE DANTAS MARINHO
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Padrões de ocorrência e coexistência de mamíferos de médio e grande porte na Caatinga
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Orientador : EDUARDO MARTINS VENTICINQUE
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MEMBROS DA BANCA :
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EDUARDO MARTINS VENTICINQUE
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MAURO PICHORIM
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CLAUDIA BUENO DE CAMPOS
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FABIANA LOPES ROCHA
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RODRIGO LIMA MASSARA
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Data: 28/04/2020
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As florestas tropicais secas são ecossistemas ameaçados e pouco conhecidos onde a associação entre o clima semiárido e a geralmente elevada degradação ambiental impõe desafios para a persistência da fauna silvestre. Neste contexto, mamíferos de médio e grande porte (MMGP) são especialmente afetados pelas perturbações antropogênicas, entre os quais os carnívoros são intensamente perseguidos, prejudicando seu papel na estruturação das comunidades biológicas através da predação e da competição intraguilda. Nesta tese, nós investigamos os padrões de ocorrência e coexistências de MMGP em diferentes paisagens da Caatinga, a floresta tropical seca brasileira, utilizando dados obtidos com armadilhamento fotográfico. Mas especificamente nós 1) realizamos o primeiro levantamento sistemático de MMGP do estado do Rio Grande do Norte (RN) amostrando 10 áreas prioritárias para a conservação; 2) descrevemos os padrões diários e sazonais de atividade e investigamos a sobreposição temporal entre mesocarnívoros, e deles com suas presas potenciais, utilizando estatística circular e análises não paramétricas de sobreposição de atividade; 3) investigamos os padrões de co-ocorrência espacial entre um mesopredador dominante (Leopardus pardalis) e mesocarnívoros simpátricos, considerando a sazonalidade e utilizando modelos de co-ocorrência condicional; e, finalmente, 4) testamos os efeitos relativos de preditores ambientais e antropogênicos na ocupação de MMGP em uma paisagem perturbada pela elevada densidade de gado e durante um período de seca extrema, utilizando modelos Bayesianos de ocupação em uma abordagem multi-espécies. Como resultados principais, nós encontramos 1) uma riqueza de 14 espécies de MMGP na Caatinga do RN, incluindo espécies ameaçadas de extinção como um predador de topo (Puma concolor), o que representa 50% das espécies deste grupo registradas ao norte do Rio São Francisco. 2) Os mesocarnívoros foram principalmente noturnos ao longo das estações seca e chuvosa, sobrepondo grande parte da sua atividade diária, mas segregando os picos de maior atividade, o que pode representar um mecanismo de coexistência. Enquanto isso, Herpailurus yagouaroundi foi diurno, evitando o encontro com seus competidores e sincronizando sua atividade com presas potenciais. 3) Espacialmente, os demais mesocarnívoros usaram o habitat independentemente da presença de L. pardalis, com exceção de H. yagouaroundi, que parece preferir os mesmos locais que esse mesopredador dominante, provavelmente por apresentarem melhores condições e recursos, enquanto a segregação temporal diminui os riscos de encontros agressivos. 4) MMGP ocorreram principalmente em manchas de vegetação florestal, as quais representam um habitat chave para a persistência desse grupo em uma paisagem degradada e sob estiagem prolongada, onde muitas espécies apresentaram uma abundância extremamente baixa. Por isso, esses ambientes devem ser protegidos para garantir a persistência de MMGP na Caatinga. Nossos resultados reforçam a relevância de áreas e habitats prioritários para a conservação de mamíferos na floresta tropical seca brasileira, além de elucidar as estratégias de coexistência intraguilda que mantém a diversidade de mesocarnívoros neste ambiente semiárido.
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Dry tropical forests are threatened and little-known ecosystems where the association between the semiarid climate and the generally high environmental degradation imposes challenges for the persistence of wild fauna. In this context, medium to large-sized mammals (MLSM) are especially affected by anthropogenic disturbances, among which, carnivores are intensely persecuted, impairing their role in structuring biological communities through predation and intraguild competition. In this thesis, we investigated the occurrence and coexistence patterns of MLSM in different landscapes of the Caatinga, the Brazilian dry tropical forest, using camera trapping data. Specifically, we 1) carried out the first systematic survey of MLSM in the Rio Grande do Norte state (RN), sampling 10 priority areas for conservation; 2) we described the daily and seasonal activity patterns and estimated the temporal overlap among mesocarnivores using circular statistics and non-parametric analyzes of activity overlap; 3) we investigated the patterns of spatial co-occurrence between a dominant mesopredator (Leopardus pardalis) and sympatric mesocarnivores, considering seasonality and using conditional co-occurrence models; and finally, 4) we tested the relative effects of environmental and anthropogenic predictors on MLSM’s occupancy in a landscape disturbed by high cattle density and during a period of extreme drought, using Bayesian occupancy models in a multi-species approach. As main results, we found 1) a wealth of 14 MLSM’s species in the Caatinga of RN, which represents 50% of the MLSM registered at north of the São Francisco River, including threatened species as a top predator (Puma concolor). 2) Mesocarnivores were mainly nocturnal throughout the dry and rainy seasons, overlapping most of their daily activity, but segregating the peaks of greater activity, which may represent a coexistence mechanism. Meanwhile, Herpailurus yagouaroundi was diurnal, avoiding encounters with competitors and synchronizing its activity with potential prey. 3) Spatially, the other mesocarnivores used the habitat regardless L. pardalis’ presence, with the exception again of H. yagouaroundi, which seems to prefer the same locations as this dominant mesopredator, probably because they have better conditions and resources, while temporal segregation decreases risk of aggressive encounters. 4) MLSM occurred mainly in patches of forest vegetation, which represent a key habitat for the persistence of this group in a degraded landscape under prolonged drought, and where many species showed an extremely low abundance. Therefore, these environments must be protected to guarantee MLSM’s persistence in Caatinga. Our results reinforce the relevance of priority areas and habitats for mammals’ conservation in the Brazilian dry tropical forest, in addition to elucidating the intraguild coexistence strategies that maintain the mesocarnivores diversity in this semiarid environment.
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CAROLINA TEIXEIRA PUPPIN GONÇALVES
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FLORAÇÕES DE MACROALGAS E SEUS EFEITOS SOBRE A PESCA E MACROFAUNA EM UMA REGIÃO NEOTROPICAL
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Orientador : FULVIO AURELIO DE MORAIS FREIRE
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MEMBROS DA BANCA :
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CARLOS EDUARDO ROCHA DUARTE ALENCAR
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ELIANE MARINHO SORIANO
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FULVIO AURELIO DE MORAIS FREIRE
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TIEGO LUIZ DE ARAÚJO COSTA
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VINICIUS PERUZZI DE OLIVEIRA
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Data: 30/06/2020
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As macroalgas exercem importantes funções ecossistêmicas que as fazem ser essenciais à aos ecossistemas aquáticos: contribuem para a produtividade primária, geram ambientes complexos para abrigo de espécies, são base alimentar de diversos organismos, fornecem superfície de assentamento para animais e atuam na ciclagem de nutrientes. Entretanto, alterações ambientais relacionadas às atividades antrópicas vêm causando o enriquecimento dos corpos hídricos por nutrientes, promovendo a eutrofização dos ecossistemas. Ambientes eutrofizados, ricos em nutrientes favorecem a proliferação maciça de algas, conhecidas por florações. As florações podem causar drásticos impactos sobre os ecossistemas a partir da depleção de oxigênio e liberação de toxinas, impactando consequentemente questões de cunho social e econômico. Nesta tese, buscamos avaliar de forma ampla os impactos causados pelas florações de macroalgas, abrangendo os aspectos ambientais, sociais e econômicos. No primeiro capítulo, avaliamos as florações de Ulva lactuca em um estuário hipersalino do litoral semiárido. A partir da avaliação da abundância de macroalgas e variáveis físico-químicas, pudemos verificar que as macroalgas exibem maior abundância durante períodos de seca, estabelecendo maiores concentrações à montante do estuário. O período seco é compatível com menor hidrodinamismo dos corpos hídricos, menor turbidez e maior concentração de nutrientes, fatores que favorecem o desenvolvimento algal. No segundo capítulo, objetivamos sugerir formas de aproveitamento das biomassas de U. lactuca, sendo portanto necessária a avaliação da concentração de metais nos tecidos das macroalgas. As macroalgas concentraram metais acima do permitido por lei para aproveitamentos associados à alimentação humana e animal e adubação, porém reusos voltados para biofiltros, biomanipulação e biocombustíveis são indicados. No terceiro capítulo, procuramos melhor entender os impactos das florações de U. lactuca sobre a pesca a partir do conhecimento ecológico local dos pescadores. Nossos resultados indicam que as florações ocorrem principalmente durante o período seco nas regiões estuarianas. A atividade de pesca foi impactada negativamente quando relacionada a apetrechos de rede, e os peixes foram os pescados mais impactados. Por fim, no quarto capítulo, avaliamos os impactos das macroalgas sobre os camarões de importância econômica e demais invertebrados bentônicos da pesca de arrasto artesanal em duas zonas climáticas distintas: zona tropical e zona seca. A zona seca exibiu biomassa algal extremamente superior à zona tropical. A última, porém, exibiu maior produtividade de camarões. Os índices de diversidade dos camarões se relacionaram negativamente com a riqueza de algas, indicando que os bancos algais em geral são evitados pelas espécies. A densidade da macrofauna bentônica, por outro lado, exibiu relação positiva com a biomassa de macroalgas. Entretanto, ao se avaliar as relações por espécie, as influências se mostraram positivas e negativas a depender da dieta e habitat dos organismos.
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Macroalgae play important ecosystem functions in aquatic ecosystems: they contribute to primary production and nutrient cycling, generate complex environments, act as shelter and provide food and nesting surfaces for many species. However, environmental changes related to anthropic activities have been causing the eutrophication of aquatic ecosystems due high nutrient inputs in the water bodies. Eutrophic environments favor the massive algae proliferation, commonly known as blooms. Blooms can cause drastic impacts on ecosystems by oxygen depletion and toxins releases, consequently generating social and economic issues. In this thesis, we aim to verify the impacts caused by macroalgae blooms encompassing the environmental, social, and economic effects. In the first chapter, we evaluate the Ulva lactuca blooms in a hypersaline estuary on the semiarid coast. We analyzed macroalgae abundance in relation to physical-chemical factors during dry and rainy seasons. Our results support greater abundance during dry season, mainly concentrated in the upstream region of the estuary. During dry seasons, the river exhibits slower currents and less turbid waters while nutrients are accumulated, providing the ideal scenario for U. lactuca development. In the second chapter, we intend to provide possibilities for macroalgae biomass uses. As a bioaccumulator species, we also verified the metal concentration on its tissues. Macroalgae exhibited high levels of metal concentration, limiting its use for biomanipulation, biofuels and biofilters agents. In the third chapter, we aimed to better understand the impacts of U. lactuca blooms on fishery using the local ecological knowledge provided by fishermen. Fishermen information’s indicated that blooms mainly occur during the dry period in the estuarine region. Net gears were heavily impacted by macroalgae blooms and fishes were the mainly impacted resource. Finally, in the fourth chapter, we evaluate the impacts of macroalgae on comercial shrimps and other benthic macroinvertebrates of bottom trawling fishery in two distinct climatic zones: tropical zone and dry zone. The dry zone showed greater algae biomass than in tropical zone. On the other hand, shrimp productivity was higher in the tropical zone. Shrimp diversity indexes were negatively related to algae richness, indicating that algal banks are usually avoided by the species. The benthic macrofauna density, on the other hand, exhibited a positive relationship with macroalgae biomass. However, when evaluating the relations for each species, the influences were positive and negative dependending on the species diet and preferential habitat.
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ANDRESSA BÁRBARA SCABIN
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Efeitos cascata da caça na comunidade de vertebrados e plantas em florestas da Amazônia Ocidental
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Orientador : CARLOS AUGUSTO DA SILVA PERES
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MEMBROS DA BANCA :
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ALEXANDRE FADIGAS DE SOUZA
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CARINE EMER
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JOÃO VITOR CAMPOS E SILVA
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MAÍRA BENCHIMOL DE SOUZA
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RICARDO SIQUEIRA BOVENDORP
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Data: 30/07/2020
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A caça representa uma das maiores ameaças aos animais silvestres em todo o mundo e têm causado declínio populacional acentuado de grandes vertebrados nas florestas tropicais. A implicação desse declínio pode ser imensa, uma vez que espécies mais intensamente caçadas estão geralmente envolvidas em processos chave da dinâmica florestal que inclui a dispersão e a predação de sementes. A defaunação promove ruptura dessas interações planta-animal essenciais para a regeneração florestal o que pode comprometer a manutenção da diversidade vegetal e de serviços ecossistêmicos. Esta tese explora os efeitos cascata da defaunação na comunidade de vertebrados e de plantas utilizando um gradiente de pressão de caça na região do Médio Juruá na Amazônia ocidental brasileira. No primeiro capítulo analisamos os efeitos diretos e indiretos da caça na comunidade de mamíferos e aves. Para isso estimamos a biomassa dos vertebrados, utilizando armadilhamento fotográfico no sub-bosque e no dossel da floresta em 30 sítios distribuídos ao longo do gradiente de caça. As florestas sobre-caçadas apresentaram mudanças na estrutura de tamanho da comunidade com o declínio na biomassa de espécies sensíveis à caça e aumento da abundância de roedores noturnos, possivelmente relacionado a um mecanismo de compensação de densidade. O segundo capítulo aborda o efeito cascata de defaunação sobre a composição funcional da floresta. Neste capítulo, comparamos os traços funcionais de árvores e arvoretas inventariadas em 30 parcelas de 0.25 hectare (=7.5 ha) e 0.05 hectare (=1.5 ha) respectivamente, estabelecidas ao longo do gradiente de caça para testar a hipótese de diminuição dos traços funcionais de espécies de árvores dispersas por grandes vertebrados. Nossos resultados indicaram uma modesta diminuição na abundância de espécies de arvoretas comparadas com árvores co-específicas dispersas por animais caçados e aumento na prevalência de arvoretas de espécies com dispersão abiótica. Contudo, esse efeito não refletiu no padrão funcional da comunidade para os traços contínuos de densidade de madeira, massa foliar/área (LMA) e massa da semente. No terceiro capítulo utilizamos dados dendrométricos do inventário florestal e amostragem de densidade de madeira, para estimar o estoque atual e futuro de carbono, com o objetivo de avaliar o potencial impacto da caça nesses estoques. Dentre as 30 parcelas analisadas, 22 tiveram uma previsão de perda de carbono para o futuro, sendo que a média estimada de perda foi de 2.2 MgC ha-¹. Para as duas unidades de conservação (Ucs) localizadas na paisagem estudada a perda projetada total foi de 1.560 MgC. Considerando os valores monetários no mercado internacional de carbono, essa diminuição projetada no estoque de carbono das Ucs foi valorada entre US$15.6 e US$120 milhões.
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Overhunting is one of the greatest threats to wildlife worldwide and has caused a sharp decline in the abundance of large-bodied vertebrate populations in tropical forests. The implications are far-reaching since the most intensely hunted species are often involved in key ecological processes related to forest dynamics, including seed dispersal and predation. Defaunation disrupts these plant-animal interactions, which are essential for forest regeneration, and can compromise the maintenance of plant diversity and ecosystem services. This thesis explores the cascading effects of defaunation on vertebrate and plant communities using a hunting pressure gradient in the Médio Juruá region of western Brazilian Amazonia. In the first chapter, we analysed the direct and indirect effects of hunting on mammal and bird communities. For this, we estimated vertebrate biomass using camera trapping in both the understory and forest canopy at 30 sites distributed along the hunting gradient. Overhunted forests showed changes in the size structure of the animal community with a decline in the biomass of hunting-sensitive species and an increase in the abundance of nocturnal rodents, possibly related to a density compensation mechanism. The second chapter explores the cascading effects of defaunation on future forest composition and functionality. We compared functional traits of trees and saplings, inventoried in 30 plots of 0.25 ha (=7.5 ha) established along the hunting gradient, to test for an expected decrease in traits associated to seed dispersal by large vertebrates. Our results indicated a modest decrease in the abundance of large vertebrate dispersed saplings compared to conspecific trees, and an increase in the prevalence of saplings from abiotically dispersed species. However, this effect did not reflect the community-wide pattern for the continuous traits of wood density, leaf mass/area (LMA) and seed mas. In the third chapter, we used dendrometric data from our forest inventory and comprehensive wood density sampling to estimate current and future carbon stocks, and thereby assess the potential impact on carbon stocks in intensively hunted forests. Of the 30 plots sampled, 22 could lose forest carbon in the future and the mean projected loss was 2.2 MgC ha-¹. For two protected areas (PAs) in the study landscape, the projected loss was approximately 1,560 MgC. Considering the currently predicted monetary values in the international carbon market, the projected decrease in the PAs future carbon stock was valued at US$15,600 to US$120,000.
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NADIA SELENE ZAMBONI
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VALORAÇÃO DE SERVIÇOS ECOSSISTÊMICOS COSTEIROS EM CENÁRIOS DE MUDANÇAS CLIMÁTICAS
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Orientador : ADRIANA ROSA CARVALHO
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MEMBROS DA BANCA :
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ADRIANA ROSA CARVALHO
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FULVIO AURELIO DE MORAIS FREIRE
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EURICO MESQUITA NOLETO FILHO
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CARLOS HENRIQUE FIGUEIREDO LACERDA
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JORGE LUIZ RODRIGUES FILHO
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Data: 30/07/2020
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O cenário de mudanças climáticas e crescimento populacional nas zonas costeiras vem gerando perda de habitat e de serviços ecossistêmicos (SE) para populações litorâneas. Atualmente há pouco entendimento sobre o efeito destes fatores na distribuição e no valor dos SE de ambientes costeiros ao longo do tempo. Para entender a dinâmica de perda no suprimento de SE costeiros e sua correspondente perda em valores econômicos, nesta tese propusemos abordar estes assuntos ao longo de três capítulos. Os principais objetivos foram (1) mapear o viés de ambientes e SE costeiros mais valorados no mundo, bem como a distribuição de benefícios econômicos por eles gerados em relação à alguns indicadores de desenvolvimento humano e socioeconômico (CAP 1 - Global Distribution and Value of Coastal-Marine Ecosystem Services); (2) avaliar os efeitos das conversões de terra em um período futuro de 33 anos, sobre a dinâmica de prestação de serviços de Carbono Azul Costeiro por manguezais no Nordeste do Brasil (CAP 2– Effects of Land Use Changes on Blue Carbon Services in Northeast Brazilian Mangrove Areas); e (3) avaliar a vulnerabilidade e as mudanças temporais na paisagem costeira, medindo as taxas de erosão/acreção na costa e as perdas e custos econômicos da retração de longo prazo da linha de costa e perda de manguezais no Nordeste do Brasil (CAP 3- Coastal Protection Service Delivery in Northeast Brazil in Face of Sea Level Rise). Os resultados obtidos no Capítulo 1 indicam que a) os ecossistemas costeiros mais quantificados e valorados no mundo são zonas húmidas e manguezais; b) os SE mais valorados são recreação, pesca comercial e proteção costeira; c) os métodos de valoração mais utilizados são disposição à pagar e valores de mercado; d) os benefícios econômicos médios anuais totais dos SE costeiros observados em todo o mundo variaram de US$1,100 a US$77 bilhões; e e) existe uma relação positiva entre os valores económicos dos SE e os indicadores de desenvolvimento humano e socioeconômico (Produto Interno Bruto e Índice de Desenvolvimento Humano). Os resultados obtidos no Capítulo 2 indicam que a área e o carbono total armazenado dos manguezais do nordeste brasileiro podem diminuir em quase 35%, e 22.2% respectivamente até 2050, impulsionado em grande parte pela expansão de atividades salineiras e carcinicultura. O total de Sequestro Líquido de Carbono (SLC) poderia atingir cerca de 17.3 tCO2e/há/ ano, e o Valor Presente Líquido (2017) é de US$2,044.3/ha. Embora aparentemente não ocorram grandes variações nos valores de SLC entre períodos ao longo de 33 anos, valores altos de emissões de carbono (1,351.2 tCO2e/ha) poderiam ser observados durante o período 2017-2035. Os resultados obtidos no Capítulo 3 indicam que um terço da linha de costa está em processo de erosão e as previsões são de uma perda de 630,000 m2 de linha de costa até 2026. Os manguezais reduzem em 20% os níveis de vulnerabilidade costeira moderada-alta dos efeitos do aumento do nível do mar, enquanto protegem uma quarta parte da população total exposta. Caso a área total de manguezais for perdida, provavelmente essa proporção aumentará para metade da população, causando custos de mais de US$6.1bilhões (R$32.4 bilhões).
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The current scenario of climate change and population growth in coastal areas has led to loss of habitat and ecosystem services (ES) for coastal populations. Currently, there is little understanding about the effect of these drivers on the distribution and value of ES in coastal environments over time. In order to understand the dynamics of loss in the supplying of coastal ES and their corresponding loss in economic values, in this thesis we proposed to address these issues over three chapters. The main objectives were (1) to map the bias of the most valued coastal environments and ecosystem services in the world, as well as the distribution of economic benefits generated by them in relation to some indicators of human and socioeconomic development (CH 1 - Global Distribution and Value of Coastal-Marine Ecosystem Services); (2) to assess the effects of land conversions in a future period of 33 years, on the dynamics of Coastal Blue Carbon services provision by mangroves in Northeast Brazil (CH 2– Effects of Land Use Changes on Blue Carbon Services in Northeast Brazilian Mangrove Areas); and (3) evaluate the vulnerability and the temporal changes in coastal landscape by measuring the erosion/accretion rates in the shoreline and the economic losses and costs from long-term retreats in the coastline and mangroves loss in Northeast Brazil (CAP 3- Coastal Protection Service Delivery in Northeast Brazil in Face of Sea Level Rise). The results obtained in Chapter 1 indicate that a) the most quantified and valued coastal ecosystems worldwide are wetlands and mangroves; b) the most valued ES are recreation, commercial fishing and coastal protection; c) the most widely used valuation methods are willingness to pay and market values; d) The total annual average economic benefits of ES observed worldwide ranged from US$1,100 to US$77 billion; and (e) there is a positive relationship between the ES economic values and the human and socioeconomic development indicators (Gross Domestic Product and Human Development Index). The results obtained in Chapter 2 indicate that the forest area in northeastern Brazil can decrease by almost 35% and the total carbon stored by 22.2% by 2050, driven in large part by the expansion of salt and shrimp farming activities. The total Net Carbon Sequestration (NCS) could reach about 17.3 tCO2e/ha/year, and the Net Present Value (2017) is US $ 2,044.3/ha. Although there are apparently no major variations in the NCS values between periods over 33 years, high values of carbon emissions (1,351.2 tCO2e/ha) could be observed during 2017-2035. The results obtained in Chapter 2 indicate that one third of coastline is under erosion process and the prediction is of losing 630,000 m2 of shoreline until 2026. Mangroves reduce in 20% the moderate-high vulnerability levels of coastal areas from sea-level rise effects, while protecting a fourth part of the total exposed population. Probably this proportion could increase to half the population if total mangrove area were lost, causing costs of more than USD6.1billions (BRL32.4 billions).
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EMERSON SILVA DIAS
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Efeitos de biodiversidade sobre o funcionamento de ecossistemas aquáticos em diferentes níveis tróficos – um estudo observacional.
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Orientador : ADRIANO CALIMAN FERREIRA DA SILVA
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MEMBROS DA BANCA :
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ADRIANO CALIMAN FERREIRA DA SILVA
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CAMILA RODRIGUES CABRAL
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JOSE LUIZ DE ATTAYDE
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RAFAEL DETTOGNI GUARIENTO
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REGINA LÚCIA GUIMARÃES NOBRE
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Data: 28/08/2020
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Lagoas e reservatórios são componentes essenciais para o desenvolvimento humano e executam importantes processos ecossistêmicos. Compreender os mecanismos determinantes destes processos é necessário em um cenário de mudanças climáticas e consequente aumento da interdependência entre a sociedade e os recursos naturais. Em ecossistemas lênticos a produção e transferência de matéria e energia são em grande parte executados pelas comunidades fito e zooplanctônicas. Efeitos da diversidade sobre o funcionamento dos ecossistemas (BFE) relacionados ao particionamento de nichos e efeitos de seleção na comunidade podem afetar positiva ou negativamente estes processos. Entretanto é necessário elucidar quais componentes da diversidade são mais importantes e qual o formato da relação entre cada função e seus preditores, além de estudos que observem estes efeitos em ambientes naturais. Testar os efeitos de biodiversidade em conjunto com variáveis abióticas em grande amplitude espacial fornece o suporte necessário para avançar o conhecimento sobre BFE para modelos preditivos e aplicados. O objetivo deste trabalho foi analisar a relação entre diferentes aspectos da diversidade fitoplanctônica e zooplanctônica sobre o funcionamento de ecossistemas aquáticos em 98 lagoas e reservatórios do Rio Grande do Norte. Para analisar a diversidade funcional foram calculadas métricas baseadas em distância dos traços funcionais das comunidades, gerando um espaço de traços funcionais a partir dos quais foram analisadas a riqueza, equitabilidade e divergência funcionais. No primeiro capítulo, foram analisados os efeitos da diversidade taxonômica e funcional do fito e zooplâncton, além da diversidade funcional intraespecífica do fitoplâncton na biomassa e nas taxas de uso de recursos, nitrogênio e fósforo, do fitoplâncton. No segundo capítulo foram analisadas a relação entre a biomassa e a eficiência de uso de recursos do zooplâncton e suas relações com as diversidades taxonômicas e funcionais do zooplâncton e fitoplâncton. Os efeitos de diversidade foram analisados em regressões em modelos de Random Forest, com seleção de variáveis pala medida de importância, analisando a dependência parcial e a magnitude do efeito (ME) entre as diversidades e a função ecossistêmica focal. Foram encontrados efeitos de diversidade significativos de alta magnitude da divergência funcional zooplanctônica para biomassa zooplânctonica (ME=1,09) e efeitos negativos da equitabilidade taxonômica (ME=-0,4) e funcional do fitoplâncton (ME=-0,77) sobre a taxa de uso de recurso do zooplâncton. A divergência funcional do fitoplâncton apresentou forte efeito positivo (ME=0,82) sobre a biomassa fitoplanctônica, assim como a riqueza funcional do fitoplâncton (ME=0,43) e efeitos negativos de equitabilidade funcional do fitoplâncton (ME=-0,56). A eficiência de uso de nitrogênio da comunidade fitoplanctônica foi positivamente afetada pela sua divergência funcional (ME=0,65). A eficiência de uso de fósforo não demonstrou ser afetada pela diversidade ou pelas variáveis ambientais. A inclusão de riqueza funcional intraespecífica não apresentou boas capacidades preditivas para o fitoplâncton. Foram observados efeitos de dominância sobre as funções ecossistêmicas, indicando efeitos de seleção de espécies cianobactérias superdominantes e fortes efeitos de divergência funcional apontando para diferenciação de nicho em comunidades altamente produtivas nos dois níveis tróficos. Foram observados efeitos não lineares, positivos e negativos, entre a diversidade o funcionamento de ecossistemas em larga escala espacial. A observação destes efeitos em ecossistemas reais em conjunto com variáveis ambientais confirma previsões realizadas em estudos experimentais e expande a aplicação de BFE em ambientes de água doce.
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Lakes and reservoirs are essential components for human development and carry out important ecosystem processes. Understanding the mechanisms that determine these processes is necessary in a scenario of climate change and consequent increase in the interdependence between society and natural resources. In lentic ecosystems, the production and transfer of matter and energy are largely carried out by the phyto-zooplankton communities. Diversity effects on ecosystem functioning of (BFE), driven by niche partitioning and selection effects in the community can affect these processes positively or negatively. However, it is necessary to elucidate which components of diversity are most important and what is the shape of the relationship between each function and its predictors, in addition to studies that observe these effects in natural environments. Testing the effects of biodiversity in conjunction with abiotic variables over a wide spatial range provides the necessary support to advance knowledge about BFE to predictive and applied models. The aim of this work was to analyze the relationship between different aspects of phytoplankton and zooplankton diversity on the functioning of aquatic ecosystems in 98 lagoons and reservoirs in the state of Rio Grande do Norte, Brazil. To measure functional diversity, metrics were calculated based on the distance of the functional traits of the communities, generating a functional trait space from which the richness, equitability and functional divergence were analyzed. In the first chapter, the effects of the taxonomic and functional diversity of phyto and zooplankton and the intraspecific functional diversity of phytoplankton over biomass and resource use efficiency of nitrogen and phosphorus were assessed. In the second chapter, the relationship between biomass and resource use efficiency of zooplankton and its relationship with the taxonomic and functional diversity of zooplankton and phytoplankton were analyzed. The effects of diversity were analyzed in regressions in Random Forest models, with selection of variables for the measure of importance, analyzing the partial dependence and the magnitude of the effect (ME) between the diversity and the focal ecosystem function. Significant diversity effects of high magnitude of zooplankton functional divergence for zooplankton biomass (ME = 1.09) and negative effects of taxonomic (ME = -0.4) and functional phytoplankton (ME = -0.77) on the rate of resource use of zooplankton. Phytoplankton functional divergence had a strong positive effect (ME = 0.82) on phytoplankton biomass, as well as phytoplankton functional richness (ME = 0.43) and negative effects of phytoplankton functional equitability (ME = -0.56 ). The nitrogen use efficiency of the phytoplankton community was positively affected by its functional divergence (ME = 0.65). The efficiency of phosphorus use has not been shown to be affected by diversity or environmental variables. The inclusion of intraspecific functional richness did not present good predictive abilities for phytoplankton. Dominance effects on ecosystem functions were observed, indicating selection effects of super-dominant cyanobacteria species and strong effects of functional divergence pointing to niche differentiation in highly productive communities at both trophic levels. Non-linear, positive and negative, effects, were observed between diversity and the functioning of ecosystems on a large spatial scale. Observing these effects in real ecosystems in conjunction with environmental variables confirms predictions made in experimental studies and expands the application of BFE in freshwater environments.
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LARISSA NASCIMENTO DOS SANTOS SILVA
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Padrões ecológicos e diversidade de borboletas em Florestas Tropicais Secas
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Orientador : MARCIO ZIKAN CARDOSO
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MEMBROS DA BANCA :
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MARCIO ZIKAN CARDOSO
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MIRIAM PLAZA PINTO
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MARINA ANTONGIOVANNI DA FONSECA
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MARILIA BRUZZI LION
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Solange Maria Kerpel
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Data: 31/08/2020
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Ecossistemas secos são biodiversos e estão distribuídos em todo o globo, sendo a sazonalidade climática uma forte característica ambiental, que impõe aos organismos desafios adaptativos às estações e variações fisionômicas. A distribuição dessas florestas e das espécies tem sido alterada historicamente por mudanças globais e pela intensa conversão de habitat em áreas de agropecuária, principalmente. Atualmente, sabe-se da importância desses ecossistemas para a manutenção da biodiversidade, inclusive naquelas áreas de ecótono com florestas úmidas e outros biomas. No entanto, são escassos estudos de comparações taxonômicas e ecológicas em grandes escalas, e os padrões de influência da perda de habitat não são claros. Para investigar como se dá a distribuição das espécies de borboletas nas florestas tropicais secas e como os elementos ambientais influenciam as comunidades em paisagens fragmentadas, a tese está dividida em três eixos principais: distribuição de esforço de pesquisa e padrões de riqueza, efeitos de gradientes ambientais sobre a estrutura de comunidades, e influência das alterações na paisagem na diversidade de espécies. O objetivo do capítulo 1 foi identificar as principais lacunas temáticas e geográficas de pesquisa sobre as borboletas (Papilionoidea e Hesperioidea) e caracterizar o perfil dos estudos voltados para conhecimento e preservação da biodiversidade dessas florestas. Para tanto, utilizamos metodologia cienciométrica, a partir de palavras-chave em inglês englobando florestas secas e savanas (Pennington et al. 2018) e o táxon borboletas, na plataforma ISI Web of Knowledge. Coletamos informações de 167 estudos triados e mapeados, publicados entre 1981 e 2019. A maioria dos artigos são do Brasil (24.6 %), México, Malawi e Austrália, realizados em diferentes escalas espaciais e abordagens de pesquisa. As interações ecológicas (18.6%) e história de vida (13.8%) foram os principais temas, e Nymphalidae (36.5%), a família mais estudada. Encontramos, principalmente nas Américas, inventários, estudos de comunidades e de interações, como de mirmecofilia e plantas hospedeiras associadas com Lycaenidae e Pieridae. Enquanto vários estudos fenológicos e evolutivos foram testados com espécies de Satyrinae na região africana, e estudos sazonais e biogeográficos, na australiana, inclusive comparativos com outros taxa, como aves e mamíferos. Algumas das áreas com mais espécies de borboletas (Papilionoidea) estão no México e Austrália. As Florestas Secas são mais ricas em espécies (média 138.2) do que Savanas (115.3), corroborando com nossa hipótese de maior riqueza em ambientes mais heterogêneos e menos instáveis. Considerando os temas menos abordados, fragmentação (2.4%) e impactos antrópicos (1.8%), alertamos para necessidade de investigação sobre mudanças ambientais em diferentes escalas, como também, efeitos da fragmentação florestal sobre as assembleias e conservação. No capítulo 2, estimamos os efeitos da estrutura de habitat e da sazonalidade dos recursos sobre a abundância, riqueza e composição de borboletas frugívoras em gradientes de produtividade e de fragmentação, em uma floresta seca brasileira. Na região do Seridó, nós coletamos dados da fauna de borboletas frugívoras e de variáveis de habitat em 9 paisagens (6x6 km) de diferentes coberturas de habitat, durante três períodos (de baixa, média e alta produtividade), entre 2017 e 2018. Registramos 16 espécies e 5.997 indivíduos, cuja maior abundância ocorreu em alta produtividade e em paisagens de alta cobertura de habitat. Identificamos que as comunidades possuem sua dinâmica relacionada à produtividade e estrutura de habitat em gradientes espaciais e temporais. Além disso, as espécies de borboletas respondem às mudanças no ambiente conforme suas características funcionais, sendo possível observar os efeitos mais acentuados em características espécie-específicas. No capítulo 3, nosso objetivo foi estimar os efeitos da estrutura de habitat e dos impactos antrópicos sobre a abundância, riqueza e composição de borboletas frugívoras em paisagens fragmentadas. Nossas hipóteses são relacionadas as teorias de partição de nicho e de filtros ambientais, onde a diversidade e a dinâmica das comunidades são determinadas principalmente pela resposta da biota à alteração ambiental. Nas mesmas 9 paisagens do Seridó, nós investigamos os elementos da estrutura de habitat e características de impacto antrópico, localmente e em escala de paisagem, usando imagens classificadas de cobertura e uso do solo do MapBiomas e coletas locais. Testamos os efeitos das variáveis da paisagem sobre a riqueza e abundância de borboletas e sobre a composição de espécies. Registramos maior riqueza e a maioria das espécies tiveram mais indivíduos registrados em alta e média cobertura florestal. A composição de espécies diferiu entre as paisagens, assim como a proporção de espécies de diferentes amplitudes de nicho, havendo maior proporção de espécies de floresta arbórea (83 %) em paisagens de alta cobertura (56-60% de habitat), sendo estas espécies também as mais afetadas pelas alterações antrópicas. Usamos ferramentas de partição de nicho e identificação de espécies bioindicadoras para a compreender a dinâmica das comunidades e ranquear as paisagens em grau de qualidade ambiental. Por fim, apresentamos alguns desse resultados em produtos para divulgação científica, que tem sido desenvolvidos com a ajuda de alunos de iniciação científica e em parceria com outras instituições (UFCG, UFPE, ICMBio e Fund. Boticário): o Guia de Borboletas do Seridó e a página de divulgação do projeto de monitoramento em UCs de Caatinga e Mata Atlântica, @borboletasnonordeste.
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Dry ecosystems are biodiverse and are distributed across the globe, with climatic seasonality being a strong environmental characteristic, which imposes adaptive challenges on the seasons and physiognomic variations on organisms. However, the distribution of dry tropical forests and species has historically been altered by global environmental changes and the intense conversion of habitat into agricultural and logging areas. Currently, the importance of these ecosystems for the maintenance of species is known, including in those areas of the ecotone with humid forests and other biomes. Moreover, studies of taxonomic and ecological comparisons on large scales are scarce, and the patterns of influence of habitat loss are unclear. To investigate how butterfly species are distributed in dry tropical forests and how environmental elements influence communities in fragmented landscapes, the thesis is divided into three main thematic axes: distribution of research effort and wealth patterns, gradient effects impacts on community structure, and the influence of changes in the landscape on species diversity. The objective of chapter 1 was to survey the research effort on butterflies (Papilionoidea and Hesperioidea) to identify the main thematic and geographical research gaps, and to characterize the profile of studies aimed at knowledge and preservation of the biodiversity of these forests. For this, we use scientometric methodology, using keywords in English encompassing dry forests and savannas (Pennington et al. 2018) and the taxon butterflies, on the ISI Web of Knowledge platform. We collected information from 167 screened and mapped studies, published between 1981 and 2019. Most articles are from Brazil (24.6%), Mexico, Malawi and Australia, carried out at different spatial scales and research approaches. Ecological interactions (18.6%) and life history (13.8%) were the main themes, and Nymphalidae (36.5%), the most studied family. We find, mainly in the Americas, inventories, studies of communities and interactions, such as myrmecophilia and host plants associated with Lycaenidae and Pieridae. While several phenological and evolutionary studies have been tested with Satyrinae species in the African region, and seasonal and biogeographic studies in the Australian region, including comparisons with other taxa, such as birds and mammals. Some of the richest areas for butterfly species (Papilionoidea) are in Mexico and Australia. Dry Forests are richer in butterfly species (average 138.2) than Savanas (115.3), corroborating our hypothesis of greater wealth in more heterogeneous and less unstable environments. Considering the less addressed topics, fragmentation (2.4%) and anthropic impacts (1.8%), we warn of the need for research on environmental changes at different scales, as well as the effects of forest fragmentation on biological communities and conservation. In chapter 2, we estimate the effects of habitat structure and the seasonality of resources on the abundance, richness and composition of fruit-feeding butterflies in gradients of productivity and fragmentation, in a dry Brazilian forest. We collected data on the fauna of frugivorous butterflies, in the Seridó region, and on habitat variables in 9 landscapes (6x6 km) of different habitat coverings, during three periods (low, medium and high productivity), between 2017 and 2018. We recorded 16 species and 5,997 individuals, whose greatest abundance occurred in high productivity and in landscapes with high habitat coverage. We identified that communities have their dynamics related to productivity and habitat structure in spatial and temporal gradients. In addition, the butterfly species will respond to changes in the environment according to their functional characteristics, making it possible to observe the most pronounced effects on species-specific characteristics, with alternation of species along the time gradient, mainly. In chapter 3, our objective was to estimate the effects of habitat structure and anthropogenic impacts on the abundance, richness and composition of fruit-feeding butterflies in fragmented landscapes. Our hypotheses are related to theories of niche partition and environmental filters, where the diversity and dynamics of communities are determined mainly by the biota's response to environmental change. In the same 9 landscapes of Seridó, we investigated the elements of the habitat structure and characteristics of anthropic impact, locally and on a landscape scale, using classified images of MapBiomas coverage and land use and local collections. We tested the effects of landscape variables on the wealth and abundance of butterflies and on species composition. We recorded greater wealth and most species had more individuals registered in high and medium forest cover. The species composition differed between the landscapes, as well as the proportion of species of different niche ranges, with a higher proportion of tree forest species (83%) in high coverage landscapes (56-60% of habitat), these species being also those most affected by anthropic changes. We use niche partition tools and identification of bioindicator species to understand the dynamics of communities and rank landscapes in terms of environmental quality. Finally, we present some of these results in products for scientific dissemination, which have been developed with the help of undergraduate students and in partnership with other institutions (UFCG, UFPE, ICMBio and Fund. Boticário): the Seridó Butterfly Guide and the dissemination page for the monitoring project in UCs in Caatinga and Mata Atlântica, @borboletasnonordeste.
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