Polyploidization is exceptionally cosmopolitan in plants. One common observation is that polyploids inhabit larger geographic distributions than their diploid progenitors. Differences in distribution between cytotypes are largely attributed to differences in mating system and ecological breadth among cytotypes. In Crataegus series Douglasianae, allopolyploids have larger ranges than their diploid progenitors. Range size increase is coupled with a shift to predominant asexuality in polyploids. This thesis explores 2 additional hypotheses that may contribute to differences in distribution among cytotypes: ecological breadth and dispersal ability. We find evidence that tetraploid C. douglasii occurs in a wider range of habits and has a greater dispersal ability than diploid C. suksdorfii. Overall, we suggest that differences in mating system, ecological breadth, and dispersal ability have contributed individually and collaboratively to differences in distribution among cytotypes of Crataegus series Douglasianae. Large ranges in polyploids may help maintain cytotype diversity by providing buffering capacity against demographic stochasticity.

Polyploidization is exceptionally cosmopolitan in plants. One common observation is that polyploids inhabit larger geographic distributions than their diploid progenitors. Differences in distribution between cytotypes are largely attributed to differences in mating system and ecological breadth among cytotypes. In Crataegus series Douglasianae, allopolyploids have larger ranges than their diploid progenitors. Range size increase is coupled with a shift to predominant asexuality in polyploids. This thesis explores 2 additional hypotheses that may contribute to differences in distribution among cytotypes: ecological breadth and dispersal ability. We find evidence that tetraploid C. douglasii occurs in a wider range of habits and has a greater dispersal ability than diploid C. suksdorfii. Overall, we suggest that differences in mating system, ecological breadth, and dispersal ability have contributed individually and collaboratively to differences in distribution among cytotypes of Crataegus series Douglasianae. Large ranges in polyploids may help maintain cytotype diversity by providing buffering capacity against demographic stochasticity.

The study intended to investigate the phylogeography of mid-altitude species, Japalura brevipes, which is the endemic to Taiwan. I used mitochondrial cytochrome b sequences and morphological characters to investigate the phylogeography. The molecular results showed that there are 16 haplotypes. The length of partial cytochrome b sequences is 617 bp including 84 informative sites, and the mean genetic distance is 5.4%. In phylogenetic analyses, three major clades were found in the phylogenetic trees. Moreover, these clades (north, central-north and south) corresponded to the geographic distribution. Analysis of population genetic structure revealed significant differentiation among populations, and most of the haplotypes were restricted to the locally. The morphological analyses showed that there is no difference between sexes at 18 characters, with the exception of the axilla-groin length and dorsal-crest scales. The Principal Component Analysis and Canonical Discriminate Analysis using 16 morphological characters showed the different results. Principal Component Analysis failed to separate populations. However, Canonical Discriminate Analysis could discriminate the populations of Guanwu, Nanheng, Sihyuantkou and Wuling Farm from others. Phylogeography of J. brevipes belonged to category 1 defined by Avise (2000). I infer refuge effect and dispersal ability hypotheses to explain the genetic structure of J. brevipes.

Made available in DSpace on 2014-07-29T16:21:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Analice.pdf: 1264995 bytes, checksum: fd57030ccf06e4f9597e629820353e72 (MD5) Previous issue date: 2009-02-25 / The species are behaving differently to the process of fragmentation and this behavior will depend on the relationship between behavioral, morphological and ecological traits with the physical attributes of the landscape. The body size is a major ecological factors and some links are made between the size and dispersal ability, capacity for perception of the environment and likelihood of occurrence. In this way, the objective was evaluate as is the distribution of mammals in fragmented landscape of Aruanã, Goiás, Brazil testing the following hypotheses: 1) Fragments larger and less isolated have high species richness, 2) species of greater body mass are less affected by fragmentation due to greater dispersal ability; 3) species of greater body mass are distributed more homogeneous in the landscape. We recorded 19 species of mammals, the area but not isolation, was a significant predictor to explain variation in species richness of mammals with larger areas being richer than smaller areas. Large species like jaguar and puma, red brocket deer and gray brocket deer, collared peccary, ocelot and agouti were sensitive to the effect of the area and therefore the effect of fragmentation, which is not confirmed the second hypothesis. However, these species were not restricted only to larger areas, being found also in small fragments used as a temporary source of resources. The puma was the only species that showed significant incidence-isolation relationships. There was no pattern of a homogeneous distribution for these species, but for the tapir, with higher body mass recorded, the results were exactly the opposite of what was observed. The minimum area estimated that 50% or more of the populations of sensitive species occurs in fragmented landscape was 520 hectares. These results reinforce the importance of maintaining forest fragments, almost all belonging to private lands in the conservation of species. / As espécies se comportam de maneiras diferentes ao processo de fragmentação e esse comportamento dependerá da relação entre traços comportamentais, morfológicos e ecológicos com os atributos físicos da paisagem. O tamanho corporal é um dos principais fatores ecológicos e algumas relações são feitas entre tamanho e habilidade de dispersão, capacidade de percepção do ambiente e probabilidade de ocorrência. Nesse sentido, o objetivo do trabalho foi avaliar como ocorre a distribuição de mamíferos na paisagem fragmentada da região de Aruanã, Goiás testando as seguintes hipóteses: 1) Fragmentos maiores e menos isolados possuem maior riqueza de mamíferos; 2) Espécies de maior massa corporal são menos afetadas pela fragmentação por possuírem maior habilidade de dispersão e 3) Espécies de maior massa corporal estão distribuídas de forma mais homogênea na paisagem. Foram registradas 19 espécies de mamíferos e a área, mas não isolamento, foi um preditor significativo para explicar a variação da riqueza de espécies de mamíferos com áreas maiores sendo mais ricas do que áreas menores. Espécies geralmente de maior tamanho corporal como a onça-pintada e parda, veado-mateiro e catingueiro, cateto, jaguatirica e cutia foram sensíveis ao efeito da área e consequentemente ao efeito da fragmentação, o que não corroborou a segunda hipótese. Em termos de isolamento, a onça-pintada, tamanduábandeira, veado-mateiro, tatu-canastra, tamanduá-mirim e gato-maracajá apresentaram relações incidência-isolamento significativas. No entanto, essas espécies não estiveram restritas apenas às maiores áreas, sendo encontradas também em pequenos fragmentos que elas podem utilizar como fonte temporária de recursos. Não foi verificado um padrão de distribuição homogêneo para essas espécies, mas para a anta, com maior massa corporal registrada, os resultados foram exatamente o oposto do que se observou. A área mínima estimada para que 50% ou mais das populações de espécies sensíveis persistam na paisagem fragmentada foi de 520 hectares. Esses resultados reforçam a importância da manutenção de fragmentos florestais, praticamente todos pertencentes a propriedades particulares, na conservação das espécies.

Ακολουθώντας μακροικολογική προσέγγιση, στόχος της διατριβής είναι η μελέτη των προτύπων συγκρότησης των νησιωτικών βιοκοινοτήτων. Συγκεκριμένα, στόχος είναι η διερεύνηση των προτύπων συνεμφάνισης ειδών, των προτύπων ανομοιότητας στη σύνθεση ειδών και της επίδρασης περιβαλλοντικών παραγόντων σε αυτά, καθώς και των προτύπων εγκιβωτισμού σε νησιωτικές βιοκοινότητες. Για το σκοπό αυτό, συνέλεξα μεγάλο αριθμό δεδομένων από διάφορα νησιωτικά συστήματα του κόσμου, καταρτίζοντας πίνακες παρουσίας-απουσίας ειδών για κάθε νησιωτικό σύστημα. Στη συνέχεια προσπάθησα να αναδείξω γενικά προτύπα συγκρότησης των νησιωτικών βιοκοινοτήτων. Αρχικά, αξιολόγησα δύο δείκτες («φυσικός» δείκτης και δείκτης CS), οι οποίοι εξετάζουν τα πρότυπα συνεμφάνισης σε επίπεδο ζευγών ειδών, ως προς την καταλληλότητα τους για τη διερεύνηση των προτύπων συνεμφάνισης ειδών. Τα αποτελέσματα καταδεικνύουν ότι και οι δύο δείκτες είναι κατάλληλοι ως δείκτες διερεύνησης των προτύπων συνεμφάνισης των ειδών. Mε τη χρήση αυτών των δύο δεικτών ανιχνεύονται σημαντικά πρότυπα συνεμφάνισης ειδών σε πολύ λιγότερες περιπτώσεις σε σύγκριση με τον δείκτη C-score που εξετάζει τα πρότυπα συνεμφάνισης σε επίπεδο ολόκληρου πίνακα παρουσίας-απουσίας ειδών. Γενικά, τα περισσότερα πρότυπα συνεμφάνισης ανιχνεύονται στις νησιωτικές κοινότητες των σπονδυλωτών και των φυτών. Ακολούθως, διερεύνησα τα προτύπα ανομοιότητας στη σύνθεση ειδών διάφορων ομάδων οργανισμών σε ωκεάνια και ηπειρωτικά νησιωτικά συστήματα, σε μερικές περιπτώσεις υπό το πρίσμα των διαφορετικών ικανοτήτων διασποράς των τάξων. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η ανομοιότητα στη σύνθεση ειδών μεταξύ νησιών επηρεάζεται από την ομάδα οργανισμών που μελετάται. Τάξα με μεγάλη ικανότητα διασποράς τείνουν να έχουν χαμηλότερο βαθμό ανομοιότητας μεταξύ νησιών σε σύγκριση με άλλα τάξα με μικρότερη ικανότητα διασποράς. Η ανομοιότητα στη σύνθεση ειδών μεταξύ νησιών επηρεάζεται επίσης από τον τύπο νησιωτικού συστήματος. Τα ωκεάνια νησιωτικά συστήματα τείνουν να έχουν υψηλότερο βαθμό ανομοιότητας στη σύνθεση ειδών μεταξύ νησιών από ότι τα ηπειρωτικά νησιωτικά συστήματα (αποδείχθηκε για τις κοινότητες σαυρών). Οι διαφορές στην έκταση και η απόσταση μεταξύ των νησιών επηρεάζουν σημαντικά την ανομοιότητα στη σύνθεση ειδών μεταξύ νησιών. Οι διαφορές στο υψόμετρο επηρεάζουν σε μικρότερο βαθμό την ανομοιότητα στη σύνθεση ειδών και κυρίως φαίνεται να επιδρούν στα ωκεάνια νησιά και στις κοινότητες των τάξων με μεγάλη ικανότητα διασποράς, όπως είναι τα πτηνά και οι νυκτερίδες. Τέλος, διερεύνησα τον βαθμό εγκιβωτισμού των νησιωτικών βιοκοινοτήτων χρησιμοποιώντας τον δείκτη εγκιβωτισμού NODF. Σε συνδυασμό με ένα μηδενικό μοντέλο που διατηρεί σταθερό το άθροισμα των στηλών και των σειρών του πίνακα παρουσίας-απουσίας ειδών, ανιχνεύονται αρκετές «αντι-εγκιβωτισμένες» νησιωτικές βιοκοινότητες. Οι περισσότερες από αυτές επιδεικνύουν σημαντικό πρότυπο συνεμφάνισης ειδών. Αρκετές «αντι-εγκιβωτισμένες» βιοκοινότητες έχουν πολύ υψηλό βαθμό αντι-εγκιβωτισμού δηλαδή έχουν αρκετά νησιά τα οποία δεν έχουν κανένα κοινό είδος. Αυτό μπορεί να οφείλεται είτε στην ύπαρξη διαφορετικών δεξαμενών ειδών για τα νησιά του ίδιου νησιωτικού συστήματος είτε στη μειωμένη ικανότητα διασποράς των ειδών και κατά συνέπεια στη διαμόρφωση ξεχωριστών βιοκοινοτήτων στα νησιά. / Following a macroecological approach the aim of this thesis is the study of the assembly patterns of insular communities. In particular, the aim is to investigate species co-occurrence patterns, compositional dissimilarity patterns as well as the effect of environmental factors on those patterns and also to investigate nestedness patterns of insular communities. I collected a large number of data from various insular systems of the world, compiling species presence-absence matrices for each insular system and Ι attempted to describe general assembly patterns of insular communities. First, I evaluated the statistical properties of two metrics ("natural" and CS), that are used to examine co-occurrence patterns at the species-pair level, to determine if they can be used in the investigation of species co-occurrence patterns. The results show that both metrics can be used in the investigation of these patterns. Using the "natural" and the CS metrics, significant species co-occurrence patterns are identified in very few cases. On the contrary, using the CS metric, significant species co-occurrence patterns are identified in many cases. The majority of the significant species co-occurrence patterns are identified in the communities of vertebrates and plants. Also, I investigated compositional dissimilarity patterns of various taxa in oceanic and continental shelf insular systems, in some cases taking into account the differences in the dispersal ability among taxa. The results showed that compositional dissimilarity patterns are dependent on the taxon. Taxa with good dispersal abilities tend to have level lower levels of between-island compositional dissimilarity than taxa with poor dispersal abilities. Compositional dissimilarity patterns are also dependent on island type. Oceanic insular systems tend to have a higher level of compositional dissimilarity than continental shelf insular systems (clearly demonstrated for lizards). Inter-island distance, as well as area differences between islands, have an important effect on compositional dissimilarity between islands. Elevation differences between islands have a weaker effect on compositional dissimilarity. Significant effects of elevation differences between islands are only observed in oceanic insular systems and in the communities of taxa with good dispersal abilities such as birds and bats. Finally, I investigated the nestedness degree of insular communities. Using the NODF metric in combination with a null model that preserves the column and row sums of the species presence-absence matrix, we can detect several "anti-nested" insular communities. The majority of these communities also exhibit a significant species co-occurrence pattern. Several "anti-nested" communities have high values of the anti-nestedness index, indicating that they have many island pairs that have no species in common. A possible explanation for this is that for a given insular system there may be more than one species source pool. Poor dispersal abilities of various species can also lead to the assembly of distinct communities on different islands.

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Marine Inseln beherbergen einen großen Teil der biologischen Vielfalt unseres Planeten und weisen gleichzeitig einen hohen Anteil endemischer Arten auf. Inselbiota sind allerdings zudem besonders anfällig für anthropogene Einflüsse wie den globalen Klimawandel, Habitatverlust und invasive Arten. Für ihren Erhalt ist es daher wichtig, die ökologischen Prozesse auf Inseln detailliert zu verstehen. Aufgrund ihrer definierten Größe und isolierten Lage eignen sich Inseln als Modellsysteme in der ökologischen und evolutionären Forschung. Der Großteil der bisherigen Inselstudien hat sich allerdings mit kleinräumigen Mustern befasst, so dass standardisierte globale Daten zu den biogeographischen Eigenschaften und eine makroökologische Synthese ihrer Biota bislang fehlen. In dieser Arbeit stelle ich eine physische und bioklimatische Charakterisierung der Inseln der Welt vor und behandle die Frage, wie abiotische Inseleigenschaften die Diversität von Inselfloren beeinflussen. Ich bearbeite zwei Hauptaspekte dieser Fragestellung: Zuerst konzentriere ich mich auf historische und heutige Klimabedingungen und physische Inseleigenschaften als Triebfedern von Pflanzendiversitätsmustern auf Inseln. Hierbei setze ich einen Schwerpunkt auf die räumliche Anordnung von Inseln und Struktur von Archipelen. Als Zweites behandle ich taxon-spezifische Unterschiede in der Antwort von Diversitätsmustern auf abiotische Faktoren. Hierzu stelle ich eine globale Datenbank mit historischen und heutigen Klimabedingungen und physischen Eigenschaften, wie Fläche, Isolation und Geologie, von 17883 Inseln größer als 1 km² vor. Mit Hilfe von Ordinations- und Klassifikationsverfahren charakterisiere und klassifiziere ich die Inseln in einem multidimensionalen Umweltraum. Außerdem entwickele ich einen Satz von ökologisch relevanten Maßen zur Beschreibung von Isolation von Inseln und ihrer räumlichen Anordnung in Archipelen, darunter Maße zu Trittstein-Inseln, Wind- und Meeresströmungen, klimatischer Ähnlichkeit, Distanzen zwischen Inseln und umgebender Landfläche. Diese Maße berücksichtigen verschiedene Aspekte von Isolation, welche Immigration, Artbildung und Aussterben auf Inseln sowie Austausch zwischen Inseln beeinflussen. Um abiotische Bedingungen mit biotischen Eigenschaften von Inselfloren in Verbindung zu bringen, nutze ich eine für diese Arbeit erstellte Datenbank aus 1295 Insel-Artenlisten, die insgesamt ca. 45000 heimische Gefäßpflanzenarten umfassen. Dies ist der umfassendste und erste globale Datensatz für Pflanzen auf Inseln, der Artidentitäten anstatt lediglich Artenzahlen beinhaltet. Die globale Insel-Charakterisierung bestätigt quantitativ, dass sich Inseln in bioklimatischen und physischen Eigenschaften vom Festland unterscheiden. Inseln sind im Durchschnitt signifikant kühler, feuchter und weniger saisonal geprägt als das Festland. Die weiteren Ergebnisse zeigen, dass eine sorgfältige Beschreibung der räumlich-physischen Eigenschaften von Inseln und Archipelen nötig ist, um die Diversitätsmuster ihrer Biota zu verstehen. Isolation ist nach Inselfläche der zweitwichtigste Einflussfaktor für den Gefäßpflanzenartenreichtum auf Inseln. Von den verglichenen Isolationsmaßen eignet sich der Anteil an umgebender Landfläche am besten zur Erklärung der Artenzahlen. Außerdem erhöht sich durch die Berücksichtigung von Trittsteininseln, großen Inseln als Quell-Landflächen und klimatischer Ähnlichkeit der Quell-Landflächen die Vorhersagekraft der Modelle. Isolation spielt eine geringere Rolle auf großen Inseln, wo in situ Diversifizierung den negativen Effekt von Isolation auf Immigration ausgleicht. Die räumliche Struktur innerhalb von Archipelen ist von besonderer Bedeutung für β-Diversität, d.h. für den Unterschied in der Artenzusammensetzung der Inseln. Außerdem beeinflusst sie indirekt, durch den Effekt auf die β-Diversität, auch die γ-Diversität, d.h. die Diversität des gesamten Archipels. Die Ergebnisse heben die enorme Bedeutung der relativen räumlichen Position von Inseln zueinander für Diversitätsmuster auf Inseln hervor und zeigen die Notwendigkeit für Inselforschung und Naturschutz, Inseln im Kontext ihres Archipels zu betrachten. Die Ergebnisse für Farne auf südostasiatischen Inseln zeigen, dass die Bedeutung von physischen Inseleigenschaften für Diversität kontinuierlich mit der Größe der betrachteten Untersuchungsfläche von der Insel- bis zur Plotebene abnimmt, wohingegen der Einfluss von lokalen Umweltbedingungen zunimmt. Lokale Artgemeinschaften sind häufig gesättigt, wodurch die Anzahl an Arten, die aus dem regionalen Artenbestand einwandern können, limitiert wird. Um Vorhersagen über lokalen Artenreichtum zu machen, ist es daher wichtig, die Skalenabhängigkeit der Effekte des regionalen Artenbestandes zu berücksichtigen. Großgruppen von Pflanzen unterscheiden sich in ihrer Ausbreitungsfähigkeit, ihrem Genfluss, Artbildungsraten und Anpassungen an das Klima. Dementsprechend zeigen die vergleichenden Analysen zwischen taxonomischen Pflanzengruppen deutliche Unterschiede in der Reaktion von Artenreichtum und phylogenetischen Diversitätsmustern auf abiotische Faktoren. Die Arten-Fläche-Beziehung, d.h. die Zunahme von Artendiversität mit zunehmender Fläche, variiert zwischen den Pflanzengruppen. Die Steigung der Arten-Fläche-Beziehung ist für Spermatophyten größer als für Pteridophyten und Bryophyten, wohingegen der y-Achsenabschnitt kleiner ist. Unter der Annahme, dass Merkmale und klimatische Anpassungen innerhalb von taxonomischen Gruppen phylogenetisch konserviert sind, führen die Filterwirkung von Ausbreitungsbarrieren und Umwelteigenschaften sowie in situ Artbildung zu Gemeinschaften eng verwandter Arten (phylogenetic clustering). Die Ergebnisse zeigen, dass physische und bioklimatische Inseleigenschaften, die mit der Filterwirkung und Artbildung in Verbindung stehen, die phylogenetische Struktur von Inselgemeinschaften beeinflussen. Die Stärke und Richtung der Zusammenhänge variieren zwischen taxonomischen Gruppen. Abiotische Faktoren erklären mehr Variation in phylogenetischer Diversität für alle Angiospermen und Palmen als für Farne, was auf Grund höherer Ausbreitungsfähigkeit und größerer Verbreitungsgebiete von Farnen den Erwartungen entspricht. Die abiotische Charakterisierung und Klassifizierung der weltweiten Inseln und die zugehörigen Daten ermöglichen eine integrativere Berücksichtigung von Inseln in der makroökologischen Forschung. In dieser Arbeit präsentiere ich die ersten Vorhersagen globaler Pflanzenartenvielfalt auf Inseln und die ersten Analysen zu unterschiedlichen Diversitätskomponenten (α, β, γ und phylogenetische Diversität) von Inselsystemen und ihren abiotischen Einflussfaktoren auf globalem Maßstab. Ich zeige, dass Zusammenhänge zwischen Umweltfaktoren und Artenzahl sowie phylogenetischen Eigenschaften von Inselgemeinschaften zwischen unterschiedlichen taxonomischen Gruppen in Abhängigkeit ihrer vorwiegenden Ausbreitungs- und Artbildungseigenschaften variieren können. Dies ist eine neue Sichtweise in der makroökologischen Inselforschung, die Rückschlüsse auf die Mechanismen hinter Diversitätsmustern von Pflanzen auf Inseln erlaubt. Ein detailliertes Verständnis davon, wie Diversität unterschiedlicher Pflanzengruppen durch Immigration und Diversifizierung auf Inseln entsteht, dürfte auch das Verständnis globaler Diversitätsmuster im Allgemeinen verbessern.