A área de pesquisa científica, denominada computação e biodiversidade, tem por desafio suprir a demanda por tecnologias de apoio à conservação da biodiversidade, fornecendo ferramentas computacionais aplicadas ao estudo da biodiversidade. Os modelos de distribuição geográfica de espécies têm uma importante contribuição para o entendimento da biodiversidade e no apoio para a tomada de decisão em conservação dos recursos de biodiversidade. Os resultados da modelagem de distribuição de espécies, não apresentam com clareza os tratamentos aplicados aos dados na etapa de pré-análise e os critérios de seleção das variáveis preditoras, o que agrava a incerteza quanto aos resultados obtidos e prejudica a reprodutibilidade do experimento. Assim, o objetivo desta pesquisa é apresentar o processo de modelagem de distribuição de espécie com destaque para as atividades de pré-análise e atividades de seleção das variáveis preditoras. O processo de modelagem de distribuição de espécies proposto é avaliado por meio de estudo de caso de Modelagem de Distribuição de Espécies do polinizador Centris hyptidis e das plantas oleaginosas Angelonia campestris e Angelonia cornigera, que considera como fator biótico a especialização da interações entre essas plantas e o polinizador. Neste estudo de caso pode-se verificar que a aplicação de técnicas estatísticas exploratórias de dados na etapa de pré-análise do processo de modelagem distribuição de espécies permite a avaliação da qualidade dos pontos de ocorrência, essenciais para o desempenho preditivo do modelo final. / The area of research called biodiversity informatics, or bioinformatics, has to face the challenge of meeting the demand for technologies to support the conservation of biodiversity, providing computational tools applied to the study of biodiversity. The models of geographic distribution of species have a fundamental implication for understanding the biodiversity and conservation decision making. Researches on modeling species distributions generally do not present clearly the treatments applied to the data in the pre-analysis and criteria for selection of predictor variables, which increases the uncertainty regarding the results and affect the reproducibility of experiment. The objective of this research is to present the process of species distribution modeling with emphasis on the activities of pre-analysis and activities selection of the predictor variables, such as to favor its repeatability and reproducibility by other researchers. The process of modeling species distribution proposed is validated on a case study of modeling distribution of pollinator species Centris hyptidis and oilseed Angelonia campestris and Angelonia cornigera, a biotic factor that considers the specialization of these interactions between plants and pollinators. In this case study we can observe one of the main contributions of this work: the application of statistical techniques for data exploration in the pre-analysis of species distribution modeling process, with improved capacity for evaluation and selection of points of occurrence essential to the performance of the predictive model.

Deciduous dry forests are characterized by both seasonal climate and great leaf fall of the arboreus elements. They are distributed throughout tropical regions and within Triângulo Mineiro region they can be found in uphill turned around rivers. Currently, those forests are in a critical conservation status. Deciduous dry forests are the most threatened of all major tropical forests types. Despite their conservation status, ecological studies about these formations are few yet. The present study aims to research the vegetation structure and soils characteristics of two deciduous forests (Funil I and Funil II) located within Araguari river s valley (Minas Gerais State). For the phytossociology survey sixty 10 x 20 m plots were laid out in both areas. All the trees with a minimum circumference of 15 cm at 1.30 m upper ground were sampled. Composite soils samples were collected at a deep of 0-20cm for 20 plots in both forests. For each soil sample was analyzed pH, C, N, Ca, Mg, K, P, Al, Mn, Fe, thick sand, fine sand, silt and clay available. Canonical correspondence analysis (CCA) was used to check relationships between the distribution of the most abundant species and soil caracters. 2,034 individuals was found in Funil I. They are distributed in 64 species, 49 genera and 32 families. In Funil II was found 1,125 trees distributed in 46 species, 39 genera and 22 families. Shannon index calculed was 2.76 nat/ind. to Funil I and 2.59 nat/ind. to Funil II. Pielou evenness index was equal to both environments (J =0.66). Myracrodruon urundeuva, Myrsine umbellata, Myrcia rostrata and Campomanesia velutina were the most important species of Funil I. In Funil II, M. urundeuva, Tabebuia roseo alba, Anadenanthera colubrina and C. velutina were the most important species. Chemical analysis of both forest s soils showed a high chemical similarity. The pH values of both soils Funil I and II indicated a moderate acid. Soil nutrients available was similar in both areas, except for P. In contrast with similarity chemical was found a high fisical difference between Funil I and Funil II soils. Thick sand contents in Funil II was bigger than Funil I. On the other hand, fine sand, silt and clay available in Funil I was bigger than Funil II. In the correspondence canonical analysis it was evidenced the most of the species is distributed throughout environment in both forests, just altering your abundances. Short gradients suggest that one or several environmental variables not analyzed at present work can be interfering in the species distribution. Therefore, for a best knowledge about the relationship between species distribution and environmental variables it is necessary more studies in different areas because just with a lot of replications we can understand and arrive to a model that really explain the distribution species within environment. / As florestas estacionais deciduais caracterizam-se pela estacionalidade climática e pela caducifolia pronunciada do estrato arbóreo. Estão distribuídas pelas mais diversas regiões do planeta e no Triângulo Mineiro podem ser encontradas em encostas voltadas para rios. Atualmente, essas florestas se encontram em um crítico estado de conservação, estando entre as formações mais ameaçadas do planeta. Mas, mesmo em face a essa problemática conservacionista, ainda são poucos os estudos ecológicos que vislumbrem esses ambientes. O presente trabalho teve como objetivo investigar a estrutura vegetacional e as características edáficas de duas florestas decíduas (Funil I e Funil II) localizadas no vale do rio Araguari (MG). Para o levantamento fitossociológico foram demarcadas 60 parcelas de 10 x 20 m em cada área. Todos os indivíduos arbóreos que apresentaram circunferência a 1,30 m de altura ≥ 15 cm foram amostrados. Para o estudo do solo foram obtidas 20 amostras compostas coletas na profundidade de 0-20 cm em cada ambiente. Para cada amostra foi determinado o pH, %C e %N, disponibilidade de Ca, Mg, K, P, Al, Mn e Fe, e as variáveis físicas: areia grossa, areia fina, silte e argila. Para verificar possíveis relações entre as características do solo e a distribuição das espécies mais abundantes foram realizadas análises de correspondência canônica (CCA). Os 2.034 indivíduos amostrados em Funil I durante o levantamento fitossociológico estão distribuídos em 64 espécies, 49 gêneros e 32 famílias. Em Funil II, os 1125 indivíduos inventariados pertencem a 46 espécies, 39 gêneros e 22 famílias. O índice de diversidade de Shannon obtido para Funil I e Funil II foi de 2,76 nat/ind. e 2,59 nat/ind., respectivamente, sendo a equabilidade semelhante para os dois ambientes (J = 0,66). Myracrodruon urundeuva, Myrsine umbellata, Myrcia rostrata e Campomanesia velutina são as espécies mais importantes de Funil I. Já em Funil II, as espécies que estão entre as mais importantes são Myracrodruon urundeuva, Tabebuia roseo-alba, Anandenanthera colubrina e Campomanesia velutina. As análises químicas realizadas nos solos de Funil I e II evidenciaram fortes semelhanças químicas entre os mesmos. Os valores médios do pH obtido para os solos de Funil I e Funil II indicam solos de acidez moderada. A disponibilidade de nutrientes no solo, excetuando-se o potássio, foi muito semelhante entre esses ambientes. Em contraste à semelhança química foi observada uma diferença considerável dos parâmetros físicos desses solos. O teor de areia grossa foi maior em Funil II, todavia, a disponibilidade de areia fina, argila e silte foi superior em Funil I. A CCA realizada para as duas áreas sugere que a maioria das espécies se distribuem por toda a floresta, alterando apenas suas abundâncias relativas. A existência de gradientes curtos sugere que uma ou diversas variáveis não analisadas no presente trabalho estão interferindo na distribuição das espécies. Assim, para um melhor entendimento da distribuição das espécies face a variáveis ambientais é necessária a realização de mais estudos em diferentes áreas, pois só com muitas repetições poderemos compreender e chegar a um padrão que realmente explique a distribuição das espécies em um dado ambiente. / Mestre em Ecologia e Conservação de Recursos Naturais

Submitted by Cássia Santos (cassia.bcufg@gmail.com) on 2014-11-11T12:06:48Z No. of bitstreams: 2 Tese Geiziane Tessarolo - 2014.pdf: 5275889 bytes, checksum: fb092b496eb6eae85e89c28d423c44d9 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Silva (jtas29@gmail.com) on 2014-11-17T15:10:55Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese Geiziane Tessarolo - 2014.pdf: 5275889 bytes, checksum: fb092b496eb6eae85e89c28d423c44d9 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-17T15:10:55Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese Geiziane Tessarolo - 2014.pdf: 5275889 bytes, checksum: fb092b496eb6eae85e89c28d423c44d9 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2014-04-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Aim Species Distribution Models (SDM) can be used to predict the location of unknown populations from known species occurrences. It follows that how the data used to calibrate the models are collected can have a great impact on prediction success. We evaluated the influence of different survey designs and their interaction with the modelling technique on SDM performance. Location Iberian Peninsula Methods We examine how data recorded using seven alternative survey designs (random, systematic, environmentally stratified by class and environmentally stratified using p-median, biased due to accessibility, biased by human density aggregation and biased towards protected areas) could affect SDM predictions generated with nine modelling techniques (BIOCLIM, Gower distance, Mahalanobis distance, Euclidean distance, GLM, MaxEnt, ENFA and Random Forest). We also study how sample size, species’ characteristics and modelling technique affected SDM predictive ability, using six evaluation metrics. Results Survey design has a small effect on prediction success. Characteristics of species’ ranges rank highest among the factors affecting SDM results: the species with lower relative occurrence area (ROA) are predicted better. Model predictions are also improved when sample size is large. Main conclusions The species modelled – particularly the extent of its distribution – are the largest source of influence over SDM results. The environmental coverage of the surveys is more important than the spatial structure of the calibration data. Therefore, climatic biases in the data should be identified to avoid erroneous conclusions about the geographic patterns of species distributions. / Aim Species Distribution Models (SDM) can be used to predict the location of unknown populations from known species occurrences. It follows that how the data used to calibrate the models are collected can have a great impact on prediction success. We evaluated the influence of different survey designs and their interaction with the modelling technique on SDM performance. Location Iberian Peninsula Methods We examine how data recorded using seven alternative survey designs (random, systematic, environmentally stratified by class and environmentally stratified using p-median, biased due to accessibility, biased by human density aggregation and biased towards protected areas) could affect SDM predictions generated with nine modelling techniques (BIOCLIM, Gower distance, Mahalanobis distance, Euclidean distance, GLM, MaxEnt, ENFA and Random Forest). We also study how sample size, species’ characteristics and modelling technique affected SDM predictive ability, using six evaluation metrics. Results Survey design has a small effect on prediction success. Characteristics of species’ ranges rank highest among the factors affecting SDM results: the species with lower relative occurrence area (ROA) are predicted better. Model predictions are also improved when sample size is large. Main conclusions The species modelled – particularly the extent of its distribution – are the largest source of influence over SDM results. The environmental coverage of the surveys is more important than the spatial structure of the calibration data. Therefore, climatic biases in the data should be identified to avoid erroneous conclusions about the geographic patterns of species distributions.

Submitted by Edineia Teixeira (edineia.teixeira@unioeste.br) on 2018-09-28T18:12:13Z No. of bitstreams: 2 Marilia_Favalesso_2018.pdf: 1901703 bytes, checksum: 0d9b6ae60903ec7aa858792cf86a51f2 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-28T18:12:13Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Marilia_Favalesso_2018.pdf: 1901703 bytes, checksum: 0d9b6ae60903ec7aa858792cf86a51f2 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-02-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Lonomia obliqua Walker 1855 (Saturniidae: Hemileucinae) is a species of moth of sanitary interest in Brazil. Their larvae are etiological agents of lonomism, a form of erucism caused by the contact of the human beings with the stinging structures of the species. The most worrying symptoms of lonomism are the systemic hemorrhagic conditions that can lead to several outcomes, including death. The first official notifications of accidents with the species date back to the end of the 80s, in the state of Rio Grande do Sul. Since then, several accidents have been documented in Brazil, mainly in the south and southeast regions of the country. With the increase in the number of victims, health authorities in the state of São Paulo, represented by the “Instituto Butantã”, developed an anti-lonomic serum, which is distributed by the Ministry of Health in places with a higher prevalence of accidents. Hypotheses have been raised on the relation between the growth of the cases of lonomismo and the human occupation; however, little is known about the spatial distribution and ecological aspects of the species to enable the testing of these hypotheses. In view of the above, the present study aimed to produce a map for the potential geographical distribution of L. obliqua in Brazil, based on the combination of different ENM (Ecological Niche Modeling) algorithms. A total of 38 occurrence points were distributed across the geographic area of Brazil and Misiones, Argentina, which were partitioned for calibration and evaluation of the distribution model. Eight continuous climatic variables and only 16 previously considered variables were selected. Different ENM methodologies were tested and compared to TSS (True Skill Statistic) index values. The final model-map was composed of a combination of four algorithms (Gower, Mahalanobis, Maxent and SVM), with pseudo-absences outside a bioclimatic envelope and a number of pseudo-absences equal to that of presences. This model map was binarized from the Low Presence Threshold (LPT) and cut only for Brazil. According to this model map, the areas predicted as suitable for L. obliqua would be restricted to latitudes ~12° and ~32°, and longitudes ~39° and ~57°. When evaluating new sites of occurrence of the specie in Rio Grande do Sul, it was possible to verify that all the municipalities were in areas predicted by the model-map. A characterization of the abiotic variables related to the niche of the specie was also carried out, being these extracted from the area predicted as adequate the presence of the specie in the model map. To help characterize these variables, we also extract categorical descriptors of climate, soil and vegetation (in %). The percentage of land use classes was also extracted in order to contribute to the hypothesis that condition the increase of accidents due to human occupation. In this question, we find a large part of the area predicted within classes of agricultural soils in Brazil, which leads us to ratify the current hypotheses. Thus, the loss of habitat of the species for the agricultural enterprises increases the human contact with the specie, which should increase the number of notifications of the lonomism, generating greater epidemiological concern and habitat conservation for this specie. / Lonomia obliqua Walker 1855 (Saturniidae: Hemileucinae) é uma espécie de mariposa de interesse sanitário no Brasil. Suas larvas são agentes etiológicos do lonomismo, uma forma de erucismo causado pelo contato dos seres humanos com as estruturas urticantes da espécie. Os sintomas mais preocupantes do lonomismo são os quadros hemorrágicos sistêmicos que podem conduzir a diversos desfechos, inclusive o óbito. As primeiras notificações oficiais de acidentes com a espécie datam do final da década de 80, no estado do Rio Grande do Sul. A partir de então, diversos acidentes têm sido documentados no Brasil, principalmente nas regiões sul e sudeste do país. Com o aumento do número de vítimas, autoridades sanitárias do estado de São Paulo, representadas pelo do Instituto Butantã, desenvolveram um soro antilonômico, o qual é distribuído pelo Ministério da Saúde em localidades com maior prevalência de acidentes. Hipóteses têm sido levantadas sobre a relação entre o crescimento dos casos de lonomismo e a ocupação humana; contudo, pouco se conhece sobre a distribuição espacial e aspectos ecológicos da espécie para possibilitar os testes destas hipóteses. Diante do exposto, o presente estudo objetivou produzir um mapa para a distribuição geográfica potencial de L. obliqua no Brasil, baseando-se na combinação de diferentes algoritmos ENM (Ecological Niche Modeling). Foram utilizados 38 pontos de ocorrência distribuídos pela área geográfica do Brasil e região de Misiones, na Argentina, os quais foram particionados para calibração e avaliação do modelo de distribuição. Foram selecionadas oito variáveis contínuas climáticas e de solo entre 16 previamente cogitadas. Diferentes metodologias ENM foram testadas e confrontados quanto a valores de índice TSS (True Skill Statistic). O mapa-modelo final foi composto por uma combinação de quatro algoritmos (Gower, Mahalanobis, Maxent e SVM), com amostragens de pseudo-ausências fora de um envelope bioclimático e número de pseudo-ausências igual ao de presenças. Esse mapa-modelo foi binarizado a partir do limiar LPT (Lowest Presence Threshold) e recortado somente para o Brasil. Segundo este mapa-modelo, as áreas preditas como adequáveis a L. obliqua estariam restritas as latitudes ~12º e ~32º, e as longitudes ~39º e ~57º. Também foi realizada uma caracterização das variáveis abióticas relacionadas ao nicho da espécie, sendo essas extraídas da área predita como adequada a presença da espécie no mapa-modelo. O percentual de classes de uso da terra também foi extraído, a fim de contribuir com as hipóteses que condicionam o aumento de acidentes em função da ocupação humana. Neste quesito, encontramos grande parte da área predita dentro de classes de solos agrícolas no Brasil, o que nos leva a ratificar as hipóteses atuais. Assim, a perda de habitat da espécie para os empreendimentos agrícolas aumenta o contato humano com a espécie, o que deve aumentar o número de notificações do lonomismo, gerando maior preocupação a nível epidemiológico e de conservação de habitat para essa espécie.

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

Orientador: Célio F.B. Haddad / Resumo: Na última década houve um grande desenvolvimento nos Modelos de Distribuição de Espécies (MDE), com diversas aplicações na conservação da biodiversidade. No entanto, apesar dos avanços recentes, a seleção de variáveis preditoras tem sido relativamente negligenciada na construção dos MDE. Este procedimento deveria ser um dos passos cruciais do processo de modelagem, já que as variáveis preditoras estão relacionadas diretamente à capacidade dos modelos de capturar os requisitos ambientais das espécies. Neste contexto, os anfíbios são excelentes organismos modelo para avaliar a importância da seleção de variáveis preditoras ecologicamente significativas no MDE. Isto pode trazer avanços para a biogeografia e biologia da conservação, uma vez que os anfíbios são usados como bioindicadores da qualidade ambiental e da integridade de hábitat. A presente tese de doutorado teve como objetivo principal verificar o efeito da utilização de variáveis preditoras ecologicamente significativas no processo de modelagem dos anfíbios e posteriormente aplicar parte deste conhecimento na comunidade de anfíbios do Estado de São Paulo, visando verificar o potencial desta metodologia para identificar áreas de alto valor de riqueza de anfíbios e verificar também o potencial de invasão de Eleutherodactylus jonhstonei, uma espécie de anfíbio invasora registrada para o Estado de São Paulo. No primeiro capítulo avaliamos a importância da seleção de variáveis essenciais ao MDE usando os anfíbios como estudo... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In the last decade there has been a great development in the Species Distribution Models (SDM), with several applications in conservation planning. However, despite recent advances, the selection of predictor variables has been relatively neglected in the construction of SDM. This methodological approach should be one of the critical steps of the modeling process, as the predictor variables are directly related to the ability of models to capture the environmental requirements of the species. In this context, amphibians are excellent model for assessing the importance of selecting ecologically meaningful variables in the SDM. This methodology may lead to advances in biogeography and conservation biology, since amphibians are used as bioindicators of environmental quality and habitat integrity. The aim of the work was to verify the effect of the use of ecologically meaningful variables in the amphibian modeling process and to apply part of this knowledge to the amphibian community of São Paulo state, checking the potential of this methodology to identify areas of high amphibian richness value and to verify the potential invasion of Eleutherodactylus jonhstonei, an invasive amphibian species registered in São Paulo state. In the first chapter we evaluated the importance of selecting essential variables in SDM using amphibians as a case study. The second chapter deals specifically with the amphibian modeling protocol of São Paulo state. The central focus of this chapter has been... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Submitted by Cássia Santos (cassia.bcufg@gmail.com) on 2016-05-31T09:35:51Z No. of bitstreams: 2 Tese - Frederico Augusto Martins Valtuille Faleiro - 2016.pdf: 7096330 bytes, checksum: 04cfce04ef128c5bd6e99ce18bb7f650 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-05-31T10:52:51Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese - Frederico Augusto Martins Valtuille Faleiro - 2016.pdf: 7096330 bytes, checksum: 04cfce04ef128c5bd6e99ce18bb7f650 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-31T10:52:51Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese - Frederico Augusto Martins Valtuille Faleiro - 2016.pdf: 7096330 bytes, checksum: 04cfce04ef128c5bd6e99ce18bb7f650 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2016-03-07 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The climate changes are one of the major threats to the biodiversity and it is expected to increase its impact along the 21st century. The climate change affect all levels of the biodiversity from individuals to biomes, reducing the ecosystem services. Despite of this, the prediction of climate change impacts on biodiversity is still a challenge. Overcoming these issues depends on improvements in different aspects of science that support predictions of climate change impact on biodiversity. The common practice to predict the climate change impact consists in formulate ecological niche models based in the current climate and project the changes based in the future climate predicted by the climate models. However, there are some recognized limitations both in the formulation of the ecological niche model and in the use of predictions from the climate models that need to be analyzed. Here, in the first chapter we review the science behind the climate models in order to reduce the knowledge gap between the scientific community that formulate the climate models and the community that use the predictions of these models. We showed that there is not consensus about evaluate the climate models, obtain regional models with higher spatial resolution and define consensual models. However, we gave some guidelines for use the predictions of the climate models. In the second chapter, we tested if the predictions of correlative ecological niche models fitted with presence-absence match the predictions of models fitted with abundance data on the metrics of climate change impact on orchid bees in the Atlantic Forest. We found that the presence-absence models were a partial proxy of change in abundance when the output of the models was continuous, but the same was not true when the predictions were converted to binary. The orchid bees in general will decrease the abundance in the future, but will retain a good amount of suitable sites in the future and the distance to gained climatic suitable areas can be very close, despite of great variation. The change in the species richness and turnover will be mainly in the western and some regions of southern of the Atlantic Forest. In the third chapter, we discussed the drawbacks in using the estimations of realized niche instead the fundamental niche, such as overpredicting the effect of climate change on species’ extinction risk. We proposed a framework based on phylogenetic comparative and missing data methods to predict the dimensions of the fundamental niche of species with missing data. Moreover, we explore sources of uncertainty in predictions of fundamental niche and highlight future directions to overcome current limitations of phylogenetic comparative and missing data methods to improve predictions. We conclude that it is possible to make better use of the current knowledge about species’ fundamental niche with phylogenetic information and auxiliary traits to predict the fundamental niche of poorly-studied species. In the fourth chapter, we used the framework of the chapter three to test the performance of two recent phylogenetic modeling methods to predict the thermal niche of mammals. We showed that PhyloPars had better performance than Phylogenetic Eigenvector Maps in predict the thermal niche. Moreover, the error and bias had similar phylogenetic pattern for both margins of the thermal niche while they had differences in the geographic pattern. The variance in the performance was explained by taxonomic differences and not by methodological aspects. Finally, our models better predicted the upper margin than the lower margin of the thermal niche. This is a good news for predicting the effect of climate change on species without physiological data. We hope our finds can be used to improve the predictions of climate change effect on the biodiversity in future studies and support the political decisions on minimizing the effects of climate change on biodiversity. / As mudanças climáticas são uma das principais ameaças à biodiversidade e é esperado que aumente seu impacto ao longo do século XXI. As mudanças climáticas afetam todos os níveis de biodiversidade, de indivíduos à biomas, reduzindo os serviços ecossistêmicos. Apesar disso, as predições dos impactos das mudanças climáticas na biodiversidade é ainda um desafio. A superação dessas questões depende de melhorias em diferentes aspectos da ciência que dá suporte para predizer o impacto das mudanças climáticas na biodiversidade. A prática comum para predizer o impacto das mudanças climáticas consiste em formular modelos de nicho ecológico baseado no clima atual e projetar as mudanças baseadas no clima futuro predito pelos modelos climáticos. No entanto, existem algumas limitações reconhecidas na formulação do modelo de nicho ecológico e no uso das predições dos modelos climáticos que precisam ser analisadas. Aqui, no primeiro capítulo nós revisamos a ciência por detrás dos modelos climáticos com o intuito de reduzir a lacuna de conhecimentos entre a comunidade científica que formula os modelos climáticos e a comunidade que usa as predições dos modelos. Nós mostramos que não existe consenso sobre avaliar os modelos climáticos, obter modelos regionais com maior resolução espacial e definir modelos consensuais. No entanto, nós damos algumas orientações para usar as predições dos modelos climáticos. No segundo capítulo, nós testamos se as predições dos modelos correlativos de nicho ecológicos ajustados com presença-ausência são congruentes com aqueles ajustados com dados de abundância nas medidas de impacto das mudanças climáticas em abelhas de orquídeas da Mata Atlântica. Nós encontramos que os modelos com presença-ausência foram substitutos parciais das mudanças na abundância quando o resultado dos modelos foi contínuo (adequabilidade), mas o mesmo não ocorreu quando as predições foram convertidas para binárias. As espécies de abelhas, de modo geral, irão diminuir em abundância no futuro, mas reterão uma boa quantidade de locais adequados no futuro e a distância para áreas climáticas adequadas ganhadas podem estar bem próximo, apesar da grande variação. A mudança na riqueza e na substituição de espécies ocorrerá principalmente no Oeste e algumas regiões no sul da Mata Atlântica. No terceiro capítulo, nós discutimos as desvantagens no uso de estimativas do nicho realizado ao invés do nicho fundamental, como superestimar o efeito das mudanças climáticas no risco de extinção das espécies. Nós propomos um esquema geral baseado em métodos filogenéticos comparativos e métodos de dados faltantes para predizer as dimensões do nicho fundamental das espécies com dados faltantes. Além disso, nós exploramos as fontes de incerteza nas predições do nicho fundamental e destacamos direções futuras para superar as limitações atuais dos métodos comparativos filogenéticas e métodos de dados faltantes para melhorar as predições. Nós concluímos que é possível fazer melhor uso do conhecimento atual sobre o nicho fundamental das espécies com informação filogenética e caracteres auxiliares para predizer o nicho fundamental de espécies pouco estudadas. No quarto capítulo, nós usamos o esquema geral do capítulo três para testar a performance de dois novos métodos de modelagem filogenética para predizer o nicho térmico dos mamíferos. Nós mostramos que o “PhyloPars” teve uma melhor performance que o “Phylogenetic Eigenvector Maps” em predizer o nicho térmico. Além disso, o erro e o viés tiveram um padrão filogenético similar para ambas as margens do nicho térmico, enquanto eles apresentaram diferentes padrões espaciais. A variância na performance foi explicada pelas diferenças taxonômicas e não pelas diferenças em aspectos metodológicos. Finalmente, nossos modelos melhor predizem a margem superior do que a margem inferior do nicho térmico. Essa é uma boa notícia para predizer o efeito das mudanças climáticas em espécies sem dados fisiológicos. Nós esperamos que nossos resultados possam ser usados para melhorar as predições do efeito das mudanças climáticas na biodiversidade em estudos futuros e dar suporte para decisões políticas para minimização dos efeitos das mudanças climáticas na biodiversidade.

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Responsible for harbouring a third of all plant species already classified under a threat category (n= 645), the Brazilian Cerrado has only 8.3% of its area legally protected. ln this biorne, the campos rupestres, a mountaintop grassland ecosystem, stands out for its high number of threatened species currently underrepresented in conservation strategies. ln chapter 1, we aimed at indicating priority areas to secure protection of the threatened plant species from the southern Espinhaço mountains, a region that encampasses large areas of campos rupestres. We found that it is possible to protect, on average, more than 25% of the threatened species' ranges, avoiding sites with extensive use for farming and mining and favouring areas with intensive fire frequency by constraining the management to a relatively small area of only 17% of the region. Conservation plans such as these proposed for campos rupestres represent important opportunities to fulfil the gap existent between research and implementation. However, we do not rule out the need for increasing sophisticated tools that account for the consequences of complex processes threatening biodiversity in the near future ( e.g. clima te change and deforestation) and especially the need for predictive and realistic conservation strategies that anticipate and mitigate their negative effects. Unfortunately, until now we have been relying species protection to a residual system of PAs that provide minimal conservation impact. Thus, in chapter 2 we aimed to select spatial conservation priorites that minimize the risk of deforestation while retaining sites with high plant biodiversity value threatened from climate change in the Brazilian Cerrado. We simulated two ways of spacing out priorities for conservation actions ("time-step action" and "acting now''), and two methods of setting priorities: one that minimizes expected habitat conversion and prioritizes high valuable sites to plant biodiversity at risk from climate change (maximum conservation impact) and another that prioritizes sites based only on their value for plant biodiversity at risk from climate change, regardless their vulnerability to land conversion ("usual approach''). We found that although the scenarios that maximize conservation impact avoided higher amounts of vegetation loss, they prevented least species' range loss. Moreover, the acting now scenarios always performed better in terms of range loss avoided compared to the time-step scenarios under the sarne method of prioritization. Finally, we believe that planning for vegetation loss avoidance is a more conservative strategy because vegetation information is less subjective to any source of bias and is a better surrogate for general biodiversity. We also recommend that acting as soon as possible is always the best strategy to guarantee biodiversity conservation in the Cerrado. / A Terra vem enfrentando as maiores taxas de extinção de espécies de sua história, e os humanos são a maior causa disso. Além da crise de biodiversidade, áreas ricas em espécies, que, por sua vez, coincidem com locais sob alta influência de atividades humanas (ex: hotspots de biodiversidade), são pouco representadas por Unidades de Conservação. No Brasil, essa realidade não é diferente. Responsável por abrigar um terço de todas as espécies de plantas já classificadas sob uma das categorias de ameaça (n=645), o Cerrado brasileiro possui somente 8.3% de sua área legalmente protegida. Nesse biorna, o ecossistema de campos rupestres destaca-se pelo seu alto número de espécies ameaçadas atualmente subrepresentadas em estratégias de conservação. No capítulo 1, nosso objetivo foi indicar áreas prioritárias para assegurar a proteção de espécies ameaçadas de plantas da Serra do Espinhaço Meridional, uma região que abrange grandes trechos de campos rupestres. Nós encontramos que é possível proteger, em média, mais de 25% da distribuição das espécies ameaçadas restringindo o manejo a uma área relativamente pequena de apenas 17% da região e evitando locais de uso extensivo do solo para agropecuária e mineração e favorecendo locais com alta ocorrência de queimadas. Planos de conservação como esse proposto para campos rupestres representam importantes oportunidades para preencher a lacuna existente entre pesquisa e implementação. No entanto, nós não descartamos a necessidade de ferramentas mais sofisticadas que considerem as consequências dos complexos processos que ameaçam a biodiversidade em um futuro próximo ( ex: mudanças climáticas e desmatamento) e, especialmente, a necessidade de estratégias de conservação preditivas e realistas que antecipem e mitiguem seus efeitos negativos. Infelizmente, até agora a proteção das espécies tem se restringido a um sistema residual de unidades de conservação de baixo impacto para a conservação. Portanto, no capítulo 2 nosso objetivo foi selecionar espacialmente locais de alto valor para a biodiversidade de plantas ameaçadas em um cenário de mudanças climáticas e ao mesmo tempo minimizar o risco de conversão da vegetação desses locais. Nós simulamos duas formas de particionar as ações de conservação ("ação em intervalos de tempo" e "agir agora") e dois métodos de estabelecer prioridades: um que minimiza a conversão de hábitat esperada e prioriza locais altamente importantes para a biodiversidade de plantas ameaçadas em um cenário de mudanças climáticas ("máximo impacto da conservação") e outro que prioriza locais baseando-se somente no seu valor para a biodiversidade de plantas ameaçadas em um cenário de mudanças climáticas, independentemente de sua vulnerabilidade ao desmatamento ("abordagem habitual''). Nós encontramos que, embora os cenários que maximizem o impacto da conservação tenham evitado maiores perdas de vegetação, eles evitaram uma menor perda no tamanho médio da distribuição das espécies comparado às abordagens habituais. Além disso, constatamos que os cenários "agir agora" tiveram um melhor desempenho em termos de perda de distribuição evitada comparado aos cenários de implementação sequencial de ações considerando um mesmo método de priorização. Finalmente, nós acreditamos que planejar para evitar perda de vegetação é uma estratégia mais segura, porque a informação sobre vegetação é menos sujeita a qualquer viés e é um melhor indicador para biodiversidade em geral. Também recomendamos que agir o quanto antes é sempre a melhor estratégia para garantir a conservação da biodiversidade no Cerrado.

O lobo-guará é uma espécie de ampla distribuição na América do Sul, tendo no Brasil sua maior área de ocorrência. No entanto, as modificações das áreas naturais principalmente destinadas à agropecuária tornam a espécie vulnerável à extinção. A investigação objetivou conhecer em larga escala a área de distribuição potencial gerada por atributos ambientais favoráveis e áreas adequadas à sua ocorrência nos biomas brasileiros e investigar como a espécie responde à estrutura da paisagem, avaliando os efeitos de ambientes modificados pelo homem na sua ecologia espacial, nos padrões de atividade e na movimentação. Modelos de distribuição de espécie foram gerados pelo Maxent, utilizando uma base de pontos de localização de presença a partir de 2000 para o Cerrado (Ce), Pantanal (Pa), Mata Atlântica (MA) e Pampas (Pp) e um conjunto de onze variáveis ambientais não correlacionadas (topográficas, climáticas e paisagísticas). Para análises de ecologia espacial, das atividades e de movimentação, utilizou-se localizações de telemetria (GPS) de animais habitantes de áreas protegidas (AP), e indivíduos em paisagens modificados (AM). Análises de áreas de vida (AV) foram realizadas utilizando o estimador AKDE e associadas com classificação da paisagem local. Os modelos de distribuição do lobo-guará apresentaram uma área de distribuição potencial de 78% do total dos biomas. Apesar de possuírem grandes proporções de áreas adequadas (Ce, 90%; Pa, 93%; MA, 65% e Pp, 6%), somente um pequeno percentual (4,4% do Ce e 4,7% da MA) possui adequabilidade ambiental acima de 50%. Dos atributos que favorecem sua presença, a altitude (para todos os biomas), a precipitação (Ce e Pa), diferenças de temperatura e uso e cobertura do solo (Ma e Pp) foram os mais importantes. Em nível local, animais apresentaram média de AV de 90Km2 em AP e 41Km2 em AM, uma diferença significativa (p<0,01) com áreas diretamente proporcionais ao percentual de áreas naturais na paisagem. Ainda, apesar dos padrões regulares de atividade não mostrarem grandes mudanças, o período de repouso foi significativamente maior (p<0,01) entre os animais AM (46% do dia) que em animais AP (25% do dia). Lobos-guarás de AP e AM não apresentaram grandes diferenças no deslocamento diário com média geral de 14km caminhados por dia, com comprimentos de passos de 1Km. Diferenças no comprimento de passo foram relacionadas à composição da diversidade de contato de classes da paisagem com a proporção de ambientes naturais no passo (quanto maior as variáveis, maior o passo). Passos menores refletem menor persistência de movimento interferindo no deslocamento diário. Com os resultados desse estudo identificou-se a MA e Pa muito importantes, mas o Ce como bioma mais adequado à espécie. Foram encontrados indícios de que a estrutura de suas AV, o uso da paisagem, as atividades e movimentação são afetados pela paisagem modificada. Isso pode comprometer a viabilidade populacional, interferindo na presença em uma área e refletindo no seu potencial de distribuição. As estratégias de manejo de uso do solo, e a recuperação e conexão de áreas adequadas são urgentes e necessárias para que o lobo-guará permaneça presente e funcional nas paisagens dos biomas brasileiros. / The maned wolf has an extensive distribution range throughout South America with Brazil holding the largest portion of this area. However, the species is presently under a vulnerable status due to natural habitats alteration especially from farming and ranching. This study aimed to observe in large scale the potential distribution area indicated by favorable environmental attributes and suitable habitats to its presence within the Brazilian biomes and further to investigate how the species respond to the landscape structure, evaluating the effects of human-modified landscapes on its spatial ecology, activity patterns and movements. Species distribution models were generated using Maxent with a database of presence-only locations from 2000 though 2015, of the Cerrado (Ce), Pantanal (Pa), the Atlantic Forest (AF), and the Pampas (Pp) biomes, and eleven uncorrelated environmental variables (topographic, climatic, and landscape-based). As for the spatial ecology, activity and movement analysis, GPS-based telemetry locations were used from animals inhabiting protected (PAs) and disturbed areas (DAs). Home range (HR) analysis was performed using the AKDE estimator and then associated with the landscape-classified image. The distribution models for the maned wolf showed a potential distribution area of 78% of the total biomes range. Despite the high proportion of suitable areas (Ce, 90%; Pa, 93%; AF, 65%, and Pp, 6%), only a small percentage of the biomes (4.4% for Ce and 4.7% for AF) presented values over 50% suitable. Concerning the attributes that favor its presence, the altitude (for all the biomes), the precipitation (Ce and Pa), the temperature differences and land use (AF and Pp) were the most important. At the local scale, maned wolves showed HR sizes (average) with significant differences (p<0.01) between the 90Km2 (PA) and 41Km2 (DA) with HR size directly related to the proportion of natural areas. Although the general activity patterns were not considerably different between PA and DA, the resting periods of DA\'s animals (46% of the day) were significantly different (p<0.01) than the period of PA\'s wolves (46% of the day). Animals did not show changes on the daily movement patterns, accounting with 14km in general average and 1km of average step length (no major differences as well). The variation on the step length was related to the association of the diversity of contacts between landscape classes with the proportion of natural classes at each step (as bigger the variable values, bigger the step). As a consequence of smaller steps, constancy of movement decreases. Considering the results, the AF and Pa outstand as very important biomes, however the Ce was indicated as the most suitable biome. Furthermore, the research indicated signs that the HR structure and the landscape use, besides the activity patterns and the movement are affected by altered landscapes. This might compromise the population viability, interfering directly on its presence in an area and affecting the species distribution. Thus, a proper land use management aiming the recovering of degraded habitats is an important strategy tor the maned wolf conservation, so the species can long last survive across the Brazilian biomes.

Made available in DSpace on 2014-07-29T16:21:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Faleiro Frederico Dissertacao.pdf: 1687158 bytes, checksum: e1a8a44e89beea38d1a839934c890e56 (MD5) Previous issue date: 2012-03-28 / The human actions has triggered many threats to biodiversity like land-use and climate changes, overexploitation, pollution, and introduction of invasive species, which can affect organisms both at local and global scale. The science of spatial conservation prioritization emerged as a quantitative approach to support the spatial decisions in face of these threats, while minimizing the socioeconomic and political conflicts. Here we developed spatial solutions to the conservation of non-flying mammals from Brazilian Cerrado considering the socioeconomic costs and the opportunities of environmental governance (first objective). Further, we generated solutions to face the land-use and climate change taking into account the dispersal abilities of species and uncertainties in the species distribution modeling (SDM) process (second objective). We considered the current network of reserves of the Cerrado in both objectives. We built SDMs for 154 species combining model projections weighted by their statistical fit to produce consensus maps of species distribution grouped in three distinct types of models (envelope, statistical and machine-learning models), for both current future scenarios of climate (used only in the last aim). For the first goal, we used the current predicted distribution to run spatial prioritization analyses indicating the best sites for the conservation investment considering human population density, land cost, anthropogenic land use, level of environmental governance, and the distribution of species in trade-off analyses. For the second goal, we used both current and future predicted distribution to run optimization procedures and propose priority sites for conservation, while minimizing species climate-forced dispersal distance , the mean uncertainty associated to the SDM process, and taking into account the future changes in the landscape (by our land use model). SDMs indicated that species-rich sites converge to regions with high population density, high land cost, high anthropogenic land use, and with diverse levels of environmental governance. There was a significant change in spatial priorities when socioeconomic and political dimensions were included in analyses: top priority sites moved towards the north. This spatial change reduced by 68% the potential conservation conflicts with human population, by 72% the likely conflicts arising from land cost and by 68% anthropogenic land use. It also increased by 51% the beneficial effect of environmental governance. Including land-use changes and the modeling uncertainty in the conservation planning process changed significantly the spatial distribution of priority sites in the region. While the inclusion of land-use models altered the spatial location of priority sites at the regional scale, the effects of climate change tended to take place at the local scale. Note that, our solutions already include possible dispersal corridors linking current and future priority sites for mammal conservation, as well as a formal risk analysis based on planning uncertainties. Our results allowed dealing with both complex nature of conflicts among socioeconomic and political dimensions, and the dynamic problem imposed mainly by land-use and climate change. Thus, our analyses figure as a methodological prospect supporting the decision-make process and the consequent translation of conservation planning outcomes into conservations actions / As ações humanas têm desencadeado diversas ameaças a biodiversidade como as mudanças de uso do solo e do clima, sobre-exploração, poluição e introdução de espécies invasoras, que afetas os organismos da escala local até a global. A ciência da conservação espacial para conservação emergiu como uma abordagem quantitativa que tem o objetivo de auxiliar escolhas espaciais que lidem com essas ameaças enquanto minimizam conflitos socioeconômicos e políticos. Aqui nós desenvolvemos soluções espaciais para conservação de mamíferos não voadores do Cerrado considerando os custos socioeconômicos e as oportunidades vindas da governança ambiental (primeiro objetivo). Além disso, nós geramos soluções espaciais que lidem com as mudanças do uso do solo e climáticas levando em consideração as capacidades de dispersão das espécies e as incertezas associadas ao processo de modelagem de distribuição de espécies (MDE) (segundo objetivo). Em ambos objetivos nós consideramos a atual rede de reservas do Cerrado. Nós modelamos a distribuição de 154 espécies combinando as projeções dos modelos e pesado pelo ajuste estatístico para produzir os mapas consenso de distribuição das espécies, agrupados em três distintos tipos de modelos (modelos de envelope, estatísticos e de inteligência artificial), para a atualidade e projetados para o futuro (usado apenas no último objetivo). Para o primeiro objetivo, nós usamos as predições da atual distribuição das espécies para realizar as análises de priorização espacial, indicando os melhores locais para investimento considerando a densidade humana, custo da terra, uso do solo antropogênico, nível de governança ambiental e a distribuição das espécies na perspectiva da análise de demandas conflitantes. Para o segundo objetivo, nós usamos a distribuição atual e futura das espécies para realizar o procedimento de otimização e propor locais para conservação que minimizem os efeitos da dispersão induzida pelas mudanças climáticas, incertezas associadas ao processo MDE e considerando as futuras mudanças na paisagem (através do nosso modelo de uso do solo). A MDE indicou que locais ricos em espécies convergem para locais com alta densidade populacional, alto custo de terra, alta proporção de uso do solo voltado para atividades humanas e diversos níveis de governança ambiental. Houve significativas mudanças nas prioridades espaciais quando as dimensões socioeconômicas e políticas foram incluídas nas análises, fazendo que os locais prioritários mudassem para o norte. Essa mudança espacial reduziu em 68% de potenciais conflitos com população humana, em 72% de conflitos de custo da terra, em 68% de conflitos com o uso do solo antropogênico e 51% de aumento dos possíveis benefícios da governança ambiental. Quando incluímos as mudanças de uso de solo e a incerteza da modelagem no processo de planejamento, os locais prioritários mudaram significativamente na região. Enquanto a inclusão das mudanças no uso do solo alterou a localização espacial dos locais prioritários em escala regional, os efeitos da mudança climática tenderam a ocorrem em escala local. Note que nossas soluções já incluíram possíveis corredores de dispersão para ligação entre as atuais áreas prioritárias com aquelas importantes no futuro, tão bem quanto a análise de risco baseado nas incertezas do planejamento. Nossos resultados permitiram lidar tanto com a complexa natureza dos conflitos entre dimensões socioeconômicas e políticas quanto com problema dinâmico imposto principalmente pelas mudanças do uso do solo e climáticas. Assim, nossas análises auxiliam metodologicamente a dar suporte no processo de tomada de decisão e a consequente tradução dos resultados de planejamentos de conservação em ações de conservação