Este estudo analisou variações mensais na dinâmica populacional, biomassa aérea, taxas de crescimento e produção primária de Zizaniopsis bonariensis, uma macrófita aquática emergente, no Sistema Hidrológico do Taim, RS, durante o ano de 2004. Indivíduos fotossinteticamente ativos tiveram todas suas folhas etiquetadas, quantificações de incrementos em biomassa foram determinadas de modo não destrutivo através de quadros experimentais “in situ”. Variáveis alométricas foliares como comprimento de tecido clorofilado e senescente e diâmetro basal de centenas de indivíduos foram mensuradas em campo e convertidas em biomassa através da regressão da área da superfície foliar contra biomassa. Devido à emergência contínua de indivíduos de Z.bonariensis durante todo o ano, coortes mensais foram recrutadas e monitoradas. Variações na biomassa desta espécie também foram avaliadas de modo destrutivo através de blocos de colheita. Os dados obtidos foram utilizados para calcular a Produção Primária Aérea Anual (PPAA) com base em nove métodos de estimativa: Pico Anual de Biomassa; Pico Anual de Biomassa modificado; Milner & Hughes (IBP); Smalley; Valiela et al; Curva de Allen; Soma dos Máximos de Biomassa; Soma de Incrementos e Crescimento Instantâneo. A taxa media mensal de emergência de brotos foi de 11,7ind m-2, sem evidências de pulsos de emergência em função de mudanças sazonais. A densidade média foi de 48 ind m-2. A longevidade das coortes foi estimada em 10,5 meses, e taxa de mortalidade aumentou após o período reprodutivo, sugerindo preliminarmente influência da sazonalidade sobre estas variáveis A biomassa média das coortes aumentou durante o período reprodutivo, demonstrando alto investimento reprodutivo, sendo o maior valor registrado em outubro, 39,96 gPS m-2, pela coorte de janeiro. A taxa de crescimento relativo se mostrou maior durante o primeiro mês após emergência entre todas as coortes, 0,048 g PSm-2d-1. A biomassa clorofilada dos quadros experimentais decresceu no inverno, voltando a aumentar durante a primavera. A PPAA foi estimada em 2870 gPS m-2. Dos métodos utilizados, apenas o método de Milner & Hughes (não-destrutivo) se mostrou adequado, enquanto os baseados em dados de colheita (destrutivo) subestimaram a produção real de Z. bonariensis.

Como parte de um estudo das interações ecológicas da espécie Ctenomys flamarioni, popularmente conhecido como Tuco-tuco-das-dunas, uma população que habita o sistema de dunas da planície costeira sul do Rio Grande do Sul foi estudada em um programa de captura-marcação-recaptura sazonal durante dois anos consecutivos (2004/2005). As informações espaciais são uma das metas mais importantes para predizer as necessidades de habitat e a dinâmica populacional de uma dada espécie. O gênero Ctenomys é conhecido como sendo de baixa vagilidade, por causa de sua morfologia, do consumo energético em cavar novos túneis e da exposição aos predadores que aumenta em seus deslocamentos acima do solo. Os resultados deste trabalho mostram que esta é uma espécie de roedor de vida longa (pelo menos quatro anos), apresentando um crescimento rápido nos primeiros dois anos de vida. Depois do segundo ano, machos e fêmeas começam a apresentar marcado dimorfismo sexual para massa corpórea, largura dos incisivos e comprimento total do corpo. A variação do peso não tem diferença significativa entre estações do ano para animais adultos. A espécie é solitária, com adultos vivendo em seus próprios túneis e filhotes vivendo com suas mães por um período curto de tempo. A espécie apresenta um ciclo reprodutivo bem marcado, com cópulas no inverno, nascimentos na primavera e no verão, ausência de atividade sexual no outono, com um possível estro pós-parto e prenhês no verão. As análises populacionais mostram que ocorreu uma importante flutuação entre os dois anos de estudo, que existe uma alta mortalidade de jovens, uma baixa densidade, uma proporção sexual balanceada para adultos e para filhotes, uma natalidade moderada, seguida por uma grande mortalidade de filhotes, levando a uma população predominante de adultos. Estes resultados concordam com o que é encontrado para outras espécies do gênero mas apresenta números menores, em geral. A análise espacial fornece importantes informações como um movimento inesperado entre adultos e uma dispersão desviada entre a população jovem, ausência de diferença significativa na área de vida entre machos e fêmeas adultos, uma distribuição uniforme dos indivíduos no habitat e nenhuma organização social entre vizinhos. Mais ainda, a dispersão é analisada nos movimentos entre estações e existe uma marcada diferença mostrando que os dispersores são as fêmeas adultas e os machos não adultos, que deslocam-se entre o verão e a primavera. Os resultados são discutidos em comparação com outros roedores subterrâneos e as informações podem ser utilizadas para saber as necessidades da espécie. O ciclo reprodutivo apresentado mais a dinâmica populacional observada, associados a um ambiente instável onde a espécie habita levam-na a uma situação de baixa resistência e baixa resiliência, tornando-a um importante objeto para a conservação. / As a part of a study on the ecological interactions of the species Ctenomys flamarioni, commonly known as tuco-tuco-das-dunas, a natural population inhabiting the dunes system in the south coast of Rio Grande do Sul/Brazil was live-trapped, in a seasonal capture-mark-release program made over two consecutive years (2004/2005). Spatial relations are one of the most important goal to predict habitat necessities and the population dynamic of a given species. The genus Ctenomys is known as a low vagility group of species, due to their morphology, energetic consumption in excavating new burrows and predators exposition aboveground. The results shown that this is a long living small rodent (at least four years old), having an increased growth time in the first two years post partum. After the second year old, males and females starts to present a markedly sexual dimorphism for body mass, incisives large and total length. Body mass variation have no significant differences among seasons for adult tuco-tucos. The species is a solitary one, with adult animals leaving on their own burrows and pups leaving with their mothers for a restricted time. A markedly reproduction cycle is presented by copula in winter, births on spring and summer and no activity just in autumn, with a possible post-partum estrum and pregnancy in summer. The populations analysis provides that occurred an important fluctuation between the two years, a high mortality over the young population, poor density in space, a balanced sex ratio over and a moderate natality followed by a great mortality of young, leading to an predominant adult population. These results agree with what is found for the genus, but the numbers seems to be less in general. The spatial analysis provides important information like unexpected movements among adults and biased dispersal between young, non significantly differences between male/female home-range, an uniform distribution of individuals in the habitat and no significantly social spacing or space relation among neighbors. Moreover, dispersal is analyzed in the movements among seasons and a markedly difference is found for adult females and non-adult males. Results are discussed in comparison with another subterranean mammals and the data could be used for information about the necessities of the species. The reproductive cycle plus the population dynamics, the instable environment that the species inhabits leads to a low resilience and resistance of the species, turning them on an important conservation focus.

Avaliaram-se aspectos da dinâmica populacional do minador-doscitros, Phyllocnistis citrella (Lep.: Gracillariidae), e de seus parasitóides, por amostragens quinzenais, de julho/2003 a junho/2005, em dois pomares sob manejo orgânico, um de tangerineira ‘Montenegrina’ (Citrus deliciosa) e outro do tangoreiro ‘Murcott’ (C. sinensis x C. reticulata), em Montenegro (29°37’51” S, 51°28’10” W), RS. Em cada ocasião de amostragem, em 24 plantas sorteadas, examinaram-se todas as folhas contendo câmaras pupais do minador. Em laboratório, a porção da folha com a câmara foi individualizada em tubos de ensaio, mantidos em câmara climatizada até a emergência dos parasitóides ou de P. citrella. De julho/2004 a junho/2005, também coletaram-se oito brotos/planta, de 12 plantas de cada pomar e instalou-se 12 armadilhas/pomar para captura de adultos do minador. Dos brotos registrou-se o número de folhas, minas, ovos, lagartas e pupas de P. citrella e de parasitóides. Estimou-se, nos dois anos, o número de brotos das copas das plantas. O padrão de colonização e uso do recurso pelo minador foi semelhante nos pomares. No verão e outono, verificaram-se as maiores densidades de minas, ovos, lagartas e pupas de P. citrella. O número médio de adultos e imaturos de P. citrella foi semelhante entre as variedades. Registraram-se os parasitóides Ageniaspis citricola, Cirrospilus neotropicus, Cirrospilus floridensis, Elasmus sp. 1 e Chrysocharis vonones. A diversidade de parasitóides foi semelhante entre as variedades e diferente entre os anos. Cerca de 60% da brotação anual escapa do ataque do minador. A temperatura máxima teve maior influência sobre o minador e os parasitóides, mas após o estabelecimento, P. citrella também apresenta correlação com os fluxos de brotação. O parasitismo sobre P. citrella foi de 23,3% em ‘Montenegrina’ e 24,9% em ‘Murcott’. Os períodos de estiagens durante o trabalho, podem ter influenciado as populações do minador e de parasitóides. / Aspects of population dynamics of Phyllocnistis citrella (Lep.: Gracillariidae) the citrus-leaf-miner and its parasitoids were evaluated through fortnightly samplings from July/2003 to June/2005 in two orchards organically managed: one of tangerine cultivar Montenegrina (Citrus deliciosa) and the other of tangor Murcott (C. sinensis x C. reticulata), in Montenegro (29°37’51” S, 51°28’10” W), RS. At each sampling occasion, in 24 randomly selected trees, all leaves containing the leaf-miner pupal chambers were examined. In laboratory, the leaf portion containing the miner pupal chamber was individualized in a glass tube and kept in controlled conditions until the emergence of parasitoids or P. citrella. From July/2004 to June/2005, eight shoots per plant were collected from 12 plants in each orchard and 12 interception traps/orchard were installed to capture adults of P. citrella. The number of leaves, miners, eggs, larvae and pupae of P. citrella and parasitoids were registered in each shoot. The number of shoots per plant canopy was estimated in the two years. The colonization pattern and resource usage by the miner was similar in both orchards. The highest densities of mines, eggs, larvae and pupae of P. citrella were verified at summer and autumn. The average number of adults and immatures of P. citrella was similar among the cultivars. The parasitoids Ageniaspis citricola, Cirrospilus neotropicus, Cirrospilus floridensis, Elasmus sp. 1 e Chrysocharis vonones were registered. The parasitoids diversity was similar among the cultivars and different among years. About 60% of the annual flushing scape from leaf-miner attack. The maximum temperature had a greatest influence on the citrus-leaf-miner and its parasitoids, but after its establishment, the P. citrella shows correlation with the flushings. The parasitism attained 23,3% in Montenegrina and 24,9% in Murcott. The droughty periods along the study could be influenced the populations of the miner and parasitoids

Mosaicos de áreas úmidas fornecem hábitats para uma ampla gama de espécies de aves, que raramente se distribuem uniformemente dentro das mesmas. O cenário mundial atual do estudo de aves em áreas úmidas deixa bem claro que as metodologias para estudos quantitativos de aves em áreas úmidas ainda estão sendo criadas ou aperfeiçoadas. O mosaico formado pelas áreas úmidas do Banhado dos Pachecos é de reconhecida importância para a conservação de aves aquáticas, constituindo-se numa área ideal para estudos da avifauna. A presente dissertação tem como objetivo avaliar a estrutura espacial e sazonal da avifauna do Banhado dos Pachecos, tecer considerações sobre a conservação das aves aquáticas sob uma perspectiva de paisagem e testar a viabilidade de se utilizar amostragens matinais e vespertinas para análises de distribuição e abundância da avifauna. O Banhado dos Pachecos, juntamente com o Banhado Grande, formam o Sistema Banhado Grande. A amostragem da avifauna foi conduzida através de levantamentos qualitativos e quantitativos de modo a cobrir quatro estações climáticas: verão, outono, inverno e primavera. As amostragens qualitativas foram realizadas através de deslocamentos ad libitum entre e durante as amostragens quantitativas em todas as fisionomias. As amostragens quantitativas foram realizadas através de pontos de contagem, transecções e contagens totais. Riqueza, grupos funcionais de forrageio, grupos funcionais de nidificação, aves aquáticas, situação de ocorrência no Rio Grande do Sul, espécies ameaçadas de extinção e abundância foram os descritores utilizados para a caracterização da avifauna. A estatística empregada na análise dos dados multivariados baseou-se em métodos não-paramétricos de reamostragem através de aleatorização e “bootstrap”. Análises de agrupamentos foram realizadas para determinar a formação de grupos de fisionomias e análises de coordenadas principais foram realizadas para determinar se existia algum padrão de associação entre as diferentes fisionomias. Registraram-se 209 espécies de aves, vinte e e três grupos funcionais de forrageio, sete grupos funcionais de nidificação e 60 espécies de aves aquáticas e 11 espécies ameaçadas de extinção. Trinta e duas espécies apresentaram evidências discordantes da situação de ocorrência conhecida para o estado. Alguns fatores que poderiam ser fontes de viés para a interpretação das análises na presente dissertação foram abordados. A constância encontrada no conjunto de espécies da área de estudo pode refletir uma maior estabilidade ambiental. O alto número de grupos funcionais de forrageio e de nidificação registrados para a área de estudo sugere uma grande diversidade de recursos, reflexo da heterogeneidade entre as diferentes fisionomias. A origem de algumas espécies que se mostraram efetivamente migratórias, pois usaram a área de estudo em um período estacional bem definido, se mostra uma incógnita. Somente estudos extensivos e abrangentes poderão responder essas perguntas e propor medidas eficientes para a conservação tanto das áreas úmidas como das espécies que delas dependem. A restauração de um corredor de áreas úmidas entre o banhado dos Pachecos e o banhado Grande, juntamente com um manejo rotativo de cultivos de arroz parece ser a alternativa mais viável e conciliatória entre pontos de vista econômico e conservacionista para possibilitar o aumento da conectividade no Sistema Banhado Grande.

Estudos referentes à dinâmica espaço-temporal da interação hospedeiro-parasitóide são de fundamental importância para o desenvolvimento de técnicas de manejo de insetos em agroecossistemas. Uma recente abordagem têm sido o estudo de populações através da simulação computacional dos indivíduos que a compõem. Este método tem possibilitado a incorporação de importantes características como individualidade e estrutura espacial nos modelos teóricos. Neste sentido, o presente estudo visou a elaboração de um modelo baseado no comportamento individual para simular a dinâmica espaço-temporal da interação Spartocera dentiventris (Berg) (Hemiptera: Coreidae), inseto associado à cultura do fumo, e de seu inimigo natural, o parasitóide de ovos Gryon gallardoi (Brethes) (Hymenoptera: Scelionidae). Para a elaboração do modelo, estudos sobre a bioecologia de G. gallardoi foram desenvolvidos, de modo a investigar (i) o efeito da temperatura no seu desenvolvimento e viabilidade, (ii) a mortalidade de imaturos em campo, (iii) os parâmetros reprodutivos e a longevidade dos adultos, (iv) os padrões de dispersão em campo e (v) a resposta funcional e a interferência mútua dos parasitóides em diferentes densidades de ovos de S. dentiventris. No intuito de avaliar a capacidade de predição do modelo elaborado, a dinâmica espaço-temporal de ovos sadios e parasitados de S. dentiventris foi acompanhada em um cultivo de fumo, estabelecido em área experimental do Departamento de Fitossanidade da Faculdade de Agronomia da UFRGS, Porto Alegre (30o01’S e 51o13’O), RS, Brasil A viabilidade do desenvolvimento dos parasitóides na faixa de 20 a 30oC não diferiu significativamente, alcançando 98,8%. O tempo de desenvolvimento ovo-adulto de machos e fêmeas foi inversamente proporcional ao aumento da temperatura. Os valores estimados para o limite térmico inferior de desenvolvimento e para a constante térmica foram 15,5oC e 185,19GD para machos e 15,6oC e 192,31GD para fêmeas. Diversos fatores afetam o sucesso de imaturos de G. gallardoi em campo, sendo que o malogro e a predação por sugadores são os principais responsáveis pela emergência de apenas 37,87% dos adultos. Foi observado um período médio de oviposição de 10,1 ± 1,74 dias, com o pico de oviposição no segundo dia, sendo depositados ao longo dos mesmos uma média de 67,5 ± 11,29 ovos por fêmea. Fêmeas de G. gallardoi foram significativamente mais longevas que os machos, vivendo, respectivamente, 13,7 ± 1,94 e 10,6 ± 1,78 dias. A razão sexual total observada foi de 0,79. A dispersão de G. gallardoi em cultivo de fumo não foi sensivelmente influenciada pelo vento, sendo estimada uma capacidade de locomoção diária média para fêmeas de no mínimo 7,62 m. O padrão de parasitismo de G. gallardoi ajustou-se perfeitamente à resposta funcional do tipo II (pseudo-r2= 0,99), sendo obtidos os valores de 0,0557 e 0,9989 h para os componentes a’ e Tm , respectivamente O aumento da densidade de parasitóides acarretou, de maneira geral, uma diminuição no número de ovos parasitados por parasitóide. Foi obtido para o índice de interferência mútua “m” o valor 0,626. A dinâmica temporal de S. dentiventris – G. gallardoi simulada ajustou-se muito bem aos dados obtidos em campo (r2= 0,82 para ovos sadios e r2= 0,72 para ovos parasitados). Da mesma forma, os arranjos espaciais dos ovos e da taxa de parasitismo observados em campo foram satisfatoriamente reproduzidos através das simulações computacionais. Os resultados indicam que G. gallardoi apresenta um bom potencial para controlar populações de S. dentiventris, seja pela sua viabilidade de desenvolvimento em uma larga faixa de temperatura ou pela sua capacidade reprodutiva e padrões de dispersão similares àqueles observados para outras espécies já utilizadas no controle biológico de insetos. Por outro lado, a sensibilidade às baixas temperaturas, a alta mortalidade de imaturos observada em campo e uma resposta funcional do tipo II podem ser fatores que se contrapõe ao sucesso do parasitóide no controle de populações de S. dentiventris. Considerando a independência entre os dados observados e os dados obtidos através de simulações, o modelo elaborado obteve pleno sucesso em simular a dinâmica da interação S. dentiventris – G. gallardoi a partir do comportamento individual dos diferentes agentes Duas importantes características associadas à estabilidade de sistemas hospedeiro-parasitóide foram observadas no estudo de campo e reproduzidas no modelo – um padrão de parasitismo inversamente dependente da densidade dos hospedeiros e uma resposta agregativa dos parasitóides em algumas regiões do sistema. Desta forma, futuros estudos podem avaliar, a partir de um enfoque baseado no indivíduo, quais mecanismos são responsáveis por tais comportamentos e qual é o seu efeito na dinâmica do sistema. Conclui-se, através deste trabalho, que o estudo da dinâmica de populações através de uma abordagem baseada no indivíduo, com base em modelos computacionais, pode ser uma alternativa viável para superar as limitações e a complexidade inerente ao uso de modelos populacionais analíticos. Desta forma, o maior realismo implícito nestes modelos os torna ferramentas muito úteis para diversas áreas da ecologia aplicada, particularmente para a entomologia agrícola.

Os estudos da estrutura e dinâmica populacional das espécies arbóreas nativas são escassos, tornando-se uma das grandes lacunas para embasar práticas adequadas de manejo e conservação das espécies e dos ecossistemas florestais. Cabralea canjerana, com ampla distribuição no Neotrópico, apresenta grande importância econômica devida sua madeira e grande valor ecológico na abundante frutificação, pelo alto teor nutricional a fauna. Neste sentido, pretende-se inicialmente, determinar o padrão de abundância e distribuição geográfica na região sul e sudeste do Brasil, através da revisão da literatura fitossociológica. Analisar e descrever através de levantamentos de campo a dinâmica populacional e os aspectos da regeneração natural em uma zona de contato entre as florestas ombrófilas mista e densa, no sul do Brasil (29º 26’17” a 29º 34’ 42” Latitude Sul e 50º 08’ 14” a 50º 14’ 18” Longitude Oeste). Os levantamentos iniciaram com um censo, em março de 2001, em 3 parcelas permanentes de 1 ha, na qual, a estrutura populacional foi determinada. Em 2004, duas das três parcelas foram reduzidas a metade. Foram refeitos os censos quando todos os indivíduos estavam etiquetados e a partir daí monitorados semestralmente até agosto de 2005. Foi enfatizada a alometria relacionada às taxas demográficas dos indivíduos com até 100 cm de altura; na reprodução (frutificação) e dinâmica populacional para toda a população. Constatou-se incongruência na literatura quanto à caracterização dos padrões de ocorrência e abundância local de C. canjerana, sendo verificado que embora freqüente nas florestas estacionais apresenta-se com baixa abundância local, por outro lado, na floresta ombrófila densa ocorre de forma esparsa, porém com elevada abundância em altitudes acima dos 700 m. Mesmo ausente na floresta ombrófila mista pode-se observar a presença de jovens colonizando áreas distantes da encosta na zona de ecótono. As variáveis morfométricas da população indicam sua presença nos diferentes estratos verticais da floresta, com a altura máxima de 17 m, constituindo o dossel. A relação entre altura total e o diâmetro à altura do solo (DAS) apresentou valor (r²= 0,68) e 70 % dos indivíduos > 10 cm de DAS desenvolveram-se em ambientais com alta luminosidade. Foram refeitos os censos quando todos os indivíduos estavam etiquetados e a partir daí monitorados semestralmente até agosto de 2005. Foi enfatizada a alometria relacionada às taxas demográficas dos indivíduos com até 100 cm de altura; na reprodução (frutificação) e dinâmica populacional para toda a população. Constatou-se incongruência na literatura quanto à caracterização dos padrões de ocorrência e abundância local de C. canjerana, sendo verificado que embora freqüente nas florestas estacionais apresenta-se com baixa abundância local, por outro lado, na floresta ombrófila densa ocorre de forma esparsa, porém com elevada abundância em altitudes acima dos 700 m. Mesmo ausente na floresta ombrófila mista pode-se observar a presença de jovens colonizando áreas distantes da encosta na zona de ecótono. As variáveis morfométricas da população indicam sua presença nos diferentes estratos verticais da floresta, com a altura máxima de 17 m, constituindo o dossel. A relação entre altura total e o diâmetro à altura do solo (DAS) apresentou valor (r²= 0,68) e 70 % dos indivíduos > 10 cm de DAS desenvolveram-se em ambientais com alta luminosidade. / The structure and dynamic studies of the population of native arboreous species are few, having become a significant lacuna for the support of the adequate practices of management and conservation of the species and forestial ecosystems. Cabralea canjerana, with wide distribution in the Neotropic, has a great economic importance, due to its wood and great ecologycal value during the period of its abundant fructification, for its high nutricional meaning for the fauna. In this sense, it is primely intended to determine the abundance pattern and the geographical distribution in the south and southwest regions of Brazil, through the revision of the phyto-sociological literature. To analyse and to describe through field survey, the population dynamics and the aspects of natural regeneration in a region of contact between the ombrophyla dense and mixed forests, in the south of Brazil. (29º 26’17” a 29º 34’ 42” South Latitude and 50º 08’ 14” a 50º 14’ 18” West Longitude). The surveys have begun with a census, in march 2003, in three permanent portions of 1ha, in which, the population structure was determined. In 2004, two of three portions were reduced to half their initial size. The census were made again when all individuals were labeled and from this point it was realized a semestral follow-up untill august 2005.The alometry were emphasized, related to the demographic rates of individuals with height until 100cm; in the reproduction (fructification) and in the dynamics of the population. It was veryfied an incongruity in the literature related to the characteristic description of the occurrence patterns and local abundance of C. canjerana, being veryfied that, although frequent in the seasonal forests, it has a low local abundance, by other hand, in the ombrophyla dense forest its occurrence is dispersed, but it has a high abundance in the altitudes higher than 700m. Even being absent in the mixed ombrophyla forest, we can observe the presence of young plants colonizing distant areas in the slope of the ecotone zone. The morphometric variantions of the population show their presence among different vertical excerpts of the forest, with maximum 17m height, composing the dossel. The relation between total height and the diameter at the land height (DAS) presented a value (r²= 0,68) and 70% of the individuals >10cm of DAS have developed in an high luminosity environment. This way, the alometryc model was influenced by the anthropic impacts that took place in this region and also affected the allocation of resourses for reproduction as veryfied by the positive relation between the fruit production with the canopy area of the matrixes. The relative growing rate (TCR) of the individuals were low and there was no difference between the seedlings rates and saplings plants until 100cm height. The survival was high and had a positive relation (P= 0,04) of leaves and folioles. The mortality in all surveys was lower than the recruting. It was veryfied the formation of a bank of seedlings. The structure of the population, in 2001 and 2005 did not differ (P<0,001), presenting the shape of the letter “J” upsidedown with population development of λ= 2,16. The growing rate is considered high, if compared to other arboreous species, being the increase in the number of seedlings and saplings plants, the responsible for this high number. Therefore, this study is the first approximation about the population dynamics of C. canjerana, being necessary the long-term follow-up and the samples increase in regional scale.

Submitted by Nathália Faria da Silva (nathaliafsilva.ufv@gmail.com) on 2017-07-05T19:43:11Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 554927 bytes, checksum: bab54979b9aadcf5a58ec71918b9a436 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-05T19:43:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 554927 bytes, checksum: bab54979b9aadcf5a58ec71918b9a436 (MD5) Previous issue date: 2001-08-10 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O objetivo geral da tese foi responder por que insetos herbívoros apresentam tendências populacionais cíclicas previsíveis. Os três primeiros capítulos tratam dos mecanismos responsáveis por ciclos de colonização/ extinção de pequena escala local, acontecendo em manchas temporárias de recursos, como cultivos agrícolas de plantas efêmeras. O quarto capítulo indica causas de variação populacional cíclica sazonal, ocorrendo na mesma época do ano e provavelmente em escala regional. Performance alimentar e preferência de oviposição são aspectos da história de vida do indivíduo fundamentais para explicar padrões populacionais em insetos herbívoros. Nós testamos, em laboratório, se o desenvolvimento ontogenético da planta efêmera afeta negativamente a performance do inseto folívoro oligófago P lutella xylostella (Lepidoptera). A despeito da planta hospedeira ( B rassica oleraceae var.capitata) produzir folhas novas ao longo de toda a vida, seu amadurecimento aumentou a mortalidade pré-imaginal do herbívoro. Houve ainda redução na velocidade de desenvolvimento das larvas, no peso das pupas e na fecundidade. Portanto, o desenvolvimento da planta foi acompanhado de uma queda na sua qualidade, de modo que o inseto teve sua performance alimentar diminuída (expressa como taxa reprodutiva líquida (R o) ou como potencial de crescimento populacional (r)). Se não houver outras pressões seletivas mais fortes modulando o comportamento das fêmeas adultas, o resultado da seleção natural poderá ser a preferência de oviposição covariando com a performance ali-mentar das larvas durante o desenvolvimento da planta. Nós sugerimos que insetos oligófagos, que utilizam plantas efêmeras, devem atacar com mais intensidade as fases jovens e tenras do vegetal, embora elas possam conter mais compostos que são tóxicos para outras espécies. Em insetos herbívoros, ciclos populacionais de colonização e extinção em manchas temporárias de plantas são dependentes da migração. A migração geralmente requer mais que uma decisão comportamental e envolve também mudanças morfológicas e fisiológicas no indivíduo. No segundo capítulo, nós testamos se insetos usam diretamente o processo de envelhecimento da planta hospedeira para modular sua atividade migratória entre as manchas de recursos. P . xylostella foi criada em laboratório com plantas de repolho de diferentes idades. Adultos que passaram a fase larval nas plantas tenras de menor idade foram inibidos em sua capacidade migratória. Por outro lado, plantas maduras, especialmente suas folhas novas, estimularam o desenvolvimento de características morfológicas e fisiológicas no adulto que geralmente ocorrem em formas migrantes de insetos. Mudanças químicas ontogenéticas e previsíveis na planta poderiam ser usadas como pistas para o herbívoro prever seu futuro ambiente reprodutivo e modular sua atividade migratória ainda durante a fase larval. No terceiro capítulo, nós investigamos se, em pequenas manchas temporárias de recursos: 1) padrões temporais na abundância local de insetos herbívoros são definidos de baixo para cima na cadeia alimentar, por efeito de mudanças ontogenéticas no tamanho e na qualidade nutricional das plantas; 2) folívoros oligófagos apresentam tendências temporais distintas dos polífagos. Durante o desenvolvimento das plantas hospedeiras (manchas cultiva- das de B. oleraceae var. capitata), larvas da oligófaga P . xylostella e da polífaga T richoplusia ni (Lepidoptera) tiveram tendências paralelas de variação na sua abundância local. Os ciclos paralelos de crescimento e declínio nas populações foram explicados, de modo altamente significativo, pelo crescimento das plantas hospedeiras, pela diminuição na sua qualidade nutricional e pela interação das duas variáveis. A preferência de oviposição das mariposas covariou temporalmente com a performance alimentar das larvas e determinou o paralelismo nas flutuações populacionais das duas espécies. Nós discutimos que, durante o desenvolvi- mento das plantas efêmeras, insetos folívoros monófagos, oligófagos e polífagos devem apre- sentar uma tendência de flutuação populacional comum, generalizada entre eles. Na mancha temporária de plantas, populações locais de predadores e parasitóides provavelmente acompanham a mesma tendência observada no nível trófico abaixo. No quarto capítulo, nós perguntamos se ciclos sazonais, e provavelmente regionais, em populações tropicais da cosmopolita P . xylostella têm relação com a variação sazonal na disponibilidade de recursos. Também foi investigado se fluxos imigratórios previsíveis são a causa proximal do início dos ciclos de crescimento populacional. Durante três anos, plantas preferidas do inseto foram cultivadas continuamente e irrigadas de modo a sempre haver recurso em abundância. Mesmo assim, houve uma tendência populacional sazonal e a hipótese da disponibilidade de recursos não explica o padrão observado. No começo dos ciclos sazonais, o aumento na densidade de adultos precedeu significativamente o aumento na densidade de imaturos. Parece que P . xylostella não sofre diapausa, de modo que fluxos imigratórios foram a causa da fase previsível de crescimento da população. A infestação artificial da área com pupas, durante o outono, quando a população encontrava-se extinta, provocou um ciclo populacional precoce. Portanto, nós assumimos que a época do início dos ciclos é explicada por fatores externos e não necessariamente devida a uma melhoria das condições locais durante o inverno. Hipóteses testáveis também foram sugeridas para explicar por que cada população sazonal foi incapaz de persistir até um novo fluxo imigratório do ano seguinte. / The aim of this thesis was to answer why do herbivorous insects show predictable cycles in their populations. In the first three chapters, we dealt with mechanisms behind small- scale cycles in oligophagous and poliphagous species occurring in ephemeral patches of resource, such as agricultural crops. These small-scale cycles of colonization and extinction must be inserted in larger-scale ones. Therefore, in the fourth chapter, we also tried to identify causes of seasonal cycles that occur at roughly the same time of the year and probably in regional scale. Performance and preference are fundamental life history traits to explain patterns in populations of herbivorous insects. Firstly, we asked whether the alimentary performance of the oligophagous P lutella xylostella (Lepidoptera) is negatively affected by the ontogenetic development of its ephemeral host plant ( Brassica oleraceae var. capitata ). Although plants produced new leaves along its life, the pre-imaginal survival of the insect was smaller, and its development was slower in mature than younger plants. The aging of the host plant also reduced the pupal weight and the realized fecundity. As the plant aged, individuals had their alimentary performance decreased (measured as net reproductive rate (R o) or intrinsic rate of increase ( r)). If stronger adaptive pressures do not exist, the result of natural selection should be oviposition preference co-varying with alimentary performance during the plant aging. We expect that monophagous and oligophagous insects would attack mainly younger and tender developmental phases of their ephemeral host plants, even though they can have more compounds that are toxic to others species. Regular cycles of colonization and extinction in ephemeral patches of resource cannot be explained independently of migratory processes. In the second chapter, we tested if insects use the host plant aging to modulate their migratory activity between temporary patches of resources. P xylostella was reared with cabbage of different ages, and adults fed in their larval phase with younger and tender plants seem to be inhibited in their migratory ability. On the other hand, mature plants, especially their new leaves, favored the development of phenotypic traits that are correlated with the migratory activity of insects in general. The low quality and the short persistence of ephemeral mature plant, insufficient for one additional insect generation, should act as a selective pressure favoring migratory ability. Insects would track ontogenetic chemical changes of the host plant to predict their future reproductive environment and to modulate their migratory ability during the pre-imaginal development. Individuals reared on mature plants will be prepared to migrate as soon as they have emerged from the pupa, without losing their short reproductive lifetime searching through the deteriorated resource patch. In the third chapter, we investigated whether in small patches of resources: 1) herbivorous insects have temporal population trends defined by bottom-up forces, related to aging of the host plants; 2) oligophagous and poliphagous herbivores have different population trends. Poliphagous larvae of T richoplusia ni (Lepidoptera) and oligophagous larvae of P . xylostella had parallel population cycles during the development of the plants in cabbage patches. Oviposition had the same decreasing temporal trend that larval performance. Moths were able to detect ontogenetic differences in plant traits, and the selective oviposition behavior shared by the species determined the parallelism in population trends. However, because young plants are smaller and support fewer individuals than mature ones, populations showed cyclic trends, not decreasing. Populations peaked at medium age plants. In fact, cycle trends in both species were fully explained by the plant growth (increase in size or biomass), by its decreasing quality (measured as insect performance or intrinsic rate of increase (r)), and by the interaction between explanatory variables. We discussed that abundance of monophagous, oligophagous and poliphagous insects show a generalized temporal trend during the deve-lopment of their ephemeral host plants. In the plant patch, insect parasitoids and predators probably follow the same temporal pattern than their hosts or preys. In the fourth chapter, we asked if seasonal, and probably also regional, cycles in tropical populations of the cosmopolite P . xylostella have causal relationship with seasonal resource availability. We also investigated if a predictable immigration flow is the proximal cause of each cycle of population growth. We cultivated and irrigated their preferred host plants, making resource abundant along the whole year and during three years. Even so, insects had a seasonal population trend. Population always increased rapidly in winter, but it was already extinct again in early summer. Therefore, seasonal resource availability hypothesis could not explain the population pattern. At the beginning of the seasonal cycles, the increase in adult density preceded significantly in time the increase in immature density. P . xylostella does not diapause, therefore immigration flow was the cause of the predictable population growth. Artificial infestation (immigration) of the area, during autumn, when the population was extinct, started a precocious population cycle. We assumed that the time when cycles begin is determined by external factors, not necessarily by improvement of local conditions during the tropical winter. We suggested mechanistic and testable hypotheses to explain why population was unable to persist until the new immigration flow, in the following year.

Investigamos a existência e detectamos soluções periódicas do tipo ciclo limite em sistemas determinísticos não lineares de equações diferenciais ordinárias autônomas tais como as que se originam em modelos de populações interagentes. Após descrever alguns modelos populacionais básicos para uma única espécie bem como para duas populações interagentes (presa e predador), introduzimos o modelo de Hastings-Powell (H-P) que descreve o comportamento dinâmico de uma cadeia alimentar de três espécies, onde a presa é logística, enquanto o predador e o superpredador têm uma resposta funcional do tipo Holling. Posto que uma condição necessária para a existência de um ciclo limite é a instabilidade de um estado estacionário, desenvolvemos a análise da estabilidade linear dos estados de equilíbrio dos sistemas com os quais trabalhamos. Assim, após calcular os estados estacionários, obtemos a linearização de cada sistema em torno de tais pontos no espaço de fase. Também obtemos o comportamento dinâmico global do modelo de H-P através de integração numérica e podemos observar não somente a existência de ciclos limite mas também comportamento caótico, para valores adequados do parâmetro de controle. Antes de aplicarmos os teoremas de Poincaré-Bendixson e de Hopf, que tratam de condições para a existência de soluções periódicas, apresentamos uma breve discussão a respeito de bifurcações, incluindo algumas ilustrações práticas. Finalmente, também incluímos uma aproximação, recentemente desenvolvida por Muratori e Rinaldi, desenvolvida através de perturbação singular, para analisar possíveis conseqüências de interações entre as componentes dos sistemas dinâmicos que envolvem tempos de respostas muito distintos; embora particular, este caso é freqüentemente observado para cadeias alimentares, onde os tempos de resposta dos níveis tróficos aumentam no sentido da base para o topo. Além disso, estes autores mostram como detectar a estrutura dos transientes e a natureza do atrator, em particular, um ciclo limite de baixa freqüência globalmente estável com uma repentina inserção de oscilações de alta freqüência, muito similar ao que encontramos no modelo de H-P. / We investigate the existence and the detection of limit cycle periodic solutions for nonlinear deterministic systems of autonomous ordinary differential equations such as those arising in interacting population models. After describing some basic population models for a single species and for two interacting populations (prey and predador), we introduce the Hastings-Powell (H-P) model describing dynamical behavior for a three-species food chain, where prey is logistic, while predador and superpredador have a Holling type functional response. Since a necessary condition for the existence of a limit cycle is the instability of a steady state by growing osciUations, we develop the linear stability analysis for each equilibrium state of the systerns we are concemed with. So, after calculating the steady states, we obtain the linearization of the system about such phase space points. We also obtain the global dynamic behavior of the H-P model by numerical integration and we can observe not only limit cycles but also chaotic behavior, for suitable values of the control parameter. A brief discussion about bifurcation, including some practical illustrations, is presented before applying Poincaré-Bendixson and Hopf's theorems, which deal with conditions for the existence o f periodic solutions. Finally, we also include an approach, recently developed by Muratori and Rinaldi, performed through singular perturbation, to analyse possible consequences of interactions between components of dynamical systems which involve highly diversified time responses; although particular, this case is very frequently observed for food chains, where time responses of the trophic leveis increase from bottom to top. Moreover, these authors show how to detect the structure of the transients and the nature of the attractor, in particular, a globally stable low-frequency limit cycle with a burst of high-frequency oscillations, very similar to those we can find from H-P model.

Neste trabalho estudamos a competição cíclica entre três cepas da bactéria Escherichia coli. O modelo para esta competição consiste em um autômato celular estocástico com dois tipos distintos de vizinhança, utilizadas para reproduzir os resultados de um experimento biológico com e sem mistura dos indivíduos. Mostramos existir em tal modelo um novo fator determinante no resultado final da competição: o tamanho da rede utilizada nas simulações. Observamos duas fases no modelo, que dependem do tamanho da rede utilizado nas simulações, sendo cada fase caracterizada pela sobrevivência de uma cepa. Mostramos que tal dependência ´e um efeito robusto perante o uso de diferentes formas de interações de longo alcance, e que o tamanho de rede onde ocorre a passagem de uma fase para outra é alterado pelos parâmetros do modelo. Ao estudar sistematicamente as fases em função dos parâmetros associamos a dependência no tamanho da rede utilizada `a ocorrência de um período de quase-extinção da cepa vencedora na aproximação de campo médio. Tal período de quase-extinção é gerado precisamente pelo caráter cíclico da competição, o que sugere que ele pode ser uma característica geral de modelos de competição cíclica. Propomos neste trabalho uma nova abordagem para modelar tal competição utilizando equações diferencias parciais. No modelo proposto foi possível observar a coexistência das três cepas ao utilizar um coeficiente de difusão pequeno, que simula as interações locais do experimento biológico. Introduzimos mistura entre os indivíduos, que a partir de uma certa frequência gera a extinção de duas cepas conforme esperado. O modelo proposto pode ser aplicado a outras situações de interesse. / We study a competition model between three strains of the bacteria Escherichia coli. The model for this competition is a stochastic cellular automata with two different neighbourhoods, which reproduces very well the effect that the use of mixture has over the final outcome of the competition. Here we show a new factor responsible for determining the final outcome of competition: the lattice size. We observed two different phases in the model, which depends on the lattice size used in simulations, each phase represents the surviving of one strain. We showed that such dependence related to the lattice size is a robust effect when we used different long-range interactions, and that the lattice size where its change from one phase to another one is strongly affected by the competition parameters. When we studied the phase dependence in function of competition parameters, we associated its occurrence to a quasi-extinction period of the winner strain in the mean field approximation. Such quasi-extinction period is generated by the cyclic nature that this competition presents, which suggest that it can be a general feature of cyclic competition models. We also propose a new model based on partial differential equations to describe cyclic competition. Under local interactions, our model predicts coexistence of the three strains when it has a small diffusion coefficient, that simulates the local interactions in the biological experiment. We also implemented a mixture process between the individuals, that above one frequency generates the extinction of two strain as it was expected. The new model proposed can be applied to describe other interest situations.

Made available in DSpace on 2015-11-18T13:19:30Z (GMT). No. of bitstreams: 2 rafael_piergiorge_ioc_mest_2013.pdf: 1065627 bytes, checksum: 76cbdb2a4d850d707ebf2b5a419be9ee (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2015-04-14 / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Xiphopenaeus kroyeri (Heller, 1862) é uma das espécies brasileiras mais importantes comercialmente, sendo explotada em toda a costa, principalmente nas regiões Sul e Sudeste. A partir da década de 60 sua explotação apresentou um grande crescimento, com oscilações até a década de 80. No entanto, após a década de 80 ocorreu um grande declínio na captura e, no período de 1990-1994, estão registrados os mais baixos valores das últimas décadas. Desde então o recurso encontra-se no limite de sustentabilidade. Em 2006, foram identificadas duas espécies crípticas em Xiphopenaeus no Atlântico. Entretanto, os órgãos responsáveis desconsideram essa informação, o que provavelmente acarretará consequências graves para uma ou ambas as espécies. O presente trabalho teve como objetivo: (1) ajustar as condições de amplificação de loci EPIC e caracterizar populações das duas espécies; (2) realizar análise populacional e demográfica histórica de Xiphopenaeus sp. I, em dez pontos ao longo da costa, através de polimorfismos do gene COI; e (3) ajustar as condições de amplificação de loci microssatélites e analisar quatro populações do Brasil. Apesar de resultarem em amplificações, os marcadores EPIC foram monofórmicos nas duas espécies. Em relação ao marcador COI, oito novos haplótipos foram observados para Xiphopenaeus sp. I e cinco para Xiphopenaeus sp. II, totalizando quinze e oito haplótipos descritos, respectivamente. Apesar da identificação de novos haplótipos, o sistema de identificação molecular descrito para a identificação das espécies, continua válido As análises de \0444 apontaram que a população de Caracas (Venezuela) é geneticamente diferenciada das localidades brasileiras, enquanto que, no Brasil, Poças é diferente de Ubatuba, Santos e Cananéia. Por meio de análises de variância, confirmou-se a existência de uma separação pela ressurgência próxima de Cabo Frio. Foi verificado também que Xiphopenaeus sp. I sofreu expansão há 99,57 mil anos, provavelmente na última glaciação. Com microssatélites, apenas as análises de variância resultaram em valores significativos. Ao fim do estudo, os dados obtidos foram agrupados com informações prévias e foi construída uma distribuição consensual para a espécie. Todos esses resultados trazem importantes contribuições para o manejo de Xiphopenaeus spp, pois, além da existência de duas espécies, Xiphopenaeus sp. I é constituída por pelo menos oito estoques geneticamente diferenciados. Este é o primeiro trabalho a realizar uma amostragem tão ampla em um estudo populacional da espécie. Além disso, os dados produzidos servirão como parâmetro de comparação para outros estudos de organismos marinhos da região / Xiphopenaeus kroyeri (Heller, 1862), is one of Brazil's most important c ommercial species being exploited across the coast mostly in the South and Southeast. From the 60's its exploitation showed large growth, with fluctuations up to the 80, but after the 80's there was a huge decline in the catch and in the period 1990-1994, are recorded the lowest values of decades. Since then t he resource is within the limits of sustainability. In 2006 were identified two cryptic species in Xiphopenaeus in the Atlantic. However, the agencies responsible disrega rd this information, which probably will result in consequences for one or bot h species. This study focus to: (1) optimize the amplification conditions of EPIC loci and characterize populations of the two species, (2) perform analysis of historical dem ographic and population Xiphopenaeus sp. I, in ten points along the coast, through COI gene polymorphisms, and (3) standardize the amplification conditions of microsatellite loci and analyze four populations of Brazil. Despite the amplifications, EPIC markers were monomorphic in both species. In COI marker, eight new haplotypes w ere observed for Xiphopenaeus sp. I and five Xiphopenaeus sp. II, totaling three eight haplotypes. Even with the identification of new haplotypes, the identificatio n system described for molecular identification of species remains valid. The Φ analysis showed that Venezuela is differentiated from Brazilian localities, while in Brazil Poças is different from Ubatuba, Santos and Cananéia. Through variance analysis was confirmed the existence of a separation next of the upwelling in Cabo Frio. We a lso noticed that Xiphopenaeus sp. I expanded on 99,570 years ago, probably in the las t glaciation. Using microsatellites markers, the variance analysis was the only with si gnificants values. At the end of this study, the data were clustered with previous i nformations and the consensus distribution was constructed for the species. All t hese results supply contributions to management of Xiphopenaeus spp., because beyond the existence of two species, Xiphopenaeus sp. I consists of at least eight genetically diffe rent stocks. This is the first work to perform as wide a sampling in a study population of the species. In addition, the data produced will serve as a point o f reference for other studies of marine organisms in the region.