Ecological risk assessment (ERA) studies are important to assess environmental changes that have been caused by anthropogenic activities. These integration models show the estimation of adverse risk effects across the levels of biological organization potentially exposed to perturbation, including a better understanding of the ecosystems complexity. It is well known that the pesticide have severe environment effects contributing to biodiversity loss and trophic levels changes. In this context, the aim of this study was to evaluate the ecological risk assessment in pesticide contamination scenarios for aquatic and terrestrial compartments. To attempt it direct and indirect effects on individual response for different biological organization and for multi trophic interactions responses with ecosystems models were evaluated. Thus the environmental impacts in relation to losses and changes of the ecosystems functions and services were analyzed. For this purpose, a risk scenario was designed to compare the Ivermectin contamination exposure routes, via dermal (soil) and oral (food) on Eisenia fetida reproduction tests. An experimental approach was constructed to characterise the effects of the fungicide Scala® (Pyrimethanil) in spraying application comparing to homogenous soil application on a constructed soil multi-species test system. n experiment was performed to reported the effects of the fungicide Mythos® (Pyrimethanil) with terrestrial plant test followed by elutriate test with non-targets freshwater organisms and avoidance test with soil invertebrates and quantify the ecosystems services framework. A holistic higher tier fungicide risk assessment was done with terrestrial and aquatic responses and trophic levels with multitrophic interactions in ecosystem models and supplementary with individuals\' responses. The results obtained suggest that the analyzed reproduction parameters for earthworms were affected with the increase of ivermectin concentrations with statistical significant differences between the contamination exposure routes. The fungicide pyrimethanil has adverse effect on soil invertebrates\' response for the application and spatial distribution with the habitat preferences and foraging abilities has affected directly or indirectly by the fungicide toxicity. The impacts by the runoff and leaching pesticides into adjacent water bodies and surrounding soil showed changes in the organism\'s structure with changes and loss in the provisioning, regulatory and supporting services. The integrated holistic four-tiered fungicide risk assessment showed the possible impacts and the adverse effects on the terrestrial and aquatic organisms, ecosystems and processes in the simulate scenarios. From the results, it is possible to conclude that the experiments performed crossed the multiple aspects of contaminations and show the individuals to ecosystems responses approaches using the exposure routes of contamination, multi trophic interactions of experimental ecosystems models, behavioral, individual and some comparatives responses with aquatic and terrestrial compartments in risk assessment. Furthermore, this study are an important register for the deleterious effects and responses to impacts of pesticides, prompting the possible environmental losses and changes of the ecosystems functions and services in disturbances areas. / Os estudos de avaliação de risco ecológico consistem em avaliar os riscos ecológicos ocasionados pelas diversas atividades antropogênicas a um determinado sistema. Essa abordagem de integração reporta a estimativa dos efeitos de risco adverso através dos níveis de organização biológica potencialmente expostos a pertubação, incluindo assim uma melhor compreensão da complexidade dos ecossistemas. É bem conhecido que os pesticidas possuem efeitos nocivos ao meio ambiente, contribuindo para a perda de biodiversidade e mudanças nos níveis tróficos. A partir dessa análise, o objetivo geral desse estudo foi uma avaliação de risco ecológico em cenários de contaminação por pesticidas em relação aos compartimentos terrestres e aquáticos. Para tanto, foram avaliados os efeitos diretos e indiretos sobre as respostas individuais para diferentes níveis de organização biológica e para as interações multitróficas através de modelos ecossistêmicos. Assim, foram analisados os impactos ambientais em relação as perdas e mudanças das funções e serviços dos ecossistemas. Para esse propósito, foram desenvolvidos cenários de risco em relação as rotas de exposição do antiparasitário Ivermectin para a minhoca Eisenia fetida em relação a testes de reprodução, através da via dermal (solo) e oral (comida). Foi construída uma abordagem experimental para caracterizar os efeitos do fungicida Scala® (Pyrimethanil), comparando a aplicação através de pulverização por spray com a aplicação homogênea no solo em um sistema terrestre multiespécies. Experimentos foram realizados para reportar os efeitos do fungicida Mythos® (Pyrimethanil) em plantas terrestres alvo, seguidos por teste com elutriato com organismos de água doce não-alvo e testes de fuga com invertebrados terrestres não-alvo e uma quantificação dos serviços ecossistêmicos. Foi realizada uma avaliação de risco holística do fungicida pyrimethanil com respostas dos organismos terrestres e aquáticos e das interações tróficas através dos modelos ecossistêmicos e complementados com respostas individuais. Os resultados obtidos sugerem que os parâmetros de reprodução para as minhocas foram afetados com o aumento das concentrações de ivermectina com diferenças estatísticas significativas entre as rotas de exposição a contaminação. O fungicida pyrimethanil mostrou efeitos adversos sobre os invertebrados terrestres para as aplicações do pesticida e para a distribuição espacial, sendo as preferências de habitat e habilidade de forageio direta ou indiretamente afetadas pela toxicidade do fungicida. Os possíveis impactos do runoff e lixiviação nos corpos de água e solos adjacentes mostram mudanças na estrutura da comunidade com mudanças e perdas nos serviços ecossistêmicos de provisão, regulação e suporte. A avaliação de risco holística mostrou os impactos e efeitos adversos sobre os organismos terrestres e aquáticos, ecossistemas e processos nos diferentes cenários de simulação. Ao analisar os dados obtidos é possível concluir que os experimentos realizados permeiam os múltiplos aspectos da contaminação por pesticidas, mostrando respostas de indivíduos a ecossistemas através das rotas de exposição da contaminação, interações multitróficas a partir dos experimentos de modelos ecossistêmicos, respostas individuais, comportamentais e comparativas com os sistemas terrestres e aquáticos em avaliações de risco ecológico. Portanto, esse estudo se apresenta como um importante registro dos efeitos deletérios e das respostas dos impactos por pesticidas, levando a possíveis perdas e mudanças das funções e serviços ecossistêmicos em áreas com distúrbios.

Orientador: Thomas Michael Lewinsohn / Texto em português e inglês / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-25T08:21:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jorge_LeonardoRe_D.pdf: 3849903 bytes, checksum: 25f081be452b20c896ee7884cb1f9a07 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Nesta tese propomos um desenvolvimento do conceito de especialização no uso de recursos, de forma a incluir aspectos pouco considerados, principalmente no contexto de interações: afinidades entre os tipos de recursos, sua disponibilidade e padrões de coocorrência. Por meio da incorporação de avanços recentes em estudos ecofilogenéticos e em modelos nulos, propomos novas métricas para a especialização de espécies e comunidades, e aplicamos esses avanços para responder a questões particulares. No primeiro capítulo, o arcabouço conceitual é apresentado de forma mais geral, e uma métrica para a especialização de espécies é proposta e exemplificada. O segundo capítulo, de natureza metodológica, estende essa métrica para comunidades e propõe uma partição da variação em especialização entre espécies e entre locais de forma hierarquizada. O terceiro capítulo investiga a capacidade destas ferramentas de evidenciar relações entre a especialização e a distribuição geográfica de espécies de insetos endófagos de capítulos de Asteraceae no Brasil. Por fim, o quarto capítulo utiliza o mesmo conjunto de dados para investigar o papel da diversidade filogenética de recursos na determinação da riqueza de insetos que os utilizam / Abstract: In this thesis we propose a development of the resource specialization concept to include aspects usually not taken into account, especially for trophic interactions: affinities among resource types, their availabilities and cooccurrence patterns with consumers. By incorporating recent advances in ecophylogenetics and null modelling, we propose new metrics for the specialization of species and communities and apply these advances to address particular questions. In the first chapter the general conceptual framework is presented and a metric for the specialization of species is proposed and exemplified. The second chapter, mostly methodological, expands this metric for communities and proposes a hierarchical partitioning of the variation in specialization among species and locations. The third chapter tests this toolset in showing the relationship between specialization and geographic distribution ranges of endophagous insects feeding in Asteraceae flowerheads in Brazil. Finally, the fourth chapter uses the same dataset to investigate the role of phylogenetic diversity of resources in determining the richness of insect herbivores using them / Doutorado / Ecologia / Doutor em Ecologia

La diversité biologique constitue l’un des piliers du fonctionnement des écosystèmes, etun potentiel pour l’adaptation et l’évolution de la vie dans le contexte du changement climatique. Les espèces constituant cette biodiversité sont étroitement connectées de différentes façons. Une diminution de cette biodiversité peut déclencher des effets de cascade et des conséquences largement imprévisibles, bien au delà de la seule réduction apparente du nombre ou de la distribution des espèces. La grande complexité de l’organisation écologique est très souvent un cauchemar pour la prise de décision. Les difficultés commencent avec le choix d’une mesure adéquate de la biodiversité. Une telle mesure est cependant une étape nécessaire si nous voulons prioriser nos actions de gestion de la biodiversité, afin de préserver le plus de diversité possible avec des ressources limitées. Bien que cette thèse ne prétende pas produire des réponses complètes à ces problèmes complexes, elle offre quelques points de réflexion pour la gestion de la biodiversité.Elle se compose de quatre chapitres. Le premier chapitre soulève la question de la gestion d’une biodiversité mélangée, au sein de laquelle des espèces invasives peuvent également s’inviter. Ce chapitre souligne les interconnections entre la sévérité des impacts des invasions biologiques et le contexte dans lequel cette invasion intervient. Considérant les impacts des invasions comme “ambivalents” — i.e. pouvant être positifs, négatifs, ou neutres pour le système dans lequel l’invasion s’installe — nous proposons une typologie afin d’évaluer l’ambivalence des impacts, sur la base de l’identification des sources potentielles de variabilité des impacts. Pour le second chapitre, nous nous concentrons sur la mesure de la biodiversité lorsque l’on tient compte des interactions entre espèces, de façon à produire une version de la métaphore de l’Arche de Noé (Weitzman, 1998) mieux adaptée aux problèmes de conservation in situ. Nous montrons tout d’abord que, lorsque l’on tient compte d’interactions écologiques, le problème défini par Weitzman demeure une solution extrême ; et deuxièmement, qu’un renversement de la hiérarchie des espèces préservées est possible et entièrement déterminée par la catégorie des interactions. Dans le troisième chapitre, nous utilisons le cadre de coût-bénéfice in-situ développé dans le chapitre 2 afin de comparer les résultats de priorisation de deux indices de biodiversité, Weitzman et Rao. Ces deux indices combinent différemment l’information sur les probabilités autonomes de survie des espèces, les interactions écologiques et la dissimilitude entre espèces afin de mesurer la biodiversité. Nous analysons des plans simples de protection de la biodiversité pour chaque indice, et démêlons le rôle joué par les différents éléments d’information nécessaires au calcul du ranking par l’indicateur,dans un écosystème à trois espèces. Nous montrons que chaque indice réalise un compromis qui lui est propre entre ces éléments d’information, et que l’introduction d’interactions écologiques entre plus de deux espèces mène à des conclusions plus complexes. Les interactions écologiques donnent ainsi une information additionnelle importante afin de déterminer les objectifs de conservation. Notre dernier chapitre est une adaptation du cadre d’optimisation défini précédemment. Il élabore une règle de décision myope afin de déterminer quelles invasions doivent être contrôlées en priorité, en tenant compte des coûts de gestion relatifs et les impacts trophiques en cascade. Nous discutons le gradient de la fonction d’objectif composé d’une fonction de diversité W et d’une fonction d’utilité U, afin de déterminer si nous devrions conserver plusieurs ou seulement quelques espèces sous une contrainte de budget. / Biological diversity constitutes one of the major pattern of ecosystem functioning, and a potential for adaptation and evolution of life in the context of climate change. As species are in many ways tightly interconnected, biodiversity loss can trigger large cascade effects and might lead to largely unpredictable consequences, reaching far beyond the visible reduction in the number or distribution of species. The high complexity of ecological organization is often a nightmare for decision-making, starting from accurately measuring biodiversity. This is however a necessary step to take if we want to prioritize action in biodiversity management, in order to preserve as much diversity as possible under limited resources. Though this thesis does not pretend to provide complete answers to those quite complex issues, it provides some reflection points for biodiversity management. It is composed of four chapters. The first chapter raises the issue of dealing with a mixed biodiversity, in which invasive species can be guests. It highlights the interconnections between the severity of the impacts of biological invasions and the contexts in which this invasion occurs. Considering invasion impacts as inherently ''ambivalent'' - i.e. good, bad or neutral for the system in which it arrives - we propose a typology to assess ambivalence in impact, based on the identification of potential sources of impact variability. For the second chapter, we focus on the measurement of biodiversity when accounting for species interactions, which we incorporates into the Noah's Arch problem developed by Weitzman (1998). We then derive a general model for ranking in situ conservation projects. We show firstly that, when accounting for ecological interactions, the problem defined by Weitzman is still an extreme solution, and secondly, that a ranking reversal is possible and completely defined by the interaction categories. In the third chapter, we use the in situ cost-benefit framework developed in Chapter 2 to compare the outcomes of two biodiversity indices, Weitzman's and Rao's. Those two indexes combine information about species survival probability, ecological interaction and distinctiveness in a different way to measure biodiversity; We analyze simple biodiversity protection plans for each index, and disentangle the role played by the different data requirement in the rankings, in a three species ecosystem. We show that such pieces of information will come as a trade-off when considered simultaneously in the measure, and that the introduction of ecological interactions among more than two species lead to more complex conclusions. Ecological interactions thus give important additional information to determine conservation objectives. Our last chapter is an adaptation of the previously defined optimization framework for the prioritization of invasive species management. It elaborates a myopic rule to determine which invasions must be controlled in priority, taking into account relative management costs and trophic cascades impacts. We discuss the gradient of the objective function composed of a diversity function W and a utility function U, to see whether we should retain several or only a few species for management under a budget constraint.

Orientador: Milton Cezar Ribeiro / Resumo: Alterações antrópicas no nível de paisagens afetam de maneiras distintas os diversos grupos de animais e plantas. Tais alterações afetam a composição de espécies e estrutura de comunidades de mamíferos e aves, resultando na perda de funções ecológicas essenciais para a manutenção das florestas. Dentre os processos que podem ser mais afetados inclui-se a frugivoria e a predação de sementes. Desta forma, avançar os conhecimentos de como a paisagem e os tipos de ambientes influenciam tais processos é essencial para a proposição de estratégias que beneficiem a conservação da biodiversidade e manutenção de processos ecológicos. Este estudo tem por objetivo responder qual a contribuição relativa da proporção de vegetação florestal, do tipo de ambiente e sua interação sobre a predação de sementes e frugivoria. Estudamos quatro tipos de ambientes: interior de floresta continua, fragmento florestal, borda de floresta e corredor florestal. O estudo foi realizado em uma região de ecótono entre os biomas Amazônia e Cerrado no estado de Mato Grosso, Brasil. Nessa região foram selecionadas 17 paisagens, representando um gradiente de quantidade de floresta de 10% a 86% em um raio de 3 km. Nessas paisagens avaliamos a frugivoria utilizando frutos artificiais e a predação de sementes utilizando sementes de amendoim e girassóis. Nossos resultados sugerem que a frugivoria por aves foi positivamente relacionada a proporção florestal para aves de médio e grande porte, bem como para a frugivoria t... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Human changes at the landscape level affect different groups of animals and plants in different ways. Such changes affect species composition and mammal and bird community structure, resulting in the loss of essential ecological functions for forest maintenance. Among the most affected processes are the frugivory and seed predation. Thus, advancing the knowledge of how the landscape and environment types influence such processes is essential for proposing strategies that benefit the conservation of biodiversity and the maintenance of ecological processes. This study aims to assess the relative contribution of forest vegetation proportion, environment type and their interaction on seed predation and frugivory. We studied four environment types: continuous forest interior, forest fragment, forest edge and forest corridor. The study was carried out in an ecotone region between Amazon and Cerrado biomes in Mato Grosso state, Brazil. In this region, 17 landscapes were selected ranging from 10% to 86% of forest cover in a radius of 3 km. In each landscape we evaluated frugivory using artificial fruits and seed predation using peanut and sunflower seeds. Our results suggest that frugivory by birds was positively related to forest proportion for medium and large birds, as well as to total frugivory by birds, however the magnitude of the effect varied according to the group of birds. Frugivory by small mammals, on the other hand, showed a negative relationship with forest proportion, ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Our model considers a new element in forest fire modeling, namely the dynamics of a forest animal, intimately linked to the trees. We show that animals and trees react differently to different types of fire. A high probability of fire initiation results in several small fires, which do not allow for a large fuel accumulation and thus the destruction of many trees by fire, but is found to be generally devastating to the animal population at the same time. On the other hand, a low fire initiation probability allows for the accumulation of higher quantities of fuel, which in turn results in larger fires, more devastating to the trees than to the animals. Thus, we suggest that optimal fire management should take into account the relation between fire initiation and its different effects on animals and trees. Further, wildfires are often considered as prime examples for power-law-like frequency distributions, yet there is no agreement on the mechanisms responsible for the observed patterns. Our model suggests that instead of a single unified distribution, a superposition of at least two different distributions can be detected and this suggests multiform mechanisms acting on different scales. None of the discovered distributions are compatible with the power-law hypothesis.

Orientador: Angelo Pires Prado / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-12T10:22:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Prado_AngeloPiresdo_M.pdf: 2424545 bytes, checksum: 61928bd55efdc3c2c4da3a37b8af7e00 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O Brasil apresenta ótimas condições climáticas para se tornar um dos maiores produtores de frutas tropicais do mundo. Apesar da importância brasileira na produção mundial de frutas, sua participação no mercado internacional ainda é baixa, especialmente, em razão da existência de barreiras comerciais, criação e certificação de zonas livres de pragas. As moscas-das-frutas (Diptera: Tephritidae e Lonchaeidae) são pragas de culturas de nêspera, goiaba e café ocasionando grandes prejuízos com o apodrecimento e a queda prematura dos frutos. A ingá é muito utilizada em zonas rurais e urbanas, servindo de reservatório natural dos lonqueídeos, os quais podem atacar frutos comerciais. Assim, os lonqueídeos e seus parasitóides (Hymenoptera) foram coletados para observar o desenvolvimento das larvas e dos adultos e suas relações ecológicas em cada espécie de fruto. Também foram realizados estudos morfológicos das espécies de lonqueídeos envolvidas, com ênfase na caracterização das fases imaturas correlacionadas com as características morfológicas dos adultos, mediante a coleta dos frutos em Campinas e Monte Alegre do Sul (estado de São Paulo), de acordo com a época de frutificação. Segundo os resultados dos estudos ecológicos, sugere-se a existência de manchas adequadas para a sobrevivência e reprodução das moscas-das-frutas do gênero Neosilba, esse fato foi observado nas coletas de frutos de diferentes famílias em Monte Alegre do Sul - SP. A ação do homem influenciou significativamente a comunidade das moscas-das-frutas, em especial as espécies de Neosilba e dos Hymenopetera galhadores e parasitóides em frutos de ingá. As moscas do gênero Neosilba possuem riqueza e abundância baixas nos frutos parasitados, provavelmente para evitar a competição inter e intra-específica. A riqueza e abundância dos Hymenoptera nos frutos amostrados também foram baixos, o que pode estar relacionado as variações sazonais das populações desses espécimes ou devido a ação do homem nos locais amostrados. De acordo com os resultados das análises morfológicas, sugere-se que as diferenças encontradas entre as diferentes espécies de Neosilba, apesar de serem sutis, refletem adaptações dessas espécies às condições diversas dos nichos ecológicos que cada uma explora e, portanto, indica que cada uma delas está sujeita a diferentes pressões seletivas causadas pelo seu ambiente. As estruturas morfológicas que apresentaram maiores diferenças significativas entre as espécies de Neosilba foram as asas dos indivíduos adultos e as mandíbulas e cornos dorsal e ventral retirados dos pupários das moscar emergidas. As diferenças intra-específicas em Neosilba foram observadas mais claramente em indivíduos de N. zadolicha, onde o tipo de alimento utilizado pelas larvas influenciou o tamanho de suas mandíbulas. Assim, conhecendo-se melhor a morfologia dos lonqueídeos, a distribuição das espécies em frutos nativos e em culturas de importância econômica, a competição entre essas espécies nos frutos e os índices de parasitoidismo nas espécies envolvidas, poderemos futuramente desenvolver técnicas de prevenção e de combate a essas moscas, minimizando a utilização de inseticidas, e, por conseguinte, favorecendo o crescimento da comercialização desses frutos no mercado externo. / Abstract: Brazil performs excellent climate conditions to become one of the largest producers of tropical fruits in the world. Despite the Brazilian role in world production of fruit, its participation in the international market is too low, due some trend obstacles and the guarantee of pest-free zones it has to offer. Fruit flies (Diptera: Tephritidae e Lonchaeidae) are pests of medlar crops, guava and coffee causing major damage to the decay and premature fruit drop. Ingá is widely used in rural and urban areas, serving as a natural reservoir of lonchaeids, which can attack fruits. Thus, the lonchaeids and their parasitoids (Hymenoptera) were collected to observe the development of the larvae and adults and their ecological relationship in every kind of fruit There were also morphological studies of the species of lonchaeids involved, with emphasis on characterization of immature stages correlated with the morphological characteristics of adults through the collection of fruit in Campinas and Monte Alegre do Sul (State of São Paulo), according to the season of fruiting. According to the results of ecological studies, it is suggested that there are spots suitable for the survival and reproduction of fruit flies of the genus Neosilba, this was observed in samples of fruit from different families in Monte Alegre do Sul - SP. Human activities have influenced the community of the frugivorous flies, especially the species of Neosilba and galling Hymenoptera and parasitoids in fruits of ingá. The flies of genus Neosilba have low richness and abundance in parasitized fruits, probably to avoid inter and intra-specific competition. The richness and abundance of Hymenoptera in fruits sampled were also low, which may be related to the seasonal variations of the population of such specimens or due to human action beings in the collection sites. According to the results of morphological analysis, it is suggested that the differences found between different Neosilba species, although subtle, these species reflect adjustments to the conditions of the several ecological niches that each operate, and thus, indicate that each species is subject to different selective pressures caused by the environment. The morphological structures that showed greater differences between the species of Neosilba were the wings of adults and the jaws, and dorsal and ventral horns from the pupae of the emerged flies. The intra-specific differences in Neosilba were seen most clearly in individuals of N. zadolicha, where the type of food used by the larvae influenced the size of its jaws. Thus, knowing is better lonchaeids the morphology of the distribution of species on native fruits and crops of economic importance, the competition between these species in fruits and parasitoids in the rates of species involved, we can further develop techniques to prevent and combat to these flies, minimizing the use of insecticides, and thus encouraging the growth of the marketing of these fruits in foreign markets. / Mestrado / Mestre em Parasitologia

En este estudio se analizan los efectos de las condiciones oceanográficas sobre la captura agregada de las tres principales especies de túnidos tropicales considerando las dos estrategias de pesca principales de la flota española de cerco, es decir, la pesca sobre dispositivo artificiales de agregación de peces (FADs) y banco libre (FSC). Además, para cada estrategia de pesca, se investiga el desplazamiento de la agregación de captura bajo los efectos del cambio climático utilizando la captura de atún Katsuwonus pelamis como indicador biológico, y se discuten las implicaciones sociales y económicas del impacto climático sobre los países costeros alrededor del Canal de Mozambique. El atún Katsuwonus pelamis es el recurso pesquero ecológico más importante que sustenta las necesidades sociales y económicas de los países costeros del MZC y, por tanto, las predicciones de puntos críticos para mediados y finales de siglo bajo diferentes escenarios de cambio climático son resultados que deben ser considerados en los planes de conservación y gestión de este recurso. Además, se analizaron las tendencias en las capturas de atún de las flotas industrial y artesanal y el impacto de su interacción. El objetivo general de esta investigación de tesis es mejorar nuestro conocimiento sobre los factores clave que impulsan la dinámica de las pesquerías de túnidos tropicales en el MZC, bajo un contexto que combina la acción e interacción de la flota de cerco industrial y la pesca a pequeña escala. Para el desarrollo del objetivo general, se han definido y resumido objetivos específicos de la siguiente manera: (i) investigar las relaciones entre los factores ambientales y la acumulación de cardúmenes de túnidos tropicales en hábitats marinos capturados por la flota Española de cerco sobre FADs o sobre FSC en el Canal de Mozambique; (ii) investigar la dinámica temporal y predecir los hábitats espaciales para la agregación de cardúmenes de túnidos o puntos críticos para la pesca en relación con sus preferencia ambientales;, (iii) investigar los cambios de distribución y agregación del Katsuwonus pelamis frente a los escenarios futuros de concentraciones representativas (RCP) de cambios climáticos para 2050 y 2100. (iv) discutir los cambios en las tasas de captura y socioeconómicos que afectan a las comunidades pesqueras considerando la incertidumbre asociada al cambio climático en el Canal de Mozambique; (v) describir las interacciones socioecológicas y socioeconómicas entre la pesca industrial y los sectores de la pesca en pequeña escala en las aguas costeras, en base a la información disponible de las pesquerías de Mozambique; (vi) explorar, desde el punto de vista ecológico, el efecto que ejercen la flota industrial en las poblaciones objetivo, así como el impacto socioeconómico en la pesca a pequeña escala, siendo esta, además, más vulnerable al cambio climático a lo largo de la costa de Mozambique. Los datos científicos utilizados en el análisis de capturas y esfuerzo de la flota española de cerco en el área del Canal de Mozambique se obtuvieron de las bases de datos del Instituto Español de Oceanografía (IEO) para el período de Febrero de 2003 a Junio de 2013 a partir de los cuadernos de pesca de la flota de cerco española, una vez corregida la composición específica de las capturas a partir de los datos detallados de la flota y el muestreo de puertos. Los datos de captura y esfuerzo de los cuadernos de pesca contienen información de los lances de pesca para FADs y FSC. Paralelamente a los datos de pesca, los datos ambientales para la misma subárea del MZC y el mismo periodo de tiempo se obtuvieron del consorcio MyOcean-Copernicus EU (marine.copernicus.eu) en formato netCDF. Finalmente, las conclusiones de estas tres etapas de investigación fueron las siguientes: (i) Entre las condiciones oceanográficas que determinaban los puntos críticos de captura para ambos tipos de pesca de cerco (FSC y FADs) en el canal de MZC se encontraban la temperatura de la superficie del mar y su variabilidad, la productividad, la altura de la superficie del mar y la las interacciones de las variables espaciales y temporales. Sin embargo, las corrientes geostróficas mostraron un efecto significativo solo para la acumulación de captura pescable en los FADs. El efecto dinámico de las variables oceanográficas ambientales sobre la acumulación de captura de túnidos tropicales a lo largo del Canal de Mozambique varía según el modo de pesca FAD y FSC. Los modelos predijeron hábitats preferidos para peces asociados con FADs entre 10ºS y 18ºS, con el núcleo, en general, en la costa noroeste de Madagascar. Las predicciones para el hábitat preferido en FSC muestran que el núcleo se encuentra principalmente en la parte norte del Canal de Mozambique y también cerca de la costa de Mozambique entre las latitudes 10ºS a 16ºS. El modelo predijo un caladero de pesca parcialmente superpuesto entre los FADs y la el FSC, a pesar de la diferencia en las variables oceanográficas seleccionadas por cada modelo aditivo generalizado para establecer hábitats de pesca preferidos a lo largo del canal de Mozambique.(ii) En relación de la captura de K. pelamis bajo el escenario climático, los hallazgos sugieren que las variables biofísicas afectan la distribución de las capturas de barrilete en el MZC y que la distribución de las especies se verá afectada por el cambio climático, particularmente en la parte norte, con posibles implicaciones en las comunidades pesqueras locales e internacionales. El modelo proyectó la distribución del K. pelamis e bajo escenarios de cambio climático optimista (RCP2.6) y pesimista (RCP8.5). El escenario optimista proyectaba que las capturas de K. pelamis se desplazarían hacia la parte sur del Canal de Mozambique, entre las latitudes 19ºS y 25ºS, para el 2050, y que el cambio de distribución sería menor o sin cambios entre 2050 y 2100. En el peor de los casos (RCP8.5), los caladeros potenciales de pesca se proyectaron en latitudes >20ºS para 2050, y se pronosticó que probablemente se producirían anomalías positivas en latitudes <20ºS entre 2050 y 2100. Además, para fines del siglo XXI, se observan signos de una alta distribución de las capturas. se espera fuera del MZC en latitudes >25ºS hacia las regiones templadas. Dado que se prevé que el cambio climático afectará la pesca de barrilete en el MZC, puede generar desafíos socioeconómicos para las comunidades pesqueras. Los estados costeros en el área de MZC deben fortalecer la gobernanza y promover políticas para construir resiliencia y aumentar la capacidad de adaptación de las pesquerías locales, nacionales y regionales para reducir su vulnerabilidad a los impactos climáticos. (iii) Las capturas nominales de atún han ido disminuyendo con el tiempo en Mozambique, independientemente de si los peces son capturados por flotas industriales o pescadores en pequeña escala. La competencia entre las flotas industriales y los pescadores en pequeña escala para maximizar las capturas y los beneficios de las especies de túnidos de alto valor comercial, como el rabil, el listado y el patudo hayan contribuido, muy probablemente, a generar esta tendencia decreciente, ya que los mismos stocks se capturan en diferentes regiones del océano Índico occidental (costa y alta mar) y por todo tipo de artes durante la migración estacional y espacial de las tres especies de túnidos tropicales. La existencia de tal interacción entre flotas industriales y pescadores locales a pequeña escala y la tendencia decreciente de los stocks tiene mayores consecuencias sobre los pescadores locales dada su mayor vulnerabilidad. Por lo tanto, es importante fortalecer la aplicación de la separación legal ya existente de las áreas de extracción entre la pesca artesanal e industrial. Es importante evitar la explotación excesiva del atún en las aguas nacionales de Mozambique y al mismo tiempo establecer acuerdos de pesca que apoyen el desarrollo socioeconómico del país. Los futuros acuerdos deberían ser socialmente justos, viable ecológicamente y estar respaldados por un buen asesoramiento de gestión sobre la sostenibilidad de las tasas de explotación.

A adaptação e a diversificação em sistemas multiespecíficos são crescentemente reconhecidas como processos relevantes para a compreensão da biodiversidade. Nosso objetivo foi investigar como a seleção natural relacionada a interações ecológicas influencia a estrutura, dinâmica e diversificação de assembleias mutualistas. Primeiro, modelamos como mutualismo e competição intraespecífica geram regimes seletivos antagônicos que definem padrões de diversificação. Nossos modelos preveem que em mutualismos de baixa intimidade, nos quais cada organismo têm muitos parceiros individuais, fenótipos extremos têm interações mutualísticas desajustadas em relação à complementaridade de traços, contrabalanceando efeitos diversificadores da competição intraespecífica e restringindo a especiação. Em sistemas de alta intimidade, nos quais mutualismos têm maior impacto adaptativo e cada organismo têm poucos parceiros, tal seleção estabilizadora imposta por mutualismos é reduzida, favorecendo a diversificação. Entretanto, mutualismos de baixa intimidade são mais ricos que mutualismos íntimos na natureza. Sob baixa intimidade de interações, adições de espécies não-aparentadas envolvidas em dinâmicas de convergência constituem explicação plausível para essa discrepância. Em sistemas de alta intimidade, restrições a adições de espécies impostas por histórias coevolutivas estreitamente relacionadas poderiam explicar menores riquezas, apesar do maior potencial de diversificação adaptativa. Em segundo lugar, avaliamos se reconfigurações adaptativas das interações ecológicas podem explicar a variação estrutural de redes mutualistas. Usando um modelo eco-evolutivo, mostramos que a seleção favorecendo trocas de mutualistas e maximizando a abundância das espécies altera propriedades das redes, aumentando seu aninhamento e diminuindo sua estabilidade. Nossos modelos superestimaram o aninhamento em mutualismos de alta intimidade, possivelmente porque não consideramos ligações proibidas impostas por morfologia ou fenologia. Entretanto, as redes simuladas reproduzem aninhamento e modularidade de mutualismos de baixa intimidade, cujas interações são mais flexíveis. Sob competição por mutualistas, as reconfigurações da rede continuam em um dinâmica sem fim, mesmo quando estrutura e a estabilidade atingem níveis assintóticos, o que pode explicar a variação empírica de interações em redes com estruturas temporalmente constantes. Em um terceiro estudo, modelamos como diferentes modos de especiação modificam propriedades de redes mutualistas. Se a especiação resulta em expansão do nicho e as espécies emergentes tornarem-se mais conectadas, o aninhamento aumenta e a modularidade diminui, frequentemente resultando em redes instáveis. Se a especiação causar retração do nicho e as espécies emergentes tornarem-se menos conectadas, aninhamento e modularidade aumentam, promovendo estabilidade. Diferentes regras de sobreposição de nicho entre espécies emergentes não alteraram esses resultados. Assim, retrações de nicho via divergência adaptativa, como deslocamentos de caracteres na especiação simpátrica, devem gerar espécies incorporáveis às redes mutualistas sem desestabilização. Entretanto, expansões de nicho via adaptações a recursos complementares em alopatria devem desestabilizar as redes quando do contato secundário. Efeitos potencialmente amplos de um único evento de especiação mostram que estudos relacionando diversificação e dinâmica são relevantes para o debate sobre complexidade e estabilidade de redes ecológicas. Concluímos que a compreensão mecanística sobre as origens e a manutenção da biodiversidade depende da integração de teorias ecológicas e evolutivas com base em dados empíricos, como fizemos aqui ao modelar dinâmicas adaptativas de interações ecológicas usando informações sobre a organização e história natural de assembleias mutualistas / Adaptation and diversification in species-rich systems are increasingly recognized as relevant processes to improve our understanding on biodiversity. Our aim was to investigate how natural selection related to ecological interactions shapes the structure, dynamics and diversification of mutualistic assemblages. First, we modeled how mutualism and intraspecific competition generate antagonistic selective regimes that define patterns of diversification. Ours models predict that in low intimacy mutualisms, in which each organism has various individual partners, extreme phenotypes experience trait mismatches in mutualistic interactions that oppose the diversifying effects of intraspecific competition and constrain speciation. In high intimacy systems, in which mutualistic interactions have a higher impact on fitness and each organism has fewer partners, such stabilizing selection is reduced, favoring diversification. However, low intimacy mutualisms are richer than high intimacy mutualisms in nature. Under low interaction intimacy, additions of non-related species involved in trait convergence dynamics are a plausible explanation for such a discrepancy. In high intimacy systems, restrictions to species additions imposed by tight coevolutionary histories could explain lower richnesses despite of a higher potential for adaptive diversification. In a subsequent study, we evaluated whether the adaptive rewiring of ecological interactions explain the structural variation of mutualistic networks. Using an eco-evolutionary model, we show that selection favoring continuous interaction switching that maximizes species abundances changes network properties, increasing nestedness and decreasing stability. Our models overestimated nestedness in high intimacy mutualisms, probably because we did not consider forbidden links imposed by morphology or phenology. However, simulated networks reproduce nestedness and modularity of low intimacy mutualism, in which interactions are more flexible. Under competition for mutualists, rewires continue in an endless dynamics, even when the structure and stability reach asymptotic levels at the network level, which could explain the empirical variation of interactions in networks showing temporally constant structures. In a third study, we modeled effects of different modes of speciation on mutualistic network properties. If speciation results in niche width expansion and emerging species become more connected, nestedness increases and modularity decreases, often resulting in unstable networks. If speciation causes niche width retractions and emerging species become less connected, both nestedness and modularity increase, promoting stability. Different rules of niche overlap between emerging rules did not change these results. Therefore, niche retractions via adaptive divergence, such as character displacement in sympatric speciation, can generate species that will enter local networks without destabilizing them. However, niche width expansions due to adaptation to additional resources in allopatry should destabilize networks if secondary contact between emerging species occur. High magnitude potential effects of a single speciation event show that studies relating diversification and dynamics are relevant to the debate on complexity and stability of ecological networks. We concluded that the mechanistic understanding of biodiversity origins and maintenance relies on the integration between ecological and evolutionary theories based on empirical data, as wed did here by modeling the adaptive dynamics of ecological interactions using information on the structure and natural history of mutualistic assemblages

Mutualismos são interações em que os parceiros se exploram reciprocamente com benefícios líquidos para ambos os indivíduos que interagem. Sistemas mutualistas multiespecíficos podem ser descritos como redes de interação, tais como aquelas formadas por sistemas de polinização, dispersão de sementes, estações de limpeza em ambientes recifais, formigas defensoras de plantas, mimetismo mülleriano e bactérias fixadoras de nitrogênio em raízes de plantas. As interações mutualísticas estão sujeitas à trapaça por indivíduos que, por meio de algum comportamento, alcançam o benefício oferecido pelo parceiro sem oferecer nada ou oferecer muito pouco em troca. No entanto, interações mutualísticas persistem apesar da existência de trapaceiros. Neste trabalho, mostro que os parasitas de interações mutualísticas, os trapaceiros, aumentam a resiliência das redes mutualísticas às perturbações mais rapidamente em redes aninhadas, redes tipicamente encontradas em mutualismos ricos em espécies. Portanto os efeitos combinados de trapaceiros, estrutura e dinâmica das redes mutualísticas podem ter implicações para a forma como a biodiversidade é mantida. Em seguida, estudo as condições em que flores tubulares, que sofrem maiores danos ao interagirem com ladrões de néctar, conseguem coexistir com flores planares, polinizadores e pilhadores por meio de efeitos indiretos da trapaça em seu sucesso reprodutivo. O roubo do néctar pode aumentar o sucesso de uma planta se as interações com pilhadores gerarem maior quantidade de polinização cruzada, aumentando assim o sucesso reprodutivo das plantas que interagem com ambos os visitantes florais. Tal resultado sugere uma nova fonte de manutenção da cooperação e da diversidade de estratégias por meio de efeitos não lineares das interações entre diferentes estratégias. Finalmente, estudo como as interações locais promovem a prevalência de mímicos (trapaceiros) em uma certa população na ausência de seus modelos. Mostro que presas que interagem localmente podem favorecer a predominância de mímicos e predadores que os evitam após algumas gerações e que uma distribuição não aleatória de indivíduos no espaço pode reforçar ainda mais este efeito inesperado de alopatria de modelo e mímico / Mutualisms are interactions in which organisms of different species exploit each other with net benefits for both interacting individuals. Multispecific mutualistic system can be depicted as interaction networks, such as those formed by plant-pollinator interactions, dispersal systems, species interacting in cleaning stations in reef environments, protective ants in plants, müllerian mimicry, and nitrogen fixing bacteria on the roots of plants. Mutualistic interaction is subject to cheating by individuals who, by means of a diversity of behavioral strategies, achieve the benefit provided by the partner offering nothing or few in return. However, the mutualistic interactions persist despite the existence of cheaters. In this work I show that the parasites of mutualistic interactions increase the resilience of mutualistic networks to disturbances in nested networks, typically found in species-rich mutualisms. Therefore the joint effect of cheating, structure and dynamics of mutualistic networks have implications for how biodiversity is maintained. I subsequently study the conditions under which tubular flowers, which suffer stronger damages when interacting with nectar robbers, can coexist with planar flowers, pollinators, and robbers through indirect effects of cheating on their reproductive success. The theft of nectar may increase the success of a plant if its interactions with robbers generate higher degrees of cross-pollination, thus increasing the reproductive success of plants that interact with both floral visitors. This study suggests a new source of continued cooperation and diversity strategies through non-linear effects of the interactions between different strategies. Finally, I study how local interactions can promote the prevalence of mimic (the cheaters) in a given population in the absence of their models. I found that prey interacting locally may favor the predominance of mimic preys and avoid predators that, after a few generations and under a non-random distribution of individuals in space, can further strengthen this unexpected effect allopatry of the mimic and its model

Community genetics research investigates the influence of intra-specific genetic variation on species interactions. This rapidly growing research field consists of more than one approach to explore how a significant portion of the environment of a focal species is differentially defined by the expressed genomes of other interacting species. While the basic concept of community genetics is well supported empirically, there is still a set of pertinent issues in need of further investigation. The initial research addressed herein focused on the extent to which the magnitude of a community genetic effect can be moderated when acting in concert with other forces in nature, i.e. the interaction between community genetic effects and the effects of other eco-evolutionary processes such as competition and parasitism. Subsequent research investigated the impact of genetic variation of host plants in agro-ecosystems on the performance (reproductive success) and behaviour (distribution and feeding-site choice) of plant-associated pests such as aphids, especially when pests and their hosts were subject to plant-mediated interactions. In addition, the differential effects of Indirect Ecological Effects (IEEs) and Indirect Genetic effects (IGEs) on the emergence of shared (extended) phenotypes between natural enemies (i.e. biological control agents and phytophagous insects) were examined. I provide clear evidence for significant effects of the genetic variation of host plant on aphid performance, behaviour and intra- and inter-specific competition. My findings also give credence to the concept of reciprocal moderation between plant genotype and aphid competition. I also provide observations on competition that segues into less antagonistic and possibly into a more cooperative form of interaction. In addition, I establish novel systems of economically important crop genotypes, noxious sap-feeding aphid species and root-galling nematodes. I also devise an amalgamated approach to interpret the interwoven set of mechanisms that underpin the observations presented and conclusions drawn. I also provide further investigation on the role of Indirect Ecological Effects (IEEs) between root-knot nematodes and sap-feeding aphids, and demonstrate the influence of in-plant variation on the interaction between the spatially separated plant consumers. Furthermore, I use a quantitative genetic experimental design in order to demonstrate a differential impact of parasitoid genotype on the behaviour of its aphid host. As such, I provide some of the clearest evidence to date that the phenotype of an organism can be the product of the genes expressed in another organism via Inter-specific Indirect Genetic Effects (IIGEs). Finally, I conducted research on epiphytic bromeliads and their associated faunal communities in the tropics. Here I demonstrate that the influence of intra-specific genetic variation of the host plant on the associated ecological communities may be more universal than previously conceived, with a plausible role for such variation in the maintenance of biological diversity. My research provides evidence for the genetic basis of species interactions and, interestingly, a genetic basis for the evolutionary arms-race between foragers and their hosts. My doctoral work adds new evidence to the increasing literature on the evolutionary importance of (Genotype x Genotype) interactions and (Genotype x Genotype x Environment) interactions in shaping the dynamics of pest communities, which in turn can affect plant phenotype and can influence the properties and services of the focal ecosystem in which the inter-players live and interact.