Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2017-02-01T10:40:13Z No. of bitstreams: 1 TeseLAZ.pdf: 5426859 bytes, checksum: 033582b6221f018d86ae920b42835b76 (MD5) / Approved for entry into archive by Camila Passos (camilapassos@ufscar.br) on 2017-02-08T12:03:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseLAZ.pdf: 5426859 bytes, checksum: 033582b6221f018d86ae920b42835b76 (MD5) / Approved for entry into archive by Camila Passos (camilapassos@ufscar.br) on 2017-02-08T12:05:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseLAZ.pdf: 5426859 bytes, checksum: 033582b6221f018d86ae920b42835b76 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-08T12:05:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseLAZ.pdf: 5426859 bytes, checksum: 033582b6221f018d86ae920b42835b76 (MD5) Previous issue date: 2016-10-26 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / For adequate blood supply to match metabolic demand, vertebrates regulate blood pressure (BP) in order to maintain adequate perfusion of target organs avoiding ischemia and tissue damage like edema. Effective short-term BP regulation in anuran amphibians occurs through adjustments in heart rate (HR), peripheral vascular resistance, and changing pulsatile frequency of lymph hearts. In addition, pulmonary ventilation in anurans is directly linked to blood volume homeostasis by facilitating lymph fluid movement back into the cardiovascular system which takes place by changing pressure and volume within anurans' lymphatic sacs. It is apparent that an interaction between baroreflex regulation and breathing control exists in anuran amphibians. In the present study I used pharmacological methods (phenylephrine and sodium nitroprusside; infusion ramp and in bolus methods) to investigate baroreflex sensitivity at different temperatures in the cururu toad Rhinella schneideri. I evaluated the degree to which arterial baroreflex plays a role in pulmonary ventilation in the cururu toad. Baroreflex regulation in the toad R. schneideri was temperature dependent and influenced the toad’s ventilation. Hypotension and hypertension resulted in increases and decreases in HR, respectively, as well as increases and decreases in pulmonary ventilation mainly through adjustments in breathing frequency. In contrast to data from the literature, anuran amphibians seem to defend lower BP events primarily rather than hypertension independent of temperature. Anurans exhibit higher rates of transcapillary fluid filtration which means during hypertension fluid filtration is increased and excess interstitial fluid formation will be reclaimed by an efficient lymphatic system. Therefore, besides pulmonary ventilation's role in matching O2 delivery to demand (e.g. temperatures) in anurans, it also plays a role in BP regulation possibly owing to an interaction between baroreflex control and respiratory areas in the brain. / Para um adequado suprimento sanguíneo de modo a atender as diferentes demandas metabólicas, os vertebrados regulam a pressão arterial (PA) mantendo adequada perfusão dos órgãos evitando assim eventos isquêmicos ou outros danos teciduais, como edema. O controle efetivo da PA a curto prazo em anfíbios anuros se dá por ajustes da frequência cardíaca (FC), resistência vascular periférica e também por ajustes da frequência de pulsação dos corações linfáticos. Além disso, a ventilação pulmonar nos anuros está diretamente associada à homeostase do volume sanguíneo por meio da facilitação do transporte de fluído linfático de volta ao sistema cardiovascular, que se dá por meio da alteração de pressão e volume dos sacos linfáticos. Isso parece sugerir a existência de uma possível interação entre a regulação barorreflexa e o controle da respiração nos anfíbios anuros, como já observado para os mamíferos. No presente estudo utilizamos de um método farmacológico (fenilefrina e nitroprussiato de sódio: infusão em rampa e injeção in bolus) para investigar a sensibilidade barorreflexa em diferentes temperaturas no sapo cururu Rhinella schneideri. Também avaliamos o papel do barorreflexo arterial na modulação da ventilação pulmonar nesta mesma espécie. A regulação barorreflexa no sapo R. schneideri apresentou dependência térmica, além de afetar consideravelmente a ventilação dos sapos. A hipotensão e hipertensão resultaram em aumentos e reduções da FC, respectivamente, bem como na ventilação pulmonar, que se deu prioritariamente por meio de ajustes na frequência respiratória. Ao contrário dos dados da literatura, os anfíbios anuros parecem defender prioritariamente eventos de hipotensão ao invés da hipertensão, independente da temperatura testada. É importante salientar que os anuros apresentam alta taxa de filtração transcapilar, e que durante eventos de PA elevada, um aumento na formação de fluido transcapilar pulmonar seria recrutado por um eficiente sistema linfático, característico dos anuros. Portanto, apesar da função da ventilação pulmonar em corresponder à disponibilidade de O2 em diferentes demandas metabólicas (e.g. temperatura), também parece apresentar participação na regulação da PA, possivelmente devido a uma interação entre o barorreflexo e as áreas respiratórias no sistema nervoso central.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A Mata Atlântica brasileira concentra uma das maiores diversidades biológicas da Terra com cerca de 7% das espécies animais e vegetais do planeta. Esse bioma abriga atualmente mais de 50% das espécies de anuros do Brasil (c.a. 500 espécies), mas sofre intensa perda e fragmentação de habitat. Um dos principais fragmentos da Mata Atlântica, a Reserva Ecológica de Guapiaçu (REGUA) abriga vasta anurofauna, com cerca de 71 espécies já descritas. Acredita-se, porém, que muitas ainda precisam ser identificadas e estudadas. A identificação de espécies baseada em caracteres moleculares vem se mostrando uma alternativa para dar suporte à identificação morfológica, e dentro deste contexto os genes de DNA mitocondrial, como o 16S, são utilizados para a realização de barcode. O objetivo deste estudo foi testar a metodologia de identificação molecular de espécies (DNA barcode) na comunidade de anfíbios anuros da REGUA utilizando o gene mitocondrial 16S. Para isso, foram coletados tecidos de 99 indivíduos, entre adultos e girinos de 23 espécies, agrupados em seis famílias distintas. Desses 99 indivíduos, 88 foram amplificados corretamente para o gene em referência e foram realizadas, com sucesso, a determinação de espécies de 84 anuros (95,45%) da REGUA. As espécies de Scinax albicans, Scinax flavoguttatus e Hylodes charadranaetes, cujas identificações haviam sido determinadas com base em critérios morfológicos, agruparam em clados de mesmo gênero, porém de espécies diferentes quando analisadas pelas metodologias neighbor-joining e maximum-likelihood. Além de altos valores de distância intraespecífica (2,18%, 3,49% e 3,77%, respectivamente) e distâncias interespecíficas nulas (0%) temos a indicação de possíveis equívocos em determinações de espécies feitas exclusivamente por critérios morfológicos. Nesse caso, as discordâncias morfológica e molecular são exclusivamente de girinos, demonstrando a dificuldade na identificação morfológica e a escassez de chaves de identificação dessas espécies em estágio larval. Os resultados mostram que o gene mitocondrial 16S teve seu uso na identificação de anuros da REGUA confirmada e apontam que, em casos de estudos com indivíduos em estágios larvais, como em girinos, a metodologia de barcode, quando complementada a identificação morfológica, suporta a correta identificação das espécies de anfíbios anuros. / The Brazilian Atlantic Forest focuses one of the greatest biological diversity of the Earth with about 7% of the planet's animal and plant species. This biome is currently home to more than 50% of anurans species from Brazil (c.a. 500 species), but it suffers severe loss and fragmentation of habitat. One of the main fragments of the Atlantic Forest, the Reserva Ecológica de Guapiaçu (REGUA) houses a wide anuran fauna, with about 71 species had already described. It is believed, however, that lots of them still need to be identified and studied. The identification of these species based on molecular characters has proven to be an alternative to support a morphological identification, and in this context the mitochondrial DNA genes, such as 16S are used to perform barcode. The goal of this study was to test the methodology for molecular identification (DNA barcode) in anurans of REGUA community using 16S mitochondrial gene. For this, tissues of 99 individuals, including adults and tadpoles of 23 species, grouped into six different families were collected. Of these 99 individuals, 88 were amplified correctly to the reference gene and were successful determination of 84 species of anurans (95.45%) of the REGUA. Scinax albicans, Scinax flavoguttatus and Hylodes charadranaetes species whose identifications had been determined based on morphological criteria, grouped into clades of the same gender, but different species when analyzed by methodologies neighbor-joining and maximum-likelihood. In addition to high intraspecific distances (2,18%, 3,49% and 3,77% respectively) and interspecific distances to nil (0%), we have an indication of possible mistakes of species determinations made by a morphological criterion. In this case, the morphological and molecular disagreements are exclusively on tadpoles, demonstrating the difficulty of morphological identification and the shortage of identification of these species larval stage. The results show that the 16S mitochondrial gene had its use in identifying the anurans REGUA confirmed and indicate that the case studies with individuals in larval stages, as in tadpoles , the methodology of the barcode when complemented morphological identification, supports the correct identification of species of anurans amphibians .

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-07-10Bitstream added on 2014-06-13T20:00:12Z : No. of bitstreams: 1 giovanelli_jgr_me_rcla.pdf: 1418275 bytes, checksum: 89bfd36ef09106ccce055bdb990471ce (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A modelagem de nicho ecológico é uma ferramenta potencialmente importante para o entendimento dos padrões de distribuição geográfica dos organismos da Mata Atlântica, gerando assim informações para o desenvolvimento de estratégias de seleção de áreas prioritárias para conservação da biodiversidade. Os anfíbios anuros, por serem ecologicamente especializados, são excelentes organismos modelo para estudos de biogeografia, o que torna interessante a modelagem de nicho ecológico deste grupo. No entanto, apesar da evolução recente da área de modelagem de nicho, é difícil escolher um método robusto e realista, sendo necessários mais estudos que suportem a seleção de métodos e a avaliação dos resultados. O presente trabalho pretende contribuir para o estudo da modelagem de nicho ecológico de espécies da Mata Atlântica, tendo como objetivo principal o desenvolvimento de métodos de modelagem para os anfíbios anuros e possíveis aplicações em problemas relacionados à conservação da biodiversidade. Os temas abordados nesta dissertação são apresentados sob a forma de quatro artigos científicos. O primeiro artigo e capitulo central da dissertação pretende auxiliar na modelagem de nicho ecológico de anfíbios anuros que possuem distribuição restrita ao domínio da Mata Atlântica. Através de uma abordagem metodológica o foco do trabalho foi testar o desempenho de modelos, selecionar variáveis ambientais e investigar a influência do tamanho da área de estudo no processo de modelagem de nicho ecológico de Hypsiboas bischoffi. O segundo artigo está inserido na temática das invasões biológicas, uma das maiores ameaças à biodiversidade na Região Neotropical. O resultado da previsão mostrou com sucesso áreas de potencial de invasão da espécie exótica rã-touro, Lithobates catesbeianus, na Mata Atlântica. O terceiro artigo é o desenvolvimento... / Ecological niche modeling has the potential to be important in understanding geographical distribution patterns of organisms in the Brazilian Atlantic Forest, and therefore in guiding strategies for selection of prioritary areas for biodiversity conservation. Anuran amphibians are ecologically specialized which makes them excellent model organisms for biogeographic studies through ecological niche modeling. However, despite the recent evolution in the field of ecological modeling, it is difficult to select a robust and realistic method, and more work will be necessary to aid in method selection and result evaluation. The present work is a contribution to studying Atlantic Forest species distributions using ecological niche modeling, aiming at developping modeling approaches using anuran amphibians and at applying those to specific questions concerning the conservation of biodiversity. The chapters of this dissertation are presented in the form of four scientific articles. The first and central chapter of the dissertation examines several ecological niche models of an anuran with geographic distribution restricted to the Atlantic Forest domain. The methodological approach aimed at selecting environmental variables, testing model performance and investigating the influence of study area size in ecological niche models of the treefrog Hypsiboas bischoffi. The second article deals with the question of biological invasions, one of the gravest biodiversity threats to the Neotropical region. Predictive modeling successfully showed the potential areas of invasion for the exotic American bull frog in the Atlantic Forest. The third article reports the development of a methodology to model the potential distribution of rare species, a non-ideal but necessary approach to produce predictive maps that may allow new targeted surveys in areas of strongly predicted species occurrence... (Complete abstract click electronic access below)

A Mata Atlântica é reconhecida internacionalmente como um dos 25 hotspots do planeta englobando áreas com elevada biodiversidade de espécies, elevado endemismo e fortes pressões antrópicas, constituindo a segunda floresta mais ameaçada do planeta que abriga muitas espécies ameaçadas de extinção. Anfíbios e répteis são animais abundantes e funcionalmente importantes em muitos hábitats terrestres e aquáticos. Sua maior diversidade ocorre em florestas tropicais úmidas, onde o processo de fragmentação pode causar diversos efeitos negativos como a remoção e a redução de populações. O presente estudo foi desenvolvido no Residencial Reserva Ibirapitanga, município de Santa Isabel, Estado de São Paulo. Trata-se de um projeto urbanístico, onde o proprietário de cada lote se torna sócio e responsável pela RPPN (Reserva Particular do Patrimônio Natural) Rio dos Pilões. Este é um modelo inédito no Brasil, pois os lotes foram planejados apenas em áreas desmatadas no passado onde ocorrem atualmente pastagens abandonadas. O trabalho teve como objetivos levantar as espécies da herpetofauna que ocorrem em quatro diferentes ambientes do Residencial Reserva Ibirapitanga: Mata Secundária ou Capoeirão, Capoeira, Capoeirinha e Campo Antrópico, através de dois métodos distintos (Armadilhas de Interceptação e Queda e Procura Ativa), além de caracterizar esses ambientes quanto à composição e abundância da herpetofauna e de identificar as espécies endêmicas, raras e ameaçadas de extinção. Dessa forma, o presente estudo pôde contribuir para a elaboração do Plano de Manejo da RPPN Rio dos Pilões. Durante o período de Setembro de 2005 e Julho de 2006 foram registradas 25 espécies de anfíbios anuros e 3 de répteis. A utilização de dois métodos de amostragem teve relevante importância, pois algumas espécies foram encontradas somente através de um ou outro método. No entanto, a Procura Ativa foi considerada o método mais eficiente, já que amostrou 23 das 28 espécies encontradas. Já através das armadilhas de interceptação e queda foi possível determinar as abundâncias relativas de espécies encontradas por este método. Assim, a espécie mais abundante na Mata Secundária e na Capoeira foi Chaunus ornatus; em Capoeirinha, Physalaemus cuvieri e em Campo Antrópico, a maior abundância relativa foi de Leptodactylus cf. bokermanni. Hypsiboas cf polytaenius e Physalaemus cuvieri apresentaram distribuição espacial mais ampla, ocorrendo em todos os ambientes amostrados. Um maior número de espécies foi encontrado na Mata Secundária, ambiente menos perturbado que apresentou então, 23 espécies. A Capoeira apresentou 15 espécies, Capoeirinha, 6 e Campo Antrópico 4 espécies apenas. Foram realizadas comparações com taxocenoses de outras localidades, escolhidas de acordo com o método de coleta utilizado. Espécies como Aplastodiscus leucopygius, Proceratophrys boiei e Enyalius perditus, associadas a ambientes de mata, foram encontrados na área de estudo, enfatizando a importância da conservação deste remanescente florestal localizado na Serra da Mantiqueira. / Atlantic Forest is internationally recognized as one of the 25 hotspots on the planet which embodies high diversity and high endemism areas over strong anthropic influence, composing the second most threatened forest on the planet, representing an unique shelter for many endangered species. Amphibians and Reptiles are animals abundant and play an important role on many terrestrial and aquatic habitats. Its diversity occurs mainly within rain forests, where fragmentation processes may result on severe negative effects such as removal and population reduction. This study was developed at Ibirapitanga Residential Reserve, Santa Isabel municipal district, Sao Paulo State. The study deals about an urban project, where every plot owner becomes an associate responsible for the "Rio dos Pilões" RPPN (Particular Reserve of the Natural Patrimony) maintainance. This is a pioneer model in Brazil, since the residential plots were located within past devastaded areas, which are actually occupied by abandoned pastures. Herpetofauna species assesment was made at Ibirapitanga Residential Reserve within four different environments (Advanced Secondary Forest, Secondary Forest, Early Secondary Forest and Anthropic Field) using two distinct methods: pitfall traps and drift fences and active search. Environmental characterization was observed regarding herpetofauna species composition and abundance, besides the endemic, rare or threatened species occurrence. For this matter, this study contributes on the elaboration of the management plan for the "Rio dos Pilões" RPPN (Particular Reserve of the Natural Patrimony). From September 2005 to July 2006, 25 anuran amphibian species and 3 reptilian species were registered. The distinct sampling methods presented relevant differences, since some species were sampled exclusively by one or other method. However, active search was considered the best sampling method, since it sampled 23 out of the 28 studied species. Through pitfall traps and drift fences method it was possible to determine species relative abundance. The most abundant species found on Advanced Secondary Forest and Secondary Forest was Chaunus ornatus; on Early Secondary Forest it was Physalaemus cuvieri and on Anthropic Field the higher relative abundance was found for Leptodactylus cf. bokermanni. Species with enlarged distribution, occuring within every sampled environment, were represented by Hypsiboas cf. polytaenius and Physalaemus cuvieri. A higher number of species was found within Advanced Secondary Forest, which represent the less disturbed areas, with 23 different species. Secondary Forest presented 15 species, Early Secondary Forest 6 species and Anthropic Field only 4 species. Comparisons were made to assemblages from other localities, chosen accordingly to the sampling method applied. Species like Aplastodiscus leucopygius, Proceratophrys boiei and Enyalius perditus, commonly associated with forest environment, were found within the studied areas, pointing out the importance of this forest remnant conservation, located at Mantiqueira mountain range.

Este trabalho teve como objetivo determinar a extensão do efeito de borda e sua influência sobre a riqueza e a abundância de anfíbios anuros em uma Unidade de Conservação de Mata Atlântica do estado de São Paulo, o Parque Estadual Carlos Botelho. Foram utilizados 28 transectos com seis parcelas de 4×4m paralelas à borda e distantes desta 0, 25, 50, 100, 200 e 300 m, totalizando 168 amostras nos arredores da unidade de conservação. Toda a amostragem ocorreu durante a estação úmida, tendo sido capturados 160 indivíduos de 28 espécies, distribuídas em 10 famílias. Nas mesmas parcelas, foram medidas as seguintes variáveis ambientais: Temperatura do Ar, Umidade Relativa do Ar, Cobertura do Dossel e Profundidade da Serapilheira (média de 10 pontos). No programa Ecosim 7.0 foi feita a estimativa de riqueza de espécies obtida pelo processo de rarefação, indicando que o esforço amostral empregado no trabalho foi suficiente. A variação na composição das espécies em relação à distância da borda foi representada com gráficos por meio de uma análise de gradiente, sendo as espécies Leptodactylus marmoratus, Ischnocnema guentheri e Haddadus binotatus as mais abundantes e distribuídas ao longo de todo o gradiente estudado e espécies raras como Macrogenioglottus alipioi e Chiasmocleis leucosticta foram capturadas em parcelas distantes 100 m da borda, o que pode indicar uma tolerância fisiológica e ecológica destas espécies, servindo como boas indicadoras da qualidade do ambiente nas áreas de borda do PECB. Análises de regressão simples e múltipla foram feitas para identificar relações entre as variáveis ambientais e a riqueza de espécies, sendo que a variável Cobertura do Dossel explica em 20% a variação na Riqueza de Espécies e as outras variáveis ambientais não determinaram a variação na Riqueza de Espécies . Também foi feita uma Análise de Variância Fatorial comprovando que não existem diferenças na Riqueza de Espécies entre as categorias de distância da borda e os diferentes cultivos agrícolas nas bordas do PECB. Todas as análises estatísticas foram feitas no software Systat 12 (P≤0,05). / This study aimed to determine the extent of the edge effect and its influence on the richness and abundance of amphibians in a conservation of the Atlantic Forest in the state of São Paulo, the Carlos Botelho State Park. We used 28 transects with six plots of 4 × 4 m apart and parallel to the edge of this 0, 25, 50, 100, 200 and 300 m, totaling 168 samples in the vicinity of the protected area. All sampling occurred during the wet season, having captured 160 individuals of 28 species belonging to 10 families. In the same plot, we measured the following variables: Air Temperature, Relative Humidity, Canopy Coverage and Depth of the Litter (averaging 10 points). In Ecosim 7.0 program was made to estimate species richness obtained by thinning process, indicating that the sampling effort was sufficient employee at work. The variation in species composition in relation to the distance from the edge was represented with graphs using a gradient analysis, and species Leptodactylus marmoratus, Ischnocnema guentheri and Haddadus binotatus the most abundant, and distributed throughout the gradient and rare species studied as Macrogenioglottus alipioi and Chiasmocleis leucosticta were captured in plots 100 m distant from the edge, which may indicate a physiological and ecological tolerance of these species, serving as good indicators of environmental quality in the areas of PECB edge. Analyses of simple and multiple regression were conducted to identify relationships between environmental variables and species richness, and the variable canopy coverage explains 20% variation in species richness and other environmental variables not determined the variation in species richness . Also we made a Factorial Analysis of Variance proving that there are no differences in species richness between the categories of distance from the edge and different crops on the edges of PECB. All statistical analyzes were performed in Systat Software 12 (P≤0.05).

Anfíbios anuros, de uma forma geral, são caracterizados por baixa resistência cutânea à perda de água por evaporação, altas taxas de reidratação a partir da pele e alta tolerância à desidratação. Entretanto, diferenças interespecíficas destes parâmetros do balanço hídrico podem estar associadas a características ambientais das áreas de ocorrência. No Brasil, encontramos biomas com características climáticas contrastantes e uma rica anurofauna, consistindo em um modelo interessante para o estudo da evolução do balanço hídrico em anuros. Através de uma abordagem comparativa, este estudo testou as hipóteses de que, quando comparadas às espécies de anuros que habitam ambientes mais mésicos, espécies de ambientes mais xéricos deveriam apresentar: (1) maior resistência à perda de água por evaporação, (2) maior taxa de reidratação, (3) menor sensibilidade do desempenho locomotor à desidratação e (4) maior sensibilidade do desempenho locomotor à temperaturas mais baixas e menor sensibilidade deste a temperaturas mais altas. As taxas de reidratação e a resistência da pele à perda de água por evaporação apresentaram relação alométrica respectivamente positiva e negativa com a massa corpórea, indicando a evolução de mecanismos compensatórios das modificações das relações entre área de superfície e volume corpóreo com a variação de tamanho. Anuros de ambientes caracterizados por maior restrição em disponibilidade hídrica e temperaturas mais altas apresentaram maiores taxas de reidratação, menor sensibilidade do desempenho locomotor a temperaturas mais altas e maior sensibilidade deste a temperaturas mais baixas, indicando padrões de adaptação fisiológica a características ambientais. A variação em sensibilidade do desempenho locomotor à desidratação apresentou padrões mais complexos de relação com variáveis ambientais, sendo esta relação dependente dos ambientes e grupos filogenéticos amostrados / Anuran amphibians, in general, are characterized by low skin resistance to evaporative water loss, high rates of hydration through the skin and high tolerance to dehydration. However, interspecific differences of these water balance traits can be related to environmental characteristics of the areas of occurrence. In Brazil, there are biomes with contrasting climatic conditions and rich anuran fauna, which constitute an interesting model for studies on water balance evolution in anurans. Through a comparative approach, this study tested the hypotheses that, when compared to anuran species that inhabit more mesic environments, species from xeric environments should show: (1) increased resistance to evaporative water loss, (2) higher rates of rehydration, (3) low sensitivity of locomotor performance to dehydration and (4) increased sensitivity of the locomotor performance at lower temperatures and lower sensitivity of it at higher temperatures. Rehydration rates and skin resistance to evaporative water loss showed, respectively, positive and negative allometric relations with body mass, indicating the evolution of compensatory mechanisms to changes in the relationship between surface area and volume with body size variation. Anurans from environments characterized by higher restriction in water availability and higher temperatures had higher rates of hydration, lower sensitivity of locomotor performance at higher temperatures and higher sensitivity of it at lower temperatures, indicating patterns of physiologic adaptation to environmental characteristics. The variation in sensitivity of the locomotor performance to dehydration showed more complex relation patterns with environmental variables. These relations were dependent on the environments and phylogenetic groups sampled

Do thermal barriers limit biotic composition and community similarity, potentially helping to shape biodiversity patterns at continental scales? Are environmental variables responsible for broad-scale patterns of species endemism? Are these patterns predictable? And, how can patterns of endemism can inform global conservation strategies? These are some of the questions that I attempted to answer during my doctoral research. In the first chapter, I tested one of the most contentious hypotheses in ecology: Do thermal barriers, which grow stronger along elevational gradients across tropical mountains, create a dispersal barrier to organisms and consequently contribute to the isolation and divergence of species assemblages? If so, do patterns potentially generated by this mechanism detectably relate to dissimilarity of biotic assemblages along altitudinal gradients across the mountains in the Americas? We found that mountain passes are not only higher in tropical realms, as initially thought by Janzen (1967), and extensively popularized and assumed in further research, but they are also present in temperate regions along the western coast of North America. We also found that the stronger the thermal barrier, the higher the dissimilarity between communities. However, the variance explained was low, suggesting thermal barriers play a minor role in creating and maintaining patterns of biodiversity. The second chapter raises the question of why are there more small-ranged species in some places than in others. I tested four macroecological hypotheses (H1: climate velocity; H2: climate seasonality; H3: climate distinctiveness or rarity; and, H4: spatial heterogeneity in contemporary climate, topography or habitat) to predict broad-scale patterns of species endemism, using a cross-continental validation approach. We found that there is no empirical reason, from the standpoint of model fitting, parameter estimates, and model validation, to claim that any of these hypotheses creates and maintains broad-scale patterns of endemism. Although we found statistically significant relationships, they failed stronger tests of a causal relationship, namely accurate prediction. That is, the hypotheses did not survive the test of cross-continental validation, failing to predict observed patterns of endemism. Climate velocity was dropped from some models, suggesting that early correlations in some places probably reflect collinearity with topography. The effect of richness on endemism was in some cases negligible, suggesting that patterns of endemism are not driven by the same variables as total richness. Despite low explained variance, spatial heterogeneity in potential evapotranspiration was the most consistent predictor in all models. The third chapter is aimed to evaluate the extent to which global protected areas (PAs) have included endemic species (species with small range size relative to the median range size). We measure the relative coverage of endemic species by overlapping species geographic ranges for amphibians, mammals, and birds, with the world database of PAs (1990-2016). Then we measure the rate of expansion of the global PA network and the rate of change in endemic species coverage. We found that ~30% of amphibian, ~6% of bird and ~10% of mammal endemic species are completely outside PAs. Most endemic species’ ranges intersect the PA network (amphibian species = 58%; birds = 83%; mammals = 86%), but it usually covers less than 50% of their geographic range. Almost 50% of species outside the PA network are considered threatened (critically endangered, endangered and vulnerable). We identified that ecoregions in tropical Andes, Mesoamerica, Pacific Islands (e.g., New Guinea, Solomon), Dry Chaco, and Atlantic forests are major conservation priorities areas. The historic rates of new PAs added every year to the network is between ~6,000 to ~15,000. In contrast, we found that rates of including endemic species within the PA network have been fairly slow. Historic data shows that every year, the entire geographic range of 3 (amphibians) to 6 (birds and mammals) endemic species is 100% included inside the PA network (amphibians = from 162 to 233; mammals = 10 to 84; and, amphibians = 16 to 99). Based on these trends, it is very unlikely PAs will include all endemic species (14% total endemic species, that is ~1,508 out of 11,274) currently outside the PA network by 2020. It will require five times the effort made in the last two decades. However, projections also showed that is very likely that some portions of the geographic ranges for all endemic birds and mammals, but not for all endemic amphibians, will be covered by the future PA network. I sum, I found that none of the hypotheses tested here can explain broad-scale patterns of total species richness and total species endemism. My main contribution on this research area is clearly rejecting these hypotheses from potential candidates that may explain biodiversity patterns. By removing them, we advance in this field and open possibilities to test new hypotheses and evaluate their mechanisms. I proposed that other drivers and mechanisms (whether biotic and biotic) acting at local scales, and escaping the detection of macroecological approaches, might be responsible for these patterns. Finally, in terms of conservation planning, I proposed that the international community has an opportunity to protect a great number of endemic species and their habitats before 2020, if they strategically create new PAs.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The expansion of forestation on grassland ecosystems has dramatically changed the landscape, as well as affected the biodiversity and the sustainability of these ecosystems around the world. Grasslands of southern South America hold high diversity and several cases of endemism, but historically are insufficiently protected in conservation units and experience drastic reduction due to cultivation of exotic trees as eucalyptus, black wattle and pine. Grasslands of Pampa biome in Brazilian territory are restricted to the state of Rio Grande do Sul, where recent estimates indicate that the grassyfields will disappear within the next few decades if the current scenario of changes in the productive matrix is maintained. In order to contribute with subsidies to conservation of grasslands ecosystems, the goal of this Dissertation was to study the spatial patterns in the distribution of herpetofauna (i.e. amphibians and reptiles), as well as environmental variables associated with native grasslands and eucalyptus plantation in the Pampa biome, Rio Grande do Sul state, Brazil. Thus, native grasslands and eucalyptus crops were characterized and compared regarding species richness, taxonomic composition, and abundance of amphibians and reptiles, using pitfall traps during eight sampling months (September 2012 to April 2013). The communities of amphibians and reptiles studied responded negatively to the replacement of native grasslands by arboreal crops because they were dominated by a few species in eucalyptus cultivation . Through nesting analysis and similarity tests, we recorded that reptiles responded strongly to habitat modification, since the community recorded in eucalypt was an impoverished subset of that recorded in native pasture, being still dominated by species commonly abundant in degraded areas. Amphibians responded strongly regarding species abundance and keenly to species richness, but did not respond to the gradient regarding taxonomic composition of the community. The environmental variables most strongly related to the pattern of segregation observed between native grasslands and eucalyptus cultivation were the percentage of low cover vegetation on soil and brightness. Our results indicate that eucalyptus forestation profoundly modify the structure of undergrowth vegetation, typical of grassland ecosystems and essential to the biology of several habitat-specialist species, including rare species. In this context, we emphasize that the habitat loss due to expanding forestation on grasslands configures a serious threat to conservation of the herpetofauna of the Pampa biome. Such effects can be minimized only after the adoption of specifically committed environmental policies to the conservation of grasslands ecosystems, until now so neglected. / A expansão da silvicultura sobre os ecossistemas campestres tem alterado dramaticamente a paisagem, bem como afetado a biodiversidade e a sustentabilidade desses ecossistemas ao redor do mundo. Os campos do sul da América do Sul detêm alta diversidade biológica e inúmeros casos de endemismos, mas historicamente são insuficientemente protegidos em Unidades de Conservação e experimentam drástica redução devido ao plantio de exóticas como o eucalipto, a acácia-negra e pinus. Os campos do bioma Pampa em território brasileiro estão restritos ao estado do Rio Grande do Sul, onde estimativas recentes apontam que estes desaparecerão dentro das próximas décadas se o corrente cenário de mudanças na matriz produtiva for mantido. A fim de contribuir com subsídios à preservação dos ecossistemas campestres, o objetivo dessa Dissertação foi estudar os padrões espaciais da distribuição da herpetofauna (i.e. anfíbios e répteis), bem como de variáveis ambientais associadas, em campo nativo e plantio de eucalipto localizados no bioma Pampa, Rio Grande do Sul, Brasil. Assim, campos nativos e cultivos de eucalipto foram caracterizados e comparados quanto à riqueza de espécies, composição taxonômica e abundância de anfíbios e répteis, utilizando armadilhas de interceptação e queda durante oito meses de coleta (setembro de 2012 à abril de 2013). As comunidades de anfíbios e répteis estudadas responderam negativamente à substituição dos campos nativos por cultivos arbóreos, pois foram dominadas por poucas espécies no cultivo de eucalipto. Através da análise de aninhamento e teste de similaridade, evidenciamos que os répteis responderam fortemente à alteração do hábitat, já que a comunidade registrada no eucalipto foi um subconjunto empobrecido daquela registrada no campo nativo, sendo ainda dominada por espécies comumente abundantes em áreas degradadas. Anfíbios responderam fortemente quanto à abundância das espécies e sutilmente quanto à riqueza específica, mas não responderam ao gradiente quanto à composição taxonômica da comunidade. As variáveis ambientais mais fortemente relacionadas ao padrão de segregação observado entre o campo nativo e o cultivo de eucalipto foram a porcentagem de vegetação rasteira recobrindo o solo e a luminosidade. Nossos resultados indicam que o cultivo de eucalipto altera profundamente a estrutura da vegetação rasteira, típica do ecossistema campestre e imprescindível à biologia de inúmeras espécies habitatespecialistas, incluindo espécies raras. Nesse sentido, enfatizamos que a perda de hábitat campestre devido à expansão da silvicultura configura séria ameaça à conservação da herpetofauna do bioma Pampa. Tais efeitos poderão ser minimizados somente após a adoção de políticas públicas ambientais especificamente comprometidas com a conservação dos ecossistemas campestres, até então negligenciados.

Amphibians develop in aquatic environments where they are very susceptible to the effects of pesticides and other environmental contaminants. Glyphosate-based herbicides are widely used and have been shown to affect survival and development of tadpoles under laboratory conditions. The goal my thesis is to determine if agriculturally relevant exposure to Roundup WeatherMax®, a herbicide formulation containing the potassium salt of glyphosate and an undisclosed surfactant, influences the survival and development of wood frogs tadpoles (Lithobates sylvaticus) under both laboratory and field conditions. In the field, experimental wetlands were divided in half using an impermeable curtain so that each wetland contained a treatment and control side. Tadpoles were exposed to two pulses of this herbicide at environmentally realistic concentration (ERC, 0.21 mg acid equivalent (a.e.)/L) and predicted environmental concentrations (PEC, 2.89 mg a.e./L), after which survival, growth, development, and expression of genes involved in metamorphosis were measured. Results indicate that exposure to the PEC is extremely toxic to tadpoles under laboratory conditions but not under field conditions. Results from both experimental conditions show sublethal effects on growth and development, and demonstrate that ERC of glyphosate-based herbicides have the potential to alter hormonal responses during metamorphosis. My secondary objectives were to compare the effects of Roundup WeatherMax® to the well-studied Vision® formulation (containing the isopropylamine (IPA) salt of glyphosate and POEA), and to determine which ingredient(s) are responsible for the sublethal effects on development. Survival, growth and gene expression results indicate that Roundup WeatherMax® has greater toxicity than Vision® formulation. Contrary to my prediction, results suggest that, under realistic exposure scenarios, POEA is not the sole ingredient responsible for the observed developmental effects. However, my results demonstrate that chronic exposure to the POEA surfactant at the PEC (1.43 mg/L) is extremely toxic to wood frog tadpoles in laboratory. As part of the Long-term Experimental Wetlands Area (LEWA) project, this research contributes to overall knowledge of the impacts of glyphosate-based herbicides on aquatic communities.

Orientador: Luís Felipe de Toledo Ramos Pereira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-27T11:16:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_IgorSoaresde_D.pdf: 4104401 bytes, checksum: 76046f01be0657270cbc44223cd762b9 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: As mudanças climáticas possuem potencial para alterar o funcionamento dos ecossistemas através da extinção de espécies e das conexões entre a biota e o ambiente, alterando os padrões aos quais estamos acostumados e exigindo adaptação. As alterações climáticas terão como uma de suas consequências a elevação oceânica, que pode redesenhar as costas de todos os continentes terrestres e afetar a biota associada. Nesse contexto, sobressaem-se os anfíbios como um grupo sensível que sofre diversas pressões e apresenta declínios populacionais, se destacando como vertebrados mais ameaçados da atualidade, com diversas espécies pouco conhecidas. Sendo assim, nesse trabalho analisamos múltiplos efeitos que dificultam a conservação dos anfíbios. Avaliamos os potenciais efeitos das mudanças climáticas e da elevação oceânica sobre os anfíbios com distribuição costeira. Também desenvolvemos um índice para classificar espécies com dados insuficientes com a finalidade de oferecer uma alternativa para a busca de informações para esses taxa e mudar sua classificação atual. Por fim, analisamos a disponibilidade histórica de clima adequado para uma linhagem endêmica do fungo quitrídio em busca de padrões que pudessem explicar sua distribuição e raridade atuais. Utilizamos ferramentas como modelos de distribuição de espécies e sistema de informação geográfica em busca de respostas às nossas questões. Nossos resultados corroboram as mudanças climáticas como um fenômeno com potencial devastador e alertam para potenciais perigos da elevação oceânica. Além disso, nosso índice para espécies deficientes em dados pode auxiliar a direcionar esforços em busca de novas informações. Por fim, nossas análises com relação ao fungo quitrídio corroboram a hipótese de endemismo para a linhagem Bd-Brazil e também evidenciam hábitat adequado passado para o Bd-GPL. Além disso, verificamos baixa sobreposição de nicho climático entre essas duas linhagens, indicando possibilidade de competição. Assim, esperamos que nossos resultados tenham contribuído para o conhecimento de múltiplas ameaças à conservação dos anfíbios e sirvam para direcionar futuros estudos / Abstract: Climate change has the potential to change ecosystem functioning through species extinction and disrupting connection between biota and environment, thus changing natural patterns and requiring adaptation. One certain consequence of climate change is the sea level rise, which is expected to redraw coastal shorelines worldwide and broadly affect coastal-associated biota. In this context, amphibians represent a sensitive group under several current pressures, exhibiting population decline, highlighted as the most current threaten vertebrates on Earth, and also, with several "data deficient" species. Thus, herein we analyzed multiple effects that hamper amphibian conservation. We evaluated potential climate change effects and sea level rise on amphibians with coastal distribution. Also, we developed an index to classify data deficient species in order to offer an alternative further research of such species to gather sufficient information to change their current status. Finally, we analyzed historical availability of suitable habitat for and endemic lineage of the chytrid fungus searching for patterns that explain its current distribution and rarity. We used tools as species distribution models and geographic information system to answer our questions. Our results corroborate climate change as a potentially devastating phenomena and we stress potential threatens derived from sea level rise. Moreover, the index we developed for data deficient species seems to work properly and may drive further effort in searching for further information for those species. Finally, our analyzes related to the chytrid fungus supported the hypothesis of endemism of Bd-Brazil, and also showed past environmental suitability for Bd-GPL. In addition, we verified low environmental niche overlap these two lineages, indicating possibility of competition. Thus, we expect our results may improve current knowledge about multiple threats to amphibian conservation, as well as, they may be used to guide further research / Doutorado / Ecologia / Doutor em Ecologia