Dentre as diversas famílias botânicas presentes na Mata Atlântica, as Fabaceae (leguminosas) apresentam grande importância, tanto pela sua abundância e ampla distribuição, como por desempenhar um papel importante no ciclo do nitrogênio (N). Levantamentos realizados em duas fisionomias florestais da Floresta Tropical Atlântica, situadas ao longo de um gradiente altitudinal (Floresta Ombrófila Densa de Terras Baixas e Florestas Ombrófila Densa Montana), mostraram uma maior disponibilidade de N nas Terras Baixas em relação à floresta Montana. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi investigar o papel das leguminosas potencialmente fixadoras de N nessas duas fisionomias florestais. Para atingir esse objetivo, foram determinados os conteúdos de N e C, além da composição isotópica do N, nas folhas das leguminosas nodulantes (F+) ou não (F-), e nas folhas de não leguminosas (NF). As coletas foram feitas em uma parcela situada na floresta Montana e em duas parcelas na floresta de Terras Baixas. Analisaram-se 207 amostras foliares e considerando os dois gradientes altitudinais, a média do 15N foi menor nas F+ (0.4±1.2?) em relação a das NF (1.6±1.8?), mas não significativa quando comparada ao valor médio das F- (1.4±1.3?). O valor médio para a concentração de N nas F+ foi mais elevado do que nas NF e F-. Para as concentrações de P não houve diferença entre F+, F- e NF. A concentração de Ca foi mais elevada nas NF do que nas F+, sem diferença significativa em relação às F-. A razão C:N foi maior nas NF ao comparar-se com as F+ e F-, mas sem diferença significativa das NF em relação às F-. O valor médio da razão N:P foi mais elevado nas F+, sem diferir das F-. As Terras Baixas apresentaram maiores valores médios de 15N, P e Ca, e menores razões C:N e N:P. Ao considerar a interação entre altitude e capacidade de nodulação, o valor médio do 15NNF foi significativamente maior nas Terras Baixas, mas sem diferença para plantas F+ entre fisionomias. A concentração de N foi menor nas NF em relação às F+ nas duas altitudes, porém, entre as duas altitudes não houve diferença significativa entre as plantas. Para o PNF, as concentrações foram maiores nas Terras Baixas, mas sem diferença entre altitudes para o valor médio de PF+. O Ca foi mais elevado nas Terras Baixas, tanto para as NF quanto para F+. A razão C:NNF foi menor nas Terras Baixas, não demonstrando diferenças entre fisionomias nas plantas F+. N:P nas NF apresentou valor médio mais elevado nas Terras Baixas, mas sem diferença significativa para N:PF+. Foi possível confirmar que as leguminosas apresentam concentrações distintas de nutrientes em relação a outras espécies, as quais podem interferir na decomposição da matéria orgânica e na dinâmica do ciclo de N dessas fisionomias florestais da Mata Atlântica. Mas, não foi detectado que as leguminosas estavam ativamente fixando nitrogênio atmosférico. / Among several botanical families present in the coastal Atlantic Forest, the Fabaceae family has a significant ecological role not only due its abundance and wide distribution, but as well as for having an important role in the terrestrial nitrogen (N) cycle. Studies conducted by our group have shown that Atlantic tropical forest located in lower altitudes (Terras Baixas) has a more open nitrogen cycle, while, at higher altitudes (Montana Forest) has a more closed nitrogen cycle. Under this scenario the main objective of this project was to investigate the role of Fabaceae on the N and other nutrients cycles in two Atlantic forests, with distinct characteristics of the N cycle. One with an open nitrogen cycle located at 100 m of altitude and another with a closed nitrogen cycle located at 1000 m of altitude. A number of 207 leaf samples was analysed and considering the total sample within the two altitudinal gradients, 15N mean value was lower in F+ (0.4 ± 1.2 ?) relative to the NF (01.06 ± 01.08 ?) but not different when compared to average value of F- (1.4 ± 1.3 ?). The mean value for the concentration of the NF+ showed higher than the F- and NF. P concentrations did not differ between F+, F- and NF. Ca was higher than in NFF+, with no significant difference in relation to F-. C:N ratio was higher in NF when comparing with the F+ and F-, but did not differ to NFF-. Average value of N:P ratio was higher in F+, but did not show difference to F-. The Lowland had higher mean values of 15N, P and Ca, lower C:N and N:P ratios, but no significant difference in the concentration of N compared to Montana. When considering the interaction between altitude and nodulation, the average 15NNF was significantly higher in the Lowland, but no difference for F+ was observed between the sites. F- were not observed in the Lowland. The N concentration was lower in NF compared to F+ in the two altitudes, however, between these parameters and in different altitudes, there was no difference. PNF concentrations were higher in the Lowland, but no difference between altitudes for the average PF+ was observed. Ca was higher in Lowland for both NF and for F+. The C:NNF ratio was lower in the Lowland, showing no differences between the sites in F+ plants. N:P ratio in NF was higher in the Lowland, but there was no significant difference in N:PF+. With the data presented the paradox related to N richness in tropical forests and the absence of fixation in this environment continues. It can be conclude because it was the legumes are not fixing, even when comparing the different physical conditions and nutrient availability. However, it was confirmed that legumes have different concentrations of nutrients in their tissues over other species which may interfere with the decomposition of organic matter and in the N cycle of the ecosystem.

Orientadores: Marcos Pereira Marinho Aidar, Rafael Silva Oliveira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-17T23:16:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rosado_BrunoHenriquePimentel_D.pdf: 5546425 bytes, checksum: c44175517f96f35f31d721d7439b5cfa (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O entendimento de como espécies de plantas utilizam água, requer a caracterização dos fatores que afetam o fluxo de água no contínuo solo-planta-atmosfera (SPA). Desta forma, esta tese reúne trabalhos nos quais investiguei como variações no uso de água de espécies arbóreas na Floresta Atlântica estão relacionadas a atributos morfológicos, grau de exposição da copa (EC) e à variação de fatores abióticos em função da altitude na Mata Atlântica. As altitudes estudadas, 100 e 1000 metros de altitude acima do nível do mar, correspondem às Florestas Ombrófila Densa de Terras Baixas (FODTB) e Montana (FODM). A maior radiação solar (RS) e demanda evaporativa do ar (DPV) associada à menor pressão atmosférica na FODM favoreceriam uma maior transpiração, criando situações de maior vulnerabilidade à variação na disponibilidade hídrica. No entanto, não se pode descartar que mesmo espécies que co-ocorrem em um mesmo ambiente podem apresentar diferentes capacidades de regular o uso de água devido ao papel de atributos morfofisiológicos sobre o SPA. Foram estudados alguns dos componentes do contínuo SPA tais como a densidade de comprimento de raízes finas (DCR) e repelência hídrica foliar (RHF), além de medidas diretas de fluxo de água do xilema. Variações em atributos funcionais e seu reflexo no uso de água das espécies se deram em função da EC e da variação dos fatores abióticos conforme aumento da altitude. Maiores DCR e RHF na FODM; regulação da transpiração noturna na FODM além de menores condutâncias totais associadas a atributos morfológicos indicaram ajustes associados ao uso da água. Estes resultados trazem novas contribuições para o entendimento do funcionamento de floresta tropicais chuvosas ao evidenciar que luz e nutrientes não podem ser considerados como os únicos fatores limitantes destes ambientes / Abstract: Understanding how different plant species and / or functional types use water requires characterization of the factors that affect the continuous soil-plant-atmosphere (SPA). This thesis presents a number of studies in which I investigated how changes in water use of tree species in the Atlantic Forest are related to morphological attributes, crown exposure (CE) and the variation of abiotic factors as a function of altitude in the Atlantic. The altitudes studied, 100 and 1000 meters above sea level, correspond to the lowland ombrophilous dense forest (LODF) and Montane (MODF). Potentially, the higher solar radiation, higher vapor pressure déficit and lower atmospheric pressure at the MODF, would drive higher transpiration rates leading to higher vulnerability to variation in water availability in comparison to the LODF. However, we can not disregard that even co-occurring species may show different abilities to regulate water use due to the role of morpho-physiological traits on the SPA. Were studied components that are part of the continuum SPA such as fine root length density (RLD), which indicates efficiency water absorption, leaf water repellency (LWR) and wood density, besides measurements of sap flow. Variations in functional attributes and its reflection on water use species that have were associated to CE and the variation of abiotic factors according to altitude. Higher RLD and LWR at the MODF; regulation of nighttime transpiration at the MODF and trend of lower total conductance in relation to the LODF indicate adjustments associated with the water use. These results provide important contributions to understanding tropical rain forest functioning and indicate that light and nutrients can not be considered as the only limiting factors at these environments / Doutorado / Biologia Vegetal / Doutor em Biologia Vegetal

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-09-05T15:53:23Z No. of bitstreams: 1 juliagaiofurtadodemendonca.pdf: 4297836 bytes, checksum: 611aa9bbd15f00fc16fe7b8ca2925468 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-09-06T11:32:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 juliagaiofurtadodemendonca.pdf: 4297836 bytes, checksum: 611aa9bbd15f00fc16fe7b8ca2925468 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-06T11:32:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 juliagaiofurtadodemendonca.pdf: 4297836 bytes, checksum: 611aa9bbd15f00fc16fe7b8ca2925468 (MD5) Previous issue date: 2017-06-19 / O Parque Estadual da Serra do Papagaio (PESP), situado na porção Meridional da Serra da Mantiqueira, sul de Minas Gerais, representa uma grande extensão de formações vegetacionais altimontanas com altitudes que alcançam 2.350 m. O objetivo deste trabalho foi conhecer a composição florística dos campos de altitude do PESP, suas relações fitogeográficas com outras áreas campestres das regiões Sul e Sudeste do Brasil e analisar a estrutura da vegetação ao longo de um gradiente altitudinal. Expedições mensais de campo foram realizadas entre maio de 2015 e outubro de 2016 para coleta de material botânico e realização dos inventários fitossociológicos. Para avaliar a estrutura da vegetação foi utilizado o método de interceptação em linha, com alocação de nove áreas abrangendo três faixas altitudinais entre 1.650 m e 2.050 m. Para analisar as relações fitogeográficas foram selecionadas 14 localidades do Sul e Sudeste do país. Foram realizadas análises de similaridade quantitativas e qualitativas além do cálculo da diversidade para cada faixa altitudinal para avaliar a formação de grupos relacionados à altitude. O primeiro capítulo traz a composição florística dos campos de altitude do PESP, onde foram encontradas 276 espécies, 159 gêneros e 48 famílias de angiospermas, sendo Asteraceae a família mais rica (58 spp.) e Baccharis o gênero mais representativo (12 spp.). Foram encontradas onze espécies sob algum grau de ameaça e duas espécies endêmicas do PESP. As análises fitogeográficas mostraram uma grande dissimilaridade florística entre as 14 localidades analisadas, indicando que as formações campestres são singulares e demandam atenção especial para a conservação. O segundo capítulo apresenta a distribuição das espécies ao longo de um gradiente altitudinal. Foram encontradas 96 espécies nas linhas amostradas, sendo Poaceae (64,3%), Melastomataceae (11,3%) e Asteraceae (8,7%) as famílias com maiores valores de cobertura. A diversidade de Shannon (H’) para cada altitude apontou um padrão similar na distribuição espacial das espécies, enquanto as análises de similaridade demonstraram um forte agrupamento das áreas localizadas em faixas altitudinais comuns, elucidando a importância da conservação dos campos de altitude para a manutenção da biodiversidade da flora altomontana. / The Parque Estadual da Serra do Papagaio (PESP) is located in the southern portion of Serra da Mantiqueira, south of Minas Gerais and represents a large expanse of altitudinal vegetation formations with altitudes that reach 2.350 m. The aim of this work was to carry out the floristic survey of the PESP altitude fields (campos de altitude), their phytogeographic relationships with other rural areas of Southern and Southeastern regions of Brazil, and to analyze the vegetation structure along an altitudinal gradient. Monthly expeditions were carried out between May 2015 and October 2016 for the collection of botanical material and the realization of phytosociological inventories. The line intercept method was used to evaluate the vegetation structure. Were inventoried nine areas covering three altitudinal ranges between 1.650 m and 2.050 m. In order to analyze the phytogeographic relations, were selected 14 localities of Brazil South and Southeast. Quantitative and qualitative similarities analyzes were carried out. In addition, the diversity index (H') were calculated for each altitudinal range in order to evaluate the formation of groups related to altitude. The first chapter presents the floristic composition of the PESP altitude fields, where 276 species, 159 genera and 48 families of angiosperms were found, with Asteraceae being the richest family (58 spp.) and Baccharis the most representative genus (12 spp.). Eleven species are in some threatness category and two species were considered endemic to the PESP. The phytogeographic analyzes showed a great floristic dissimilarity between the 14 localities analyzed, indicating that the formations are unique and require special attention for conservation. The second chapter presents the distribution of the species along an altitudinal gradient. 96 species were found in the sampled lines, with Poaceae (64.3%), Melastomataceae (11.3%) and Asteraceae (8.7%) being the families with the highest coverage values. The diversity of Shannon (H') for each altitude showed a similar pattern in the spatial distribution of species, while the similarity analyzes demonstrated a strong grouping of the areas located in common altitudinal bands, elucidating the importance of the conservation of altitude fields for the maintenance of the biodiversity of the high altitude flora.

Orientador: Simone Aparecida Vieira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-25T17:16:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 QuimbayoGuzman_LuisCarlos_M.pdf: 9203667 bytes, checksum: c85d0f23d04d1a3983335f8084f81a62 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A madeira morta (MM) é um importante compartimento na dinâmica do Carbono nas florestas tropicais. Neste trabalho foi quantificado o estoque e a produção de MM em áreas de Floresta Ombrófila Densa (FOD) no litoral norte do estado de São Paulo, Brasil, ao longo de um gradiente altitudinal (10 a 1.066 m), onde a temperatura média anual diminui 0,6°C a cada 100 m de altitude. Os objetivos deste trabalho foram: (1) identificar o efeito das condições ambientais no estoque e na produção de MM ao longo do gradiente e (2) verificar o efeito a longo prazo (após 25 anos) da exploração seletiva de madeira no estoque e na produção de MM. O estudo foi desenvolvido em 16 parcelas de 1 ha, distribuídas nas formações vegetais: Restinga (10 m), Terras Baixas (10-100 m), Submontana (100-500 m) e Montana (500-1.066 m). A produção e o estoque de MM caída (Ø ? 2 cm) foram quantificados através do método de linhas de interceptação (anos 2012 e 2013). O estoque de MM em pé foi quantificado por meio de inventário florestal considerando as árvores mortas em pé (DAP ? 4,8 cm) da base de dados do projeto BIOTA Gradiente Funcional/FAPESP (anos 2006, 2008 e 2012). A MM caída foi classificada em 5 categorias, de acordo com seu grau de decomposição e as árvores mortas em pé em 4 categorias. A produção de MM caída foi de 4,21±0,5 Mg ha-1 ano-1 (± erro padrão). Não foi encontrada relação entre produção e altitude. Não houve diferença na produção entre os períodos de maior (4,44±0,7 Mg ha-1 ano-1) e menor (3,99±0,6 Mg ha-1 ano-1) intensidade de chuva (teste t pareado duas caudas; GL=15; t=0,53; p=0,6), nem entre locais explorados e não explorados. O tempo de residência estimado da MM caída foi de 1,5 anos para a madeira fina (Ø de 2 a 10 cm) e de 6 anos para a madeira grossa (Ø > 10 cm). A taxa de decomposição estimada foi 0,67 ano-1 para madeira fina e 0,18 ano-1 para madeira grossa (18% da massa de MM grossa é decomposta por ano). O estoque total de MM (caída + em pé) foi 16,4±1,3 Mg ha-1, 81% corresponde a MM caída (13,3±1,2 Mg ha-1), enquanto só 19% corresponde a MM em pé (3,1±0,3 Mg ha-1). O estoque de MM caída não diferiu entre os anos 2012 (13,3±1,2 Mg ha-1) e 2013 (13,1±1,4 Mg ha-1) (teste t pareado duas caudas; GL=15; t=0,15; p=0,88). A MM equivale de 4% a 10% da biomassa viva acima do solo. O estoque médio de Carbono na MM foi de 7,5±0,6 Mg C ha-1. No ano 2013, o estoque de MM aumentou com a altitude (regressão linear; R2=0,3; p=0,02). O estoque de MM foi 7,1±0,9 Mg ha-1 na formação Restinga; e aumentou gradativamente até 22,1±1,4 Mg ha-1 na formação Montana, a 1.050 m de altitude, o que confirmou a hipótese de que as condições climáticas têm influência no estoque de MM, encontrando-se mais MM nos locais mais frios e menos chuvosos. Não houve diferença no estoque de MM entre locais explorados e não explorados. Conclui-se que a relação positiva entre altitude e estoque de MM é determinada principalmente pela diminuição da temperatura do solo com a altitude / Abstract: Deadwood (DW) is an important component of carbon dynamics in tropical forests. In this work, DW stocks and production were quantified along an altitudinal gradient (10 to 1066 m) in an Ombrophilous Dense Atlantic Forest. Along the gradient, the mean annual temperature decreases 0.6°C with every increase of 100 m in altitude. The objectives were: (1) to identify the effect of environmental conditions on DW stocks and production along the gradient, and (2) to verify the long term effect (after 25 years) of selective wood harvesting on DW stocks and production. The study was carried out in 16 plots (1 ha each), distributed in four vegetal formations: Restinga (10 m), Low lands (10-100 m), Submontane (100-500 m) and Montane (500-1066 m). Fallen DW stocks and production (Ø ? 2 cm) were quantified using line intercept sampling (years 2012 and 2013). Standing DW stocks were quantified via forest inventory, considering all standing dead trees (DBH ? 4.8 cm) from BIOTA Gradiente Funcional/FAPESP project database (years 2006, 2008 and 2012). Fallen DW was classified into five classes according to its decomposition state, and standing DW into four classes. Fallen DW production was 4.21±0.5 Mg ha-1 yr-1 (± standard error). No relationship between production and altitude was found. There was no difference in DW production between periods of high (4.44±0.7 Mg ha-1 yr-1) and low (3.99±0.6 Mg ha-1 yr-1) rain intensities (two tailed paired t-test; DF=15; t=0.53; p=0.6), or between harvested and pristine areas. Estimated residence time was 1.5 years for fine fallen DW (Ø between 2 and 10 cm) and 6 years for coarse fallen DW (Ø > 10 cm). Estimated decay rate was 0.67 yr-1 for fine and 0.18 yr-1 for coarse fallen DW (18% of coarse fallen DW is decomposed per year). Total DW stocks (fallen + standing) were 16.4 ±1.3 Mg ha-1, 81% corresponds to fallen DW (13.3±1.2 Mg ha-1), while only 19% corresponds to standing DW (3.1±0.3 Mg ha-1). Fallen DW stocks didn¿t change between years 2012 (13.3±1.2 Mg ha-1) and 2013 (13.1±1.4 Mg ha-1) (two tailed paired t-test; DF=15; t=0.15; p=0.88). DW equals 4% to 10% of aboveground live biomass stocks. Mean carbon stocks in DW were 7.5±0.6 Mg C ha-1. In 2013, DW stocks increased with altitude (linear regression; R2=0.3; p=0.02). DW stocks were 7.1±0.9 Mg ha-1 in the Restinga formation, and gradually increased to 22.1±1.4 Mg ha-1 in the Montane formation, which confirmed the initial hypothesis of climatic conditions influencing DW stocks, given that colder and less rainy areas presented more DW. There was no difference in DW stocks between harvested and pristine areas. It was concluded that the positive relationship between DW stocks and altitude is mainly determined by decrease in soil temperature with altitude / Mestrado / Ecologia / Mestre em Ecologia

Orientadores: Luiza Sumiko Kinoshita, Denise Pinheiro da Costa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-19T22:58:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_NiveaDiasdos_D.pdf: 9038224 bytes, checksum: 196daeb0bc2f74260e8561af7f7697f4 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A fim de compreendermos a influência da altitude sobre as comunidades briófitas, realizamos o estudo da brioflora de seis cinturões altitudinais (10 m, 50 m, 400 m, 800 m, 950 m e 1170 m) no Parque Estadual da Serra do Mar, litoral norte do estado de São Paulo. Nossos objetivos foram descrever e analisar os padrões de distribuição espacial das espécies em diferentes escalas ao longo do gradiente altitudinal da Floresta Atlântica do sudeste do Brasil e entender a influência de processos determinísticos e estocásticos na configuração desses padrões. Num contexto global, confirmamos a hipótese de que briófitas de áreas de baixada apresentam padrões fitogeográficos mais amplos do que aquelas de áreas montanas e que a razão de endemismo apresenta correlação positiva com a altitude. Em termos regionais, encontramos uma distribuição determinística da flora de hepáticas no sudeste do Brasil, onde variáveis geoclimáticas explicam mais de 50% da distribuição das espécies. Dentre os principais filtros abióticos estão altitude, temperatura e precipitação. Verificamos ainda que filtros abióticos locais (abertura do dossel e rochosidade) atuam sobre a distribuição das briófitas das fitofisionomias de Floresta de Restinga e Terras Baixas de Ubatuba e que atributos da comunidade permitem uma diferenciação dessas áreas em termos de paisagem. Apesar disso, do ponto de vista regional, essas áreas apresentam mais afinidades florísticas entre si do que com outras áreas de Floresta Atlântica costeira do Brasil. Finalmente, constatamos que mesmo a pequena variação altitudinal da Serra do Mar na área estudada (0-1170 m de altitude) é capaz de gerar efeitos sobre atributos das comunidades e espécies de briófitas. Encontramos um gradiente florístico ao longo do gradiente de altitude, onde os cinturões altitudinais agruparam-se pelas fitofisionomias da Floresta Atlântica, confirmando a classificação de vegetação do IBGE. Atributos como razão de endemismo, padrão fitogeográfico e sistema sexual das espécies apresentaram variações significativas com o aumento da altitude. As briófitas apresentaram uma distribuição determinística em todas as escalas estudadas, o que reforça a idéia de que o nicho é um importante processo de montagem de suas comunidades / Abstract: In order to understand the influence of altitude on bryophyte communities, we studied the bryoflora from six altitudinal belts (10 m, 50 m, 400 m, 800 m, 950 I 1,170 m) in Serra do Mar State Park in the north coast of the state of São Paulo. Our aims were to describe and analyze the spatial distribution of species at different scales along the altitudinal gradient across the Atlantic Forest of Southeastern Brazil and to understand the influence of deterministic and stochastic processes in shaping these patterns. In a global context, we confirm the hypothesis that bryophytes from lowland forests have phytogeographic patterns wider than those of montane areas and that the endemism ratio have positive correlation with altitude. In regional scale, we found a deterministic distribution of the liverwort's flora in Southeastern Brazil, where geoclimatic variables explain more than 50% of the species distribution. The main abiotic filters are altitude, temperature and precipitation. We still found that local abiotic filters (canopy openness and the presence of rocks) act on the bryophyte distribution from the Restinga Forest and Lowlands of Ubatuba and that community traits allow a differentiation of these areas in terms of landscape. Nevertheless, at the regional point of view, these areas have more floristic affinities among themselves than with other coastal areas of the Atlantic Forest of Brazil. Finally, we noted that even a small altitudinal range of the Serra do Mar in the study area (0-1170 m altitude) is able to generate effects on the traits of communities and species of bryophytes. We found a floristic gradient along the altitudinal gradient, where the altitudinal belts were grouped by Atlantic Forest vegetation types, confirming the classification of vegetation of the IBGE. Traits such as endemism rate, phytogeographical patterns and sexual system of the species showed significant variations with increasing altitude. The bryophytes showed a deterministic distribution at all scales studied, which reinforces the idea that the niche is an important process of assembly for their communities / Doutorado / Biologia Vegetal / Doutor em Biologia Vegetal

Orientador: Carlos Alfredo Joly / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-20T14:31:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cavalin_PedroOrtman_D.pdf: 3253505 bytes, checksum: 2c0255c7d1c447ec6f4badb5c03b3993 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Um grande número de espécies co-ocorre em florestas tropicais. Diferenciação de nicho e processos estocásticos são invocados como mecanismos que possibilitam essa coexistência de espécies. Recentemente, métodos filogeneticamente explícitos ou com base em atributos funcionais (considerados bons indicadores de nicho de regeneração, história de vida e tolerância ambiental) vem sendo usados para analisar tais mecanismos. No presente trabalho, estudei comunidades de espécies lenhosas no sub-bosque ao longo de um gradiente de altitude na Floresta Ombrófila Densa (FOD) Atlântica no Parque Estadual da Serra do Mar, SP, tentando relacionar a estrutura de comunidades com variáveis ambientais, e se tais relações variam de acordo com a altitude. Analisamos a estrutura filogenética em três sítios localizados em diferentes cotas altitudinais (FOD de Terras Baixas, 70 m; FOD Submontana, 370 m; FOD Montana, 1070 m). Em nenhum dos sítios foi observada estruturação filogenética, tampouco relações da estrutura filogenética com variáveis ambientais. Em seguida, analisamos a estrutura de comunidade baseada em atributos funcionais. Apesar de haver correlações entre atributos funcionais e variáveis ambientais no nível das espécies, as comunidades não apresentaram estrutura significativamente diferente do esperado pelo acaso, embora o conjunto de espécies comuns tenha apresentado boa correlação entre atributos funcionais e variáveis ambientais. Por fim, analisamos como a estrutura de comunidades, baseada em atributos funcionais, em um sítio (FOD Submontana) varia entre coortes de plantas de diferentes tamanhos. Em geral, plantas de menor tamanho são mais similares entre si do que o esperado pelo acaso, enquanto que plantas de maior tamanho não diferem do esperado pelo acaso. Quando árvores de dossel são analisadas em separado, nenhuma das classes de tamanho difere do esperado pelo acaso. Mortalidade causada pela abundância de vizinhos, e independente de suas identidades, pode ser responsável pela ausência de mudança na estrutura da comunidade baseada em atributos ao longo das coortes. Discutimos a ausência de variação na estruturação das comunidades ao longo do gradiente de altitude na FOD Atlântica, levando em consideração as características do mesmo, e propomos estratégias para o melhor entendimento da dinâmica dessas comunidades / Abstract: A large number of species co-occur in tropical forests. Niche differentiation and stochastic processes are commonly invoked to explain species co-occurrence. Recently, phylogenetically explicit or traitbased (functional traits are considered to be good proxies for regeneration niche, life history, and environmental tolerance) methods have been used to assess these mechanisms. In the present study, We have surveyed understory woody species communities along an altitudinal gradient on the Atlantic Dense Ombrophilous Forest at the Serra do Mar State Park, São Paulo State, Brazil, analyzing the relationships between community structure and environmental variables, and how these relationships vary along the gradient. Community phylogenetic structure was assessed in three sites differing in altitude (Lowland, 70 m; Lower Montane, 370 m; Montane, 1070 m). No phylogenetic structure was found in any site, nor correlations between phylogenetic structure and environmental variables. We then analyzed trait-based community structure. We observed no community structure, even though there were significant correlations between functional traits and environmental variables at specieslevel on a set of frequent species. Finally, we assessed how trait-based community structure varied between plant cohorts of differing sizes. In general, smaller plants were functionally more similar to each other than expected by chance, while larger plants showed no significant structuring. When only canopy trees are separately analyzed, no size-class cohort differs from the random expectation. This lack of change in structuring among cohorts may be due to mortality caused by neighboring stem density, irrespective of species identity. We then discuss the absence of community phylogenetic and functional structuring of understory woody plants communities along the altitudinal gradient on the Atlantic Forest, taking into account its peculiarities, and propose strategies that could advance the understanding of these communities' dynamics / Doutorado / Biologia Vegetal / Doutor em Biologia Vegetal

Orientador: Vera Nisaka Solferini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-22T01:41:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ramos_RafaelFlora_M.pdf: 2299855 bytes, checksum: 943dfb31cd7db5f4dcc0508ca7f17c91 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Euterpe edulis é uma palmeira tropical ameaçada de extinção que no passado era abundante na Mata Atlântica, desde a planície costeira até 1.000 metros acima do nível do mar. O objetivo deste estudo foi avaliar a diversidade e a estrutura genética em populações naturais de E. edulis distribuídas em diferentes altitudes dentro de um contínuo florestal. O estudo foi conduzido em uma área de proteção ambiental da Serra do Mar, no litoral norte do estado de São Paulo, onde foram amostrados 300 adultos em seis localidades, denominadas subpopulações. Cada indivíduo foi genotipado com sete locos microssatélite. O número total de alelos foi alto (140) e o número médio de alelos não variou entre as subpopulações. A heterozigosidade total esperada foi de 0,867, variando entre 0,782 e 0,859 entre subpopulações. O índice de fixação foi baixo para todas as subpopulações, concordando com o sistema de reprodução cruzada da espécie. A estruturação espacial genética foi ausente ou muito baixa nas subpopulações analisadas separadamente ou agrupadas. A estrutura genética foi alta (?' = 0,26) considerando a distância máxima de 32 km entre as subpopulações amostradas. Foram definidos quatro grupos genéticos mais prováveis de acordo com o teste de atribuição dos indivíduos, e cinco grupos de acordo com a AMOVA (Análise de Variância Molecular). O teste de Mantel parcial correlacionou à estrutura genética entre pares de subpopulações com a distância geográfica (r = 0,8; p < 0,05) e ainda com a diferença altitudinal excluído o efeito da distância geográfica (r = 0,5; p < 0,05). Se estas diferenças são causadas pelo fluxo gênico reduzido ou por adaptações locais ainda precisa ser testado em estudos futuros. Este padrão de diferenciação genética em distâncias reduzidas é inesperado dentro de um contínuo florestal, destacando a importância de abordagens em pequena escala para a compreensão das dinâmicas complexas nos sistemas tropicais / Abstract: Euterpe edulis is an endangered tropical palm, once abundant throughout the Atlantic Forest from the coastal plain up to 1000 meters above sea level. The main purpose of this study was to evaluate the genetic diversity and structure in natural populations of E. edulis distributed in different altitudes within a continuous forest. The study was conducted in a protected area of Serra do Mar, at the north coast of São Paulo State, where we sampled 300 adults from six locations. Each individual was genotyped with seven microsatellite loci. The total allele number was high (140) and the mean allele number did not vary between samples. The total expected heterozygosity was 0.867, ranging from 0.782 to 0.859 among samples. The inbreeding coefficient was low in all samples, in accordance with the outcrossing breeding system. The spatial genetic structure was absent or weak at populations analyzed individually or grouped. The genetic structure was high (?' = 0.26) considering that the maximum distance of 32 km between samples. Four most likely genetic groups were defined according to the assignment test, and five groups according to AMOVA (Analysis of Molecular Variance). A partial Mantel test correlated the pairwise genetic structure with the geographical distance (r = 0.8; p < 0.05) and also with the pairwise altitudinal differences without the effect of the geographic distances (r = 0.5; p < 0.05). Whether those differences are mainly due to reduced gene flow or to local adaptation remains to be tested in future studies. This pattern of genetic differentiation at short distances is unexpected within a continuous rainforest, highlighting the importance of small scale approaches to understanding the complex dynamics of tropical systems / Mestrado / Ecologia / Mestre em Ecologia

Les deux sous-espèces annuelles de téosinte qui sont les plus proches parents sauvages du maïs sont d’excellents systèmes pour étudier l’adaptation locale car leur distribution couvre un large éventail de conditions environnementales. Zea mays ssp. parviglumis est distribuée dans un habitat chaud et mésique en dessous de 1800 m d’altitude, tandis que Zea mays ssp. mexicana prospère dans des conditions sèches et fraîches à des altitudes plus élevées. Nous avons combiné des approches d’écologie inverse et de génétique association afin d’identifier les déterminants de l'adaptation locale chez ces téosintes. A partir de données de séquençage haut débit (HTS) de six populations comprenant des populations de basses et hautes altitudes, une étude précédente a identifié un sous-ensemble de 171 polymorphismes nucléotidiques (SNP candidats) présentant des signaux de sélection. Nous avons utilisé ces SNP candidats pour tester l'association entre la variation génotypique et phénotypique de 18 caractères. Notre panel d’association était constitué de 1663 plantes provenant de graines de 11 populations échantillonnées le long de deux gradients d’altitude. Il a été évalué deux années consécutives dans deux jardins communs. Nous avons contrôlé sa structure neutre en utilisant 18 marqueurs microsatellites. La variation phénotypique a révélé l’existence d'un syndrome altitudinal composé de dix caractères. Nous avons ainsi observé une augmentation de la précocité de floraison, une diminution de la production de talles et de la densité en stomates des feuilles ainsi qu’une augmentation de la taille, de la longueur et du poids des grains avec l’élévation croissante du site de collecte des populations. Ce syndrome a évolué malgré des flux de gènes détectables entre populations. Nous avons montré que le pourcentage de SNP candidats associés aux différents caractères dépend de la prise en compte de la structure neutre soit en cinq groupes génétiques (71,7%), soit en onze populations (11,5%), indiquant une stratification complexe. Nous avons testé les corrélations entre les variables environnementales et les fréquences alléliques des SNP candidats sur 28 populations. Nous avons trouvé un enrichissement à la fois pour les SNP présentant des associations phénotypiques et les SNP présentant des corrélations environnementales dans trois larges inversions chromosomiques, confirmant leur rôle dans l'adaptation locale. Pour explorer la contribution de la variation structurale à l'évolution adaptative, nous nous sommes concentrés sur le contenu en éléments transposables (ET) des six populations séquencées (HTS). Ces éléments constituent environ 85% du génome du maïs et contribuent à sa variabilité fonctionnelle. Nous avons effectué la première description populationnelle des ET chez les téosintes pour deux catégories d'insertions, celles présentes et celles absentes du génome de référence du maïs. Nous avons ensuite recherché des polymorphismes liés aux ET présentant des fréquences alléliques contrastées entre populations de basse et de haute altitude. Nous avons identifié un sous-ensemble d'insertions candidates. Enfin, nous avons génotypé, dans un panel d'association, des insertions d’ET connues pour avoir contribué à l'évolution phénotypique du maïs. Contrairement à ce qui a été observé chez le maïs, certaines de ces insertions n'ont montré aucun effet phénotypique chez les téosintes, ce qui suggère que leur effet dépend du fond génétique. Notre étude apporte de nouvelles connaissances sur l’adaptation altitudinale chez les plantes. Elle ouvre la discussion sur les défis soulevés par l'utilisation (1) d'outils de génomique des populations pour identifier la variation adaptative, (2) de populations naturelles en génétique d’association, et (1) de ressources génétiques sauvages pour l'amélioration des espèces cultivées. / Annual teosintes, the closest wild relatives of maize, are ideal systems to study local adaptation because their distribution spans a wide range of environmental conditions. Zea mays ssp. parviglumis is distributed in warm and mesic conditions below 1800 m, while Zea mays ssp. mexicana thrives in dry and cool conditions at higher altitudes. We combined reverse ecology and association mapping to mine the determinants of local adaptation in annual teosintes. Based on high throughput sequencing (HTS) data from six populations encompassing lowland and highland populations growing along two elevation gradients, a previous study has identified candidate regions displaying signals of selection. Within those regions a subset of 171 candidate single nucleotide polymorphisms (SNPs) was selected to test their association to phenotypic variation at 18 traits. Our association panel encompassed 1663 plants from seeds collected from eleven populations sampled along the elevation gradients. We benefit from phenotypic characterization of all the plants in two common gardens located at mid-altitude for two years. In addition, we controlled for neutral structure of the association panel using 18 microsatellite markers. Phenotypic variation revealed the components of an altitudinal “syndrome” constituted of ten traits evolving under spatially-varying selection. Plants flowered earlier, produced less tillers, displayed lower stomata density and carried larger, longer and heavier grains with increasing elevation of population collection site. This syndrome evolved in spite of detectable gene flow among populations. The percentage of candidate SNPs associated with traits largely depended on whether we corrected for five genetic groups (71.7%) or eleven populations (11.5%), thereby indicating a complex stratification in our association panel. We analyzed correlations between environmental variables and allele frequencies of candidate SNPs on a larger set of 28 populations. We found enrichment for SNPs displaying phenotypic associations and environmental correlations in three Mb-scale chromosomal inversions, confirming the role of these inversions in local adaptation. To further explore the contribution of structural variation to adaptive evolution, we focused on transposable element (TE) content of the HTS populations. TEs constitute ~85% of the maize genome and contribute to its functional variability via gene inactivation and modulation of gene expression. We performed the first population-level description of TEs in teosintes for two categories of insertions, those present and those absent from the maize reference genome. We next searched for TE polymorphisms with contrasted allele frequencies between lowland and highland populations. We pinpointed a subset of adaptive candidate insertions. Finally, we genotyped in our association panel TE insertions known to have contributed to maize phenotypic evolution. In contrast to what was found in maize, some of these insertions displayed no measurable phenotypic effects in teosintes, suggesting that their effect depends on the genetic background. Altogether our study brings new insights into plant altitudinal adaptation. It opens discussions on the challenges raised by the use (1) of population genomic tools to discover adaptive variation, (2) of natural populations in association mapping, and (1) of wild genetic resources in crop breeding.

Depuis les 100 dernières années, la température de la Terre a fortement augmenté en raison des changements climatiques. Par exemple, le sud du Québec a connu des anomalies d’environ +1,2 °C depuis 1970. Or, deux conséquences possibles d’une telle augmentation de température sont (i) le déplacement des distributions géographiques des espèces vers des latitudes ou altitudes plus froides, et (2) une modification des communautés favorisant les espèces adaptées au chaud. À l’été 2012, l’inventaire floristique effectué par Gilles Marcotte et Miroslav Grandtner en 1970 a été reproduit dans le Parc du Mont-Mégantic. Ce site d’étude se distingue par un fort gradient altitudinal et une transition abrupte entre la forêt de feuillus et la forêt boréale, ce qui en fait un site propice à l’étude des questions reliées au climat. Ainsi, 48 parcelles de 0,1 et 0,2 acres (~400 et 800 m2) ont été inventoriées à 42 ans d’intervalle sur l’ensemble du parc. Ce mémoire vise donc à déterminer s’il y a eu des changements dans les communautés végétales du Mont-Mégantic, et si oui, si ces changements vont dans la direction prédite par le réchauffement climatique. Les résultats suggèrent un effet visible du réchauffement climatique puisque les espèces se sont en moyenne déplacées vers le sommet de façon notable, toutes strates confondues (8,5 ± 1,6 m par décennie). De plus, cette augmentation de l’altitude moyenne des espèces est cohérente avec une augmentation des Community Temperature Indices (CTI) et des Community Moisture Indices (CMI) des parcelles (0,2 ± 0,1 °C et -0,13 ± 0,05 unités arbitraires d’humidité, respectivement, en 42 ans), suggérant une représentation légèrement accrue des espèces adaptées au chaud et au sec. Ces résultats sont cohérents avec le réchauffement régional observé, puisque celui-ci peut réduire la disponibilité de l’eau. Par contre, un rôle potentiel du changement de régime de lumière a été mis en évidence, particulièrement pour les herbacées, qui sembleraient affectées par une ouverture accrue de la canopée par rapport à 1970. Finalement, considérant que la variation spatiale des CTI est équivalente au gradiant adiabatique de température (-0,55 °C/100 m d’altitude), nos résultats indiquent que les espèces végétales du Mont-Mégantic subissent probablement un retard les empêchant de se déplacer de manière à suivre l’augmentation de température observée. Les conclusions de ce mémoire soulignent que le réchauffement climatique peut mener à des changements visibles dans les communautés végétales, et ce, même lorsque ces communautés sont relativement bien protégées.

Los oasis de neblinas, localmente denominados lomas, son parches ecológicos que se distribuyen entre los 6° a 30° de Latitud Sur, en la costa desértica de Perú y Chile, y constituyen ecosistemas frágiles. El área de estudio se localizó entre los distritos de Villa María del Triunfo y Pachacamac (Lima – Perú), en el sector de Atocongo, entre las coordenadas UTM 293372 y 294615 Easting; 8650536 y 8649292 Northing, que incluyen las lomas de Puquio, Lúcumo, Quebrada Verde y Guayabo. Se realizó un análisis directo de gradientes, siguiendo la aproximación original de Robert Whittaker. La investigación fue retrospectiva. Se empleó inventarios de vegetación del 2000, 2001, 2002, 2007 y 2011 e imágenes SPOT, de 20 m de resolución espacial, del 30 de noviembre de 1998; IKONOS, del 10 de marzo del 2002, de 1 m de resolución espacial; ASTER, del 03 de marzo del 2001, de 15 m de resolución; WORLD VIEW, del 10 de marzo del año 2011, de 0.5 m de resolución espacial. En el análisis exploratorio se comprobó que los datos no eran normales, presentaban anisotropía y en algunos casos autocorrelación espacial. Se optó por aplicar los modelos lineales generalizados y modelos aditivos generalizados para el análisis directo de gradientes. El estudio comprobó la existencia de una relación positiva lineal entre la cobertura vegetal como variable explicativa versus el NDVI (normalized difference vegetation index) como variable dependiente. Así también, comprobó la existencia de relaciones lineales y unimodales entre la altitud como variable explicativa versus la cobertura vegetal como variable dependiente; y entre la altitud como variable explicativa versus el NDVI como variable dependiente. Los valores de devianza, AIC (criterio de información de Akaike) y el p-valor fueron muy variables. No todos los análisis estuvieron cercanos al ideal. Para el caso de la influencia de la altitud se esperaba una alta devianza, p-valor menor que 0.05, un AIC bajo, ser cuadrático, con distribución gamma, función de enlace logarítmica y forma unimodal. La estacionalidad climática y la orientación de cada quebrada hacia los vientos explican en gran parte la variabilidad de los modelos obtenidos. Las isolíneas de NDVI mostraron núcleos de valores más elevados, sobre el cual concéntricamente se 23 van organizando las isolíneas. Siempre que el set de muestras intercepte un núcleo de valores altos se tendrá un comportamiento unimodal, caso contrario el comportamiento tenderá a ser lineal.