Ecótonos campo-floresta no sul do Brasil são originados pela expansão de ecossistemas florestais sobre os campestres, um processo natural gerado por mudanças climáticas de larga escala espacial e temporal. Este processo provoca mudanças vegetacionais que consequentemente modificam os padrões de distribuição, composição e riqueza faunística. Assim, ecótonos campo-floresta são sistemas adequados para inferir sobre a influência de processos históricos, biogeográficos e ecológicos na estruturação de comunidades. Para respondermos questões relacionadas a processos agindo em diferentes escalas espaciais, distribuímos as amostragens de modo a obtermos um panorama espacial da estrutura das assembléias. Assim, a proposta de estudo desenvolvido no Capítulo I foi avaliar o papel do ambiente e de dinâmicas espaciais sobre a composição, riqueza de espécies e número de indivíduos em metacomunidades de pequenos mamíferos não-voadores de ecótonos campo-floresta. Os resultados demonstram que os componentes ambiental, espacial e a estrutura espacial do ambiente contribuem igualmente na explicação da variância na composição de espécies, enquanto o ambiente foi mais importante em explicar mudanças na riqueza de espécies e número de indivíduos. Assim, concluímos que requerimentos de nicho das espécies e processos regionais como a limitação da dispersão, o distanciamento de centros de especiação e distribuição geográfica e o processo de expansão florestal conjuntamente explicam variações na estrutura de metacomunidades de pequenos mamíferos não-voadores em ecótonos campo-floresta no Sul do Brasil. No Capítulo II, inferimos sobre os processos gerando os padrões de coexistência de pequenos mamíferos não-voadores em assembléias baseando-se em afinidades filogenéticas e funcionais. Considerando estas similaridades, avaliamos se a diferenciação de nicho ou os filtros ambientais compõem processos importantes para explicar os padrões de coexistência em escalas de hábitat, paisagem e região. Os resultados apontam um padrão de agrupamento filogenético e funcional em todas as escalas avaliadas, embora um padrão de repulsão foi registrado no interior florestal, atestando a influência da diferenciação de nicho estruturando as assembléias de pequenos mamíferos não-voadores nesta porção do gradiente campo-floresta. A predominância do padrão de agrupamento filogenético e funcional afirma a ação de filtros ambientais como processos majoritariamente importantes em explicar os padrões de coexistência de espécies e indivíduos de pequenos mamíferos não-voadores nas escalas avaliadas. Desta forma, o estudo compõem uma das primeiras tentativas para definir os processos de estruturação de assembléias de pequenos mamíferos não-voadores neotropicais combinando aspectos taxonômicos, funcionais e filogenéticos, levantando também questões de conservação da biodiversidade nos sistemas ecológicos estudados. / Grassland-forest ecotones in southern Brazil are originated by forest expansion on grasslands, a natural process generated by climate shifts in large spatial and temporal scales, which causes vegetation changes and likely affects distribution, composition and faunal richness patterns. Thus, grassland-forest ecotones in southern Brazil are suitable systems to infer about influence of historical, biogeographical and ecological processes structuring communities. In order to make these inferences, we spatially sampled non-flying small mammals to characterize the spatial structure of species assemblages. The study proposal of Chapter I was to evaluate the role of environment and spatial dynamics on the composition, species richness and individuals number of nonflying small mammals metacommunities in grassland-forest ecotones. The results shows that environment, space and spatial structure of environment explained equally variations in species composition, while environment variables was the most important component explaining changes in species richness and number of individual. Thus, we conclude that niche requirements and regional processes like dispersal limitation, increase in distance of speciation cores and geographic distribution centers and the forest expansion process explain together variation in metacommunities structure of non-flying small mammals in grassland-forest ecotones at southern Brazil. In Chapter II, we inferred the coexistence patterns of non-flying small mammals based on phylogenetic and functional affinities. Considering these ecological similarities, we evaluate whether niche differentiation or environmental filters processes are responsible for patterns of species coexistence in habitat, landscape and regional scales. Results indicated a phylogenetic and functional cluster across all evaluated scales, although phylogenetic and functional repulsion was registered at forest interior, proving the importance of niche differentiation structuring non-flying small mammals assemblages in this grassland-forest gradient portion. Prevalence of phylogenetic and functional cluster across all scales attests environmental filters as important processes explaining species and individual coexistence patterns in habitat, landscape and regional scales. Therefore, this study comprises one of first attempts to define processes underlying the structure of neotropical non-flying small mammals assemblages combining taxonomic, functional and phylogenetic aspects, concurrently addressing important questions to biodiversity conservation in the ecological systems under study.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:26:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CRUZ_Bruna_2013.pdf: 2580656 bytes, checksum: d443158c7bdfcdcc67bbf886dd052cde (MD5) Previous issue date: 2013-04-04 / Financiadora de Estudos e Projetos / The effects of environmental factors related to different scales on the taxonomic and functional organization of stream fish communities were evaluated. This study was divided into two chapters whose data were obtained by sampling fish fauna in 19 70 - meters lenght sites in 11 streams, located in the Sorocaba river Basin, upper Paraná river system, northeastern São Paulo State, Brazil. In CHAPTER I we hypothesized and tested a hierarchical organization model where riparian landcover would influence bank composition and light availability, which in turn would influence local environmental characteristics and control fish assemblages. In CHAPTER II we aimed to identify which factors (i.e., regional: sub-basins structure; local environmental filters: meso and microhbitats) were the most important on the organization of stream fish composition. We used electrofishing to collect specimens and environmental assessment was based on descriptors of riparian zone landcover and in-stream habitats of the sampling sites. Multivariate analyzes indicated that riparian zone landcover can be considered a higher level causal factor in a network of relations, controlling other environmental factors and, ultimately, functional composition. In addition, in-stream factors may act as environmental filters with coupled with regional processes, control fish assemblages distribution patterns. Our results highlight the importance of hierarchical and scale-based approaches to ecological studies and restoration strategies. / Neste estudo avaliaram-se os efeitos dos fatores ambientais relacionados a diferentes escalas na organização taxonômica e funcional de comunidades de peixes de riachos de cabeceira. Para isso, foram elaborados dois capítulos a partir de amostragens da ictiofauna em 19 sítios de 70 metros de extensão em 11 riachos, representando diversas configurações de características físicas dos hábitats ao longo do gradiente de composição da vegetação ripária, largura dos riachos e composição do substrato, localizados na bacia do rio Sorocaba, sistema do Alto rio Paraná, sudeste do Estado de São Paulo, Brasil. No CAPÍTULO I foi proposto e testado um modelo hierárquico conceitual que relacionou variáveis descritoras de aspectos regionais ligados à cobertura da zona ripária, conjuntos de variáveis descritoras de condições locais referentes ao ambiente interno dos riachos e conjuntos de variáveis bióticas ligadas às assembléias de peixes e no CAPÍTULO II buscou-se identificar quais os fatores (i.e., regionais: organização de sub-bacias; filtros ambientais locais: meso e microhábitats) são mais importantes para a composição das assembléias íctias. Utilizou-se pesca elétrica para a coleta dos exemplares e a avaliação ambiental foi realizada com base em variáveis descritoras da cobertura do solo das zonas ripárias e hábitats internos dos riachos dos sítios de amostragem. Análises multivariadas indicaram que a cobertura da zona ripária pode ser considerada um fator causal de alto nível em uma rede de relações, controlando outros fatores ambientais e a composição funcional das assembléias. Em adição, as características internas dos riachos representam filtros ambientais, os quais associados aos processos regionais regulam os padrões de distribuição das assembléias nas diferentes sub-bacias. Estes resultados evidenciam a importância de abordagens hierárquicas e baseadas em escala em estudos ecológicos e estratégias de restauração.

A emergência da ordem e de padrões não-aleatórios na estrutura das comunidades biológicas é um dos tópicos mais complexos e controversos da ecologia de comunidades. Diferentes fatores atuam na forma como as espécies se associam formando distintos padrões de organização na estrutura das comunidades biológicas. Em uma abordagem funcional, esta estrutura é avaliada através dos atributos das espécies que compõem estas comunidades. Filtros ambientais, interações entre espécies e distúrbios afetam a colonização e exclusão das espécies de acordo com seus atributos funcionais, afetando a dispersão destes dentro e entre comunidades, gerando padrões de convergência e divergência de atributos. Em comunidades de plantas herbáceas estes padrões são facilmente acessados, variam localmente e ao longo de diversos gradientes ambientais e, além disso, respondem rapidamente aos distúrbios. Esta tese trata de como espécies de plantas herbáceas estão organizadas em comunidades gerando padrões não-aleatórios na dispersão de atributos funcionais e da inferência dos processos que geram estes padrões. As comunidades locais podem estar espacialmente arranjadas, conectadas entre si pela dispersão das espécies, formando uma metacomunidade. Os padrões de organização das comunidades locais são qualitativamente distintos dos padrões de organização no nível da metacomunidade. Neste contexto, as estruturas internas das comunidades locais são arranjadas espacialmente gerando a estrutura da própria metacomunidade. Este padrão de organização da organização interna é gerado por um processo de metaorganização, responsável pela emergência de ordem em um nível superior às comunidades locais. A dispersão dos atributos das espécies apresenta variação dentro e entre comunidades, produzindo padrões de α-convergência e α-divergência, β-convergência e β-divergência e gradientes de α-convergência-divergência e β-convergência-divergência ao longo da estrutura da metacomunidade. A metodologia empregada nesta tese possibilita a avaliação dos padrões de dispersão de atributos estritamente relacionados e orientados ao longo de gradientes ambientais. Em comunidades do estrato herbáceo de uma floresta temperada (situada na Reserva ecológica Wolf Lake, Ontário - Canadá) foram avaliados padrões de dispersão de atributos ao longo do gradiente de cobertura do dossel. Em uma das três áreas avaliadas observou-se padrões claros tanto de convergência quanto de divergência de atributos. Em locais onde o dossel era mais fechado as comunidades de plantas herbáceas eram constituídas por espécies semelhantes em termos de SLA e forma da folha. Em locais mais abertos as espécies apresentaram maior discrepância em seus valores de SLA, área e forma da folha, demonstrando padrões significativos de divergência de atributos ao longo deste gradiente ambiental. As outras áreas do estudo não apresentaram padrões significativos, ainda que uma delas tenha apresentado um subconjunto ótimo de atributos semelhantes à primeira área. Analisando as áreas em conjunto averiguou-se um padrão significativo de convergência para a inclinação da planta. Em um experimento de queima controlada (conduzido na Estação Experimental Agronômica da UFRGS, Rio Grande do Sul- Brasil), as parcelas submetidas à queima apresentaram um incremento da diversidade causada pelo fogo afetou a estrutura funcional das comunidades de plantas produzindo ao mesmo tempo convergência e divergência de atributos. Parcelas queimadas apresentaram maior dissimilaridade de espécies quanto à altura da planta, largura da folha, área da folha e área foliar específica, revelando padrões de divergência. As parcelas mantidas como controle apresentaram espécies de maior porte e folhas mais estreitas e uma similaridade funcional maior dentre as espécies para estes atributos, revelando um padrão de convergência. Padrões significativos de dispersão de atributos também foram obtidos relacionados a outros fatores ambientais mensurados como biomassa área, variáveis do solo, taxa de decomposição e abundância de invertebrados. Observou-se que o fogo também afetou os padrões de organização relacionados a alguns destes gradientes. O fogo afeta estrutura de atributos das plantas de ecossistemas campestres de forma antagônica, promovendo simultaneamente padrões de convergência e divergência de atributos. As comunidades biológicas não são meras “associações fortuitas”, mas também não são organizadas de forma a apresentar padrões tão simplistas quanto muitas vezes se supõe. / The emergence of order and non-random patterns on the structure of biological communities is one of the most complex and controversial topics of community ecology. Different factors role in how species are associated forming distinct patterns of organization in the structure of biological communities. In a functional approach, this structure is evaluated through the traits of the species that comprise these communities. Environmental filters, species interactions and disturbances affect colonization and exclusion of species according to their functional traits, affecting the dispersion within and between communities, generating patterns of trait convergence and divergence. In herbaceous plant communities these patterns are easily accessed, present local variation over several environmental gradients and moreover, respond rapidly to disturbances. This thesis is about how species of herbaceous plants are organized into communities generating non-random trait dispersion patterns and about the processes that generate these patterns. Local communities may be spatially arranged, interconnected by dispersal of species, forming a metacommunity. The assembly patterns of local communities may be qualitatively distinct from assembly patterns of the metacommunity level. In this context, the internal structures of local communities are spatially arranged generating the metacommunity structure. This pattern of organization of internal organization is generated by a meta-organization process, responsible for the emergence of order in a higher level than local communities. The dispersion of traits of species presents variation within and between communities, producing patterns of α-convergence and α-divergence, β-convergence and β-divergence and gradients of α-convergence-divergence and β-convergence-divergence along the metacommunity structure. The methodology used in this thesis enables the evaluation of trait dispersion patterns closely related to environmental gradients. In the herbaceous communities of a temperate forest (situated on the Wolf Lake Reserve, Ontario - Canada) trait dispersion patterns were evaluated along the gradient of the canopy closure. In one of the three sites surveyed we found clear patterns of both trait-convergence and trait-divergence. Along the canopy closure gradient we observed communities formed by species with large SLA and long and narrow leaves being replaced by communities formed by species with smaller SLA and rounded leaves, which we interpret as environmental filtering producing such a trait-convergence. Further, communities located in more open sites contained more distinct species in terms of SLA, leaf area and leaf shape, i.e., indicating a divergence pattern along the canopy closure gradient. The other study sites showed no significant patterns when analyzed alone. When the three sites were analyzed jointly, a significant pattern of convergence for plant inclination was found. In a controlled burning experiment (conducted at the Agricultural Experimental Station of UFRGS, Rio Grande do Sul, Brazil), the plots subjected to burning showed an increase in functional diversity in relation to plots left untreated. The heterogeneity caused by fire affected the functional structure of plant communities while producing convergence and divergence of traits. Burned plots showed greater dissimilarity, revealing patterns of divergence for plant height, leaf width, leaf area and specific leaf area. The plots maintained as control showed taller species and narrower leaves and a greater functional similarity among species for these traits, revealing a pattern of convergence. Significant patterns of dispersal traits were also obtained related to other environmental factors measured as aboveground biomass, soil variables, decomposition rate and abundance of invertebrates. It was observed that fire also affected dispersion trait patterns related to some of these gradients. The fire affects the structure of plant traits of grassland ecosystems antagonistically, while promoting patterns of convergence and divergence of traits. The biological communities are not merely "fortuitous associations", but they are not assembled as simplistic as frequently supposed.

A emergência da ordem e de padrões não-aleatórios na estrutura das comunidades biológicas é um dos tópicos mais complexos e controversos da ecologia de comunidades. Diferentes fatores atuam na forma como as espécies se associam formando distintos padrões de organização na estrutura das comunidades biológicas. Em uma abordagem funcional, esta estrutura é avaliada através dos atributos das espécies que compõem estas comunidades. Filtros ambientais, interações entre espécies e distúrbios afetam a colonização e exclusão das espécies de acordo com seus atributos funcionais, afetando a dispersão destes dentro e entre comunidades, gerando padrões de convergência e divergência de atributos. Em comunidades de plantas herbáceas estes padrões são facilmente acessados, variam localmente e ao longo de diversos gradientes ambientais e, além disso, respondem rapidamente aos distúrbios. Esta tese trata de como espécies de plantas herbáceas estão organizadas em comunidades gerando padrões não-aleatórios na dispersão de atributos funcionais e da inferência dos processos que geram estes padrões. As comunidades locais podem estar espacialmente arranjadas, conectadas entre si pela dispersão das espécies, formando uma metacomunidade. Os padrões de organização das comunidades locais são qualitativamente distintos dos padrões de organização no nível da metacomunidade. Neste contexto, as estruturas internas das comunidades locais são arranjadas espacialmente gerando a estrutura da própria metacomunidade. Este padrão de organização da organização interna é gerado por um processo de metaorganização, responsável pela emergência de ordem em um nível superior às comunidades locais. A dispersão dos atributos das espécies apresenta variação dentro e entre comunidades, produzindo padrões de α-convergência e α-divergência, β-convergência e β-divergência e gradientes de α-convergência-divergência e β-convergência-divergência ao longo da estrutura da metacomunidade. A metodologia empregada nesta tese possibilita a avaliação dos padrões de dispersão de atributos estritamente relacionados e orientados ao longo de gradientes ambientais. Em comunidades do estrato herbáceo de uma floresta temperada (situada na Reserva ecológica Wolf Lake, Ontário - Canadá) foram avaliados padrões de dispersão de atributos ao longo do gradiente de cobertura do dossel. Em uma das três áreas avaliadas observou-se padrões claros tanto de convergência quanto de divergência de atributos. Em locais onde o dossel era mais fechado as comunidades de plantas herbáceas eram constituídas por espécies semelhantes em termos de SLA e forma da folha. Em locais mais abertos as espécies apresentaram maior discrepância em seus valores de SLA, área e forma da folha, demonstrando padrões significativos de divergência de atributos ao longo deste gradiente ambiental. As outras áreas do estudo não apresentaram padrões significativos, ainda que uma delas tenha apresentado um subconjunto ótimo de atributos semelhantes à primeira área. Analisando as áreas em conjunto averiguou-se um padrão significativo de convergência para a inclinação da planta. Em um experimento de queima controlada (conduzido na Estação Experimental Agronômica da UFRGS, Rio Grande do Sul- Brasil), as parcelas submetidas à queima apresentaram um incremento da diversidade causada pelo fogo afetou a estrutura funcional das comunidades de plantas produzindo ao mesmo tempo convergência e divergência de atributos. Parcelas queimadas apresentaram maior dissimilaridade de espécies quanto à altura da planta, largura da folha, área da folha e área foliar específica, revelando padrões de divergência. As parcelas mantidas como controle apresentaram espécies de maior porte e folhas mais estreitas e uma similaridade funcional maior dentre as espécies para estes atributos, revelando um padrão de convergência. Padrões significativos de dispersão de atributos também foram obtidos relacionados a outros fatores ambientais mensurados como biomassa área, variáveis do solo, taxa de decomposição e abundância de invertebrados. Observou-se que o fogo também afetou os padrões de organização relacionados a alguns destes gradientes. O fogo afeta estrutura de atributos das plantas de ecossistemas campestres de forma antagônica, promovendo simultaneamente padrões de convergência e divergência de atributos. As comunidades biológicas não são meras “associações fortuitas”, mas também não são organizadas de forma a apresentar padrões tão simplistas quanto muitas vezes se supõe. / The emergence of order and non-random patterns on the structure of biological communities is one of the most complex and controversial topics of community ecology. Different factors role in how species are associated forming distinct patterns of organization in the structure of biological communities. In a functional approach, this structure is evaluated through the traits of the species that comprise these communities. Environmental filters, species interactions and disturbances affect colonization and exclusion of species according to their functional traits, affecting the dispersion within and between communities, generating patterns of trait convergence and divergence. In herbaceous plant communities these patterns are easily accessed, present local variation over several environmental gradients and moreover, respond rapidly to disturbances. This thesis is about how species of herbaceous plants are organized into communities generating non-random trait dispersion patterns and about the processes that generate these patterns. Local communities may be spatially arranged, interconnected by dispersal of species, forming a metacommunity. The assembly patterns of local communities may be qualitatively distinct from assembly patterns of the metacommunity level. In this context, the internal structures of local communities are spatially arranged generating the metacommunity structure. This pattern of organization of internal organization is generated by a meta-organization process, responsible for the emergence of order in a higher level than local communities. The dispersion of traits of species presents variation within and between communities, producing patterns of α-convergence and α-divergence, β-convergence and β-divergence and gradients of α-convergence-divergence and β-convergence-divergence along the metacommunity structure. The methodology used in this thesis enables the evaluation of trait dispersion patterns closely related to environmental gradients. In the herbaceous communities of a temperate forest (situated on the Wolf Lake Reserve, Ontario - Canada) trait dispersion patterns were evaluated along the gradient of the canopy closure. In one of the three sites surveyed we found clear patterns of both trait-convergence and trait-divergence. Along the canopy closure gradient we observed communities formed by species with large SLA and long and narrow leaves being replaced by communities formed by species with smaller SLA and rounded leaves, which we interpret as environmental filtering producing such a trait-convergence. Further, communities located in more open sites contained more distinct species in terms of SLA, leaf area and leaf shape, i.e., indicating a divergence pattern along the canopy closure gradient. The other study sites showed no significant patterns when analyzed alone. When the three sites were analyzed jointly, a significant pattern of convergence for plant inclination was found. In a controlled burning experiment (conducted at the Agricultural Experimental Station of UFRGS, Rio Grande do Sul, Brazil), the plots subjected to burning showed an increase in functional diversity in relation to plots left untreated. The heterogeneity caused by fire affected the functional structure of plant communities while producing convergence and divergence of traits. Burned plots showed greater dissimilarity, revealing patterns of divergence for plant height, leaf width, leaf area and specific leaf area. The plots maintained as control showed taller species and narrower leaves and a greater functional similarity among species for these traits, revealing a pattern of convergence. Significant patterns of dispersal traits were also obtained related to other environmental factors measured as aboveground biomass, soil variables, decomposition rate and abundance of invertebrates. It was observed that fire also affected dispersion trait patterns related to some of these gradients. The fire affects the structure of plant traits of grassland ecosystems antagonistically, while promoting patterns of convergence and divergence of traits. The biological communities are not merely "fortuitous associations", but they are not assembled as simplistic as frequently supposed.

Ecótonos campo-floresta no sul do Brasil são originados pela expansão de ecossistemas florestais sobre os campestres, um processo natural gerado por mudanças climáticas de larga escala espacial e temporal. Este processo provoca mudanças vegetacionais que consequentemente modificam os padrões de distribuição, composição e riqueza faunística. Assim, ecótonos campo-floresta são sistemas adequados para inferir sobre a influência de processos históricos, biogeográficos e ecológicos na estruturação de comunidades. Para respondermos questões relacionadas a processos agindo em diferentes escalas espaciais, distribuímos as amostragens de modo a obtermos um panorama espacial da estrutura das assembléias. Assim, a proposta de estudo desenvolvido no Capítulo I foi avaliar o papel do ambiente e de dinâmicas espaciais sobre a composição, riqueza de espécies e número de indivíduos em metacomunidades de pequenos mamíferos não-voadores de ecótonos campo-floresta. Os resultados demonstram que os componentes ambiental, espacial e a estrutura espacial do ambiente contribuem igualmente na explicação da variância na composição de espécies, enquanto o ambiente foi mais importante em explicar mudanças na riqueza de espécies e número de indivíduos. Assim, concluímos que requerimentos de nicho das espécies e processos regionais como a limitação da dispersão, o distanciamento de centros de especiação e distribuição geográfica e o processo de expansão florestal conjuntamente explicam variações na estrutura de metacomunidades de pequenos mamíferos não-voadores em ecótonos campo-floresta no Sul do Brasil. No Capítulo II, inferimos sobre os processos gerando os padrões de coexistência de pequenos mamíferos não-voadores em assembléias baseando-se em afinidades filogenéticas e funcionais. Considerando estas similaridades, avaliamos se a diferenciação de nicho ou os filtros ambientais compõem processos importantes para explicar os padrões de coexistência em escalas de hábitat, paisagem e região. Os resultados apontam um padrão de agrupamento filogenético e funcional em todas as escalas avaliadas, embora um padrão de repulsão foi registrado no interior florestal, atestando a influência da diferenciação de nicho estruturando as assembléias de pequenos mamíferos não-voadores nesta porção do gradiente campo-floresta. A predominância do padrão de agrupamento filogenético e funcional afirma a ação de filtros ambientais como processos majoritariamente importantes em explicar os padrões de coexistência de espécies e indivíduos de pequenos mamíferos não-voadores nas escalas avaliadas. Desta forma, o estudo compõem uma das primeiras tentativas para definir os processos de estruturação de assembléias de pequenos mamíferos não-voadores neotropicais combinando aspectos taxonômicos, funcionais e filogenéticos, levantando também questões de conservação da biodiversidade nos sistemas ecológicos estudados. / Grassland-forest ecotones in southern Brazil are originated by forest expansion on grasslands, a natural process generated by climate shifts in large spatial and temporal scales, which causes vegetation changes and likely affects distribution, composition and faunal richness patterns. Thus, grassland-forest ecotones in southern Brazil are suitable systems to infer about influence of historical, biogeographical and ecological processes structuring communities. In order to make these inferences, we spatially sampled non-flying small mammals to characterize the spatial structure of species assemblages. The study proposal of Chapter I was to evaluate the role of environment and spatial dynamics on the composition, species richness and individuals number of nonflying small mammals metacommunities in grassland-forest ecotones. The results shows that environment, space and spatial structure of environment explained equally variations in species composition, while environment variables was the most important component explaining changes in species richness and number of individual. Thus, we conclude that niche requirements and regional processes like dispersal limitation, increase in distance of speciation cores and geographic distribution centers and the forest expansion process explain together variation in metacommunities structure of non-flying small mammals in grassland-forest ecotones at southern Brazil. In Chapter II, we inferred the coexistence patterns of non-flying small mammals based on phylogenetic and functional affinities. Considering these ecological similarities, we evaluate whether niche differentiation or environmental filters processes are responsible for patterns of species coexistence in habitat, landscape and regional scales. Results indicated a phylogenetic and functional cluster across all evaluated scales, although phylogenetic and functional repulsion was registered at forest interior, proving the importance of niche differentiation structuring non-flying small mammals assemblages in this grassland-forest gradient portion. Prevalence of phylogenetic and functional cluster across all scales attests environmental filters as important processes explaining species and individual coexistence patterns in habitat, landscape and regional scales. Therefore, this study comprises one of first attempts to define processes underlying the structure of neotropical non-flying small mammals assemblages combining taxonomic, functional and phylogenetic aspects, concurrently addressing important questions to biodiversity conservation in the ecological systems under study.

A restauração ecológica tem sido requisitada a para proteção de biodiversidade e serviços ecossistêmicos. Este desafio é enfrentado com suporte de grandes avanços de ordem teórica e prática, bem como incentivos financeiros e políticas específicas. No entanto, ainda restam incertezas quanto aos fatores que influenciam a trajetória da restauração de florestas tropicais, comprometendo a eficiência no uso de recursos limitados. Visando contribuir para o desenvolvimento metodológico da restauração florestal, e favorecer a identificação de metas de restauração adequadas, estudamos o efeito de características do solo e do contexto de paisagem na restauração de Mata Atlântica, buscando respostas para três questões: Como as áreas disponíveis para restauração se estão distribuídas com relação ao gradiente de degradação, em uma região amplamente antropizada? Qual a importância de características do solo e da cobertura florestal no processo de recuperação? E qual é o efeito da idade de fragmentos adjacentes na regeneração que se estabele em restaurações florestais? Utilizando bases de dados geográficos e estatísticas de terras agrícolas, observamos que os projetos de restauração tendem a se estabelecer sobre paisagens altamente degradadas. Combinando informações de sensoriamento remoto, com a caracterização de solo e da vegetação, em áreas abrangidas pelo mesmo programa de restauração florestal, verificamos que a recuperação de biomassa é afetada pela granulometria, pela cobertura do florestal, e pela interação entre granulometria e composição química dos solos. Também verificamos que a idade da cobertura florestal adjacente afeta a frequência de diferentes atributos. Nossos resultados corroboram a necessidade de avaliação em escala detalhada para a previsão dos resultados da restauração, e sugerem aprimoramentos metodológicos. Considerando que, em paisagens rurais, a adjacência à florestas maduras e a disponibilidade de solos conservados tendem a ser recursos mais raros, políticas de restauração de Mata Atlântica devem prever metas alternativas para as condições mais adversas, e técnicas para melhoria de condições do solo e conservação de remanescentes para possibilitar a recuperação de florestas tropicais em áreas adequadas / Ecological restoration is addressing concerns surrounding threats to ecosystem services and biodiversity. Support for this endeavor comes from substantial conceptual and practical advances, and policy initiatives and monetary incentives. Still, it remains unclear what are the main factors influencing tropical forest restoration. This lack of knowledge can compromise the willingness to restore and waste limited resources. To improve the knowledge base and aid identification of appropriate restoration targets, we studied the effect of soil and landscape context on tropical forest restoration, focusing in three main questions. We first asked: How the potential land supply for restoration is spatially distributed in the range of disturbance contexts of a highly degraded tropical region? Secondly, we asked: How important are soil properties and forest adjacency for biomass uptake and community assembly during early tropical forest restoration? And at last: What is the effect of the age of adjacent forests patches on the forest regeneration established in restoration sites? Using georeferenced databases and rural lands statistics, we observed that forest restoration is likely to be located within highly degraded landscapes. Combining remote sensing, with soil and vegetation survey undertaken in forest restoration sites that were implemented by the same program, we found that biomass recovery is affected by soil texture, surrounding forest coverage and the interaction between soil texture and soil chemical composition. We also found that the age of surrounding forest coverage affected the regenerating plant community, influencing species groups relative density, as related to seed dispersal syndrome, seed size and habitat specialization. Our results corroborate the need for fine scale evaluations to predict restoration outcomes, and anticipate methodological refinement. Given projections for decreasing presence of old-growth forests and increasing soil degradation in tropical rural landscapes, restoration policies likely need to consider alternative restoration targets for adverse conditions, coupled with improving soil conditions and protecting forest remnants to allow moist tropical forest recovery in appropriate areas

Montane ecosystems cover approximately 22 to 25% of land surface from sea level to more than 8,000 m a.s.l., harboring more than a third of the planet\'s biodiversity and includ half of global biodiversity hotspots. Among geographical gradients (latitudinal or altitudinal), the latitudinal species richness pattern is the most recognized and studied. Although not so intensively studied as latitudinal gradients, altitudinal gradients also provide great patterns of species richness distributions. Despite of the processes that driving the species richness patterns are still poorly understood, three main patterns have been reported along altitudinal gradients: 1) decreasing of species richness with increasing altitude, 2) increase in species richness with increased altitude, and 3) increasing species richness at intermediate altitudes (hump-shaped pattern), followed by a decreasing of species richness with increasing altitude. The hump-shaped pattern is considered the most common. A macroecological hypothesis that to explain species richness patterns along geographical gradients focusing in species range size is Rapoport\'s rule. This rule is a positive correlation between altitude and species range size distribution based on climate seasonality effects. Rapoport\'s rule prediz that species that can withstand broad climatic variability can become more widely distributed along geographical gradients. However, this hypothesis still has presented controversial results and this controversial results increased our interest in testing Rapoport\'s altitudinal rule in Atlantic Forest mountain ecosystems biome. However, patterns and process that drivres community assembly along altitudinal gradients have received little attention and remain controversial. Based on the anuran community strutucture variation (richness, composition and abundance) along altitudinal gradients, the present work aims to understand and disentangle the topographic and climatic effects on spatial patterns distribution and species altitudinal range size in the Atlantic Forest highlands, which will highlight how topographic and climate conditions acting in communities\' assembly along altitudinal gradients subside important rules to biodiversity conservation. / Os ecossistemas montanhosos cobrem aproximadamente 22 a 25% da superfície terrestre desde o nível do mar até mais de 8.000 m, abrigam mais de um terço da biodiversidade do planeta incluindo metade dos hotspots globais de biodiversidade. Entre os gradientes geográficos (latitudinais ou altitudinais), o padrão latitudinal de riqueza de espécies é o mais reconhecido e estudado. Embora não tão intensamente estudados como os gradientes latitudinais, os gradientes altitudinais também fornecem ótimos padrões de distribuição de riqueza de espécies. Apesar dos processos que impulsionam os padrões de riqueza de espécies ainda serem pouco compreendidos, três principais padrões tem sido relatados ao longo dos gradientes altitudinais: 1) decréscimo da riqueza de espécies com o aumento da altitude; 2) aumento da riqueza de espécies com o aumento da altitude and 3) aumento da riqueza de espécies em altitudes intermediárias (unimodal padrão), seguido por uma diminuição da riqueza de espécies com o aumento da altitude. O unimodal padrão é considerado o mais comum. Uma hipótese macroecológica que explica os padrões de riqueza de espécies ao longo de gradientes geográficos com foco no tamanho das faixas altitudinais das espécies é Rapoport regra. Esta prediz uma correlação positiva entre a altitude e a distribuição do tamanho das faixas altitudinais das espécies com base nos efeitos da sazonalidade climática. Rapoport regra prediz que as espécies que podem suportar um ampla variabilidade climática podem se tornar mais amplamente distribuídas ao longo dos gradientes geográficos. No entanto, essa hipótese ainda apresenta resultados controversos o que aumentaram nosso interesse em testar a Rapoport altitudinal regra em ecossistemas montanhosos na Mata Atlântica. Entretanto, os padrões e os processos que conduzem a montagem da comunidade ao longo dos gradientes altitudinais receberam pouca atenção e ainda permanecem controversos. Com base na variação da estrutura da comunidade de anuros (riqueza, composição e abundância) ao longo dos gradientes altitudinais, o presente estudo teve como objetivo compreender e desemaranhar os efeitos topográficos e climáticos nos padrões de distribuição espacial e tamanho das faixas altitudinais das espécies em ecossitemas montanhosos na Mata Atlântica, o qual realçará como as condições topográficas e climáticas atuam na montagem de comunidades ao longo de gradientes de altitude subsidiando importantes regras para a conservação da biodiversidade.

Análises baseadas em traços funcionais descrevem as espécies em relação às suas características biológicas e assim complementam as informações taxonômicas. Ainda que diversos trabalhos sejam realizados visando descobrir impactos ambientais após a criação de usinas hidrelétricas, poucos são voltados para investigar padrões de estabilização da estrutura da ictiofauna em termos taxonômicos e funcionais; a resposta funcional em longo prazo, em particular, é totalmente desconhecida. Neste estudo buscamos investigar padrões de reestruturação da assembléia de peixes em termos taxonômicos e funcionais nas zonas de transição, fluvial e lacustre, ao longo de dez anos, englobando momentos anteriores e posteriores à construção da UHE Peixe Angical, rio Tocantins. Nossos resultados revelaram indícios de estabilização taxonômica e funcional dentro da primeira década do reservatório, nas diferentes zonas. Tanto a riqueza taxonômica quanto a riqueza funcional apresentaram declínio progressivo após a instalação da barragem, atingindo níveis mais estáveis após seis anos. Conforme esperado, o aumento na abundância registrado no primeiro ano do reservatório não se manteve ao longo do tempo e foi possível notar um decréscimo acentuado em todos os pontos amostrais. Houve evidente alteração na composição taxonômica e funcional ao longo dos anos, com menor taxa de mudança a partir do 6º ano. Espécies registradas na fase Rio com maiores abundâncias praticamente deixaram de ser registradas após a criação da barragem, enquanto outras espécies com características que lhes permitiram resistir aos filtros ambientais do reservatório se destacaram em número de indivíduos. Espacialmente, foi possível notar diferentes padrões de composição tanto para a estrutura taxonômica quanto para a estrutura funcional da assembléia. Além disso, nossos resultados apontam que a perda de diversidade funcional se dá por fatores estocásticos; e que, apesar de haverem perdas de perfis funcionais através da perda de espécies, ainda não foi possível constatar uma convergência funcional. Portanto, dez anos de represamento foi suficiente para observarmos fortes padrões de alteração sobre a ictiofauna afetada pelo represamento da UHE Peixe Angical, além da eminente estabilização dos atributos taxonômicos e funcionais nas diferentes zonas do reservatório ao longo do tempo. / Functional traits describe species in respect to functional characteristics and therefore complement taxonomic information. Although several studies investigate environmental impacts caused by hydropower dams, few have focused on long-term patterns of functional and taxonomic fish diversity; changes in functional structure, in particular, are largely unknown. In this study, we investigated long-term changes (10 years) in taxonomic and functional diversity across environmental gradients created by the construction of Peixe Angical hydropower dam, Tocantins River, Amazon Basin. Our results revealed trends of functional and taxonomic stabilization 10 years after river regulation, in the different zones of the reservoir. Both the functional and taxonomic diversity showed progressive decrease over time, reaching more stable levels after 6 years. As expected, the increase in fish abundance registered soon after damming was followed by a marked decrease in all sites. We observed strong alteration in functional and taxonomic composition over the years, with more stable values after the sixth year. The most abundant species in the river period virtually disappeared after river damming, replaced by species with adaptations to cope with the environmental filters created by the impoundment. In addition, our results showed that the loss of functional diversity occurred stochastically; despite the loss of functional profiles with the loss of species, it was not possible to determine functional convergence. In conclusion, Peixe Angical hydropower dam induced strong changes in the taxonomic and functional structure of fish assemblages, with trends of stabilization ten years after river impoundment, in the different zones of the reservoir.

Os ecossistemas aquáticos são afetados por processos que ocorrem em escalas finas (locais) e amplas (regionais). Os processos locais incluem, por exemplo, filtros ambientais e interações interespecíficas, enquanto que os regionais abrangem principalmente questões relacionadas à dispersão de indivíduos. O entendimento de como esses processos atuam sobre comunidades, populações e interações em peixes de riachos é fundamental para a conservação dos ecossistemas aquáticos, pois permite predizer as consequências de alterações antrópicas e fornece subsídios para ações de manejo e políticas de conservação. Na presente tese, eu desenvolvi cinco estudos em distintas escalas espaciais. Cada um é apresentado em capítulos distintos. Nos capítulos 1 e 2, eu abordei questões relacionadas à compreensão de como alterações antrópicas feitas em distintas escalas espaciais influenciam as diversidades alfa e beta de comunidades de peixes de riachos. No capítulo 3, eu procurei entender como processos previstos na teoria de metacomunidades influenciam mudanças temporais na composição e abundâncias de espécies em comunidades locais. No capítulo 4, eu estudei como os impactos antrópicos levam a alterações no papel trófico e no intestino de populações de uma espécie generalista e persistente. Por fim, no capítulo 5, eu usei uma abordagem de aninhamento, desenvolvida inicialmente na Ecologia de Comunidades, para avaliar a ocupação de larvas de uma espécie de quironomídeo (Diptera) sobre o corpo de seu hospedeiro (uma espécie de peixe da família Loricaridae). / Aquatic ecosystems are influenced by processes that occur at fine (local) and broad (regional) scales. Local processes include, for example, environmental filters and interspecific interactions, whereas regional processes encompass mainly questions regarding individual dispersion. Knowledge on how these processes affect communities, populations and interactions in stream fish is essential for conservation of aquatic ecosystems, as it allows predicting consequences of human-alterations and provides subsidy for management actions and conservation policies. In this dissertation, I developed five studies using distinct spatial scales. I presented each one in a separate chapter. In the 1st and 2nd chapters, I addressed questions concerned with the understanding of how human alterations at different spatial scales influence alpha and beta diversity of stream fish communities. In the 3rd chapter I looked for understanding how processes predicted in metacommunity theory influence mid- to long-term changes in composition and species abundances of local communities. In the 4th chapter, I studied how anthropic impact drives modification in the trophic role and intestine of a generalist and persistent fish species. Lastly, in the 5th chapter, I employed nestedness approach previously developed for Community Ecology to evaluate occupation of chironomid species larvae (Diptera) on the body of its host (an armored catfish species of the family Loricariidae).

Os paradigmas da teoria de metacomunidades atribuem diferentes graus de importância à dispersão, filtros ambientais, interações bióticas e processos estocásticos na organização de comunidades. Incluir atributos funcionais em conjunto com aspectos espaciais da estrutura da paisagem pode resultar em uma poderosa ferramenta para a investigação dos diferentes processos que atuam na organização de comunidades biológicas. Neste estudo, utilizamos o potencial de análise e de levantamento de hipóteses que os atributos funcionais proporcionam em uma metacomunidade de peixes, formada por 37 lagoas em uma bacia hidrográfica na região costeira do sul do Brasil (29º37’ a 30º30’ de latitude Sul e 49º74’ a 50º24’ de longitude Oeste). Os objetivos deste trabalho foram identificar qual é a relação entre a diversidade taxonômica com índices de redundância e diversidade funcional. Também verificar se variáveis espaciais são determinantes na variação de índices funcionais, e das composições taxonômica e funcional, e se ocorrem padrões de convergência e de divergência de atributos. Através de sistemas de informação geográfica (imagens Spot e Landsat-TM5), estas lagoas foram mapeadas e delas foram obtidas variáveis estruturais (área, forma, distância do mar, coeficiente de variação da área, conectividade primária e conectividade estuarina). Os dados da ictiofauna foram obtidos através de amostragem padronizada, utilizando-se redes de espera, e uma série de atributos relacionados às habilidades de dispersão e de uso de recursos alimentares foram tomados. A diversidade taxonômica demonstrou ser fortemente correlacionada com a redundância e a diversidade funcional. Os modelos que melhor explicam a redundância funcional são aqueles que incluíram a forma e o coeficiente de variação da área das lagoas, mas a diversidade funcional não foi predita significativamente por nenhuma variável espacial. Não foram encontrados padrões de convergência e de divergência de atributos, e lagoas semelhantes em suas características espaciais não possuem composição funcional similar. Nossos resultados sugerem que o paradigma neutro de metacomunidades é a abordagem que melhor explica a estruturação deste sistema, o qual prediz equivalência funcional entre espécies. / The metacommunity theory paradigms attribute different degrees of importance to dispersal, environmental filtering, biotic interactions and stochastic processes in community assembly. To include the jointly use of functional traits with the spatial aspects of landscape structure could result in a powerful tool for the investigation of the different processes involved in the organization of biological communities. In this study, we used the potential of analysis and survey of hypotheses that functional traits provide in a fish metacommunity, composed by 37 lagoons in a river basin in the coastal region of southern Brazil (29º37' to 30°30' south latitude and 49º74' to 50°24' west longitude). The aims of this work were to identify the relation between taxonomic diversity indices with redundancy and functional diversity. Also, it was verified if spatial variables are determinants for the variation in functional indices, taxonomic and functional composition of fishes. We also look for trait convergence and trait divergence assembly patterns. Through geographic information systems (Spot e Landsat-TM5 images), these lagoons were mapped and were quantified structural variables (area, shape, distance to the ocean, coefficient of variation of area, primary connectivity and estuarine connectivity). Ichthyofauna data were obtained through standardized sampling, using gillnets, and a set of traits related to dispersal abilities and use of food resource were obtained. The taxonomic diversity showed to be strongly correlated with functional diversity and redundancy. The models that best explain the functional redundancy are those involving the shape and area variation coefficient, however, the functional diversity was not significantly predicted by any spatial variable. We did not find trait convergence and trait divergence assembly patterns, and lagoons that share similar spatial features do not have similar functional composition. Our results suggest that the neutral metacommunity paradigm is the approach which has the best explanation for the structure of this system, which predicts functional equivalence among species.