Nas últimas décadas, em decorrência da globalização e do comércio internacional, o deslocamento de espécies para longe de suas regiões de origem tem crescido em frequência e extensão, aumentando o risco de invasões biológicas, que podem impactar significativamente a economia, o funcionamento dos ecossistemas e causar perdas de biodiversidade. A erradicação de espécies invasoras tem poucas chances de sucesso, de modo que prevenir a invasão constitui a melhor alternativa de manejo. Técnicas de modelagem preditiva de distribuição têm sido globalmente aplicadas para prever a distribuição potencial de espécies invasoras. No Brasil, são poucos e recentes os estudos sobre invasões biológicas. Visando ampliar o conhecimento sobre plantas consideradas invasoras e sua distribuição no estado de São Paulo, neste estudo aplicamos técnicas de modelagem preditiva a 10 espécies. Para cada uma delas buscamos caracterizar o padrão de invasão e identificar os fatores ambientais atuantes que limitam ou potencializam sua distribuição, por meio de modelos multi-hierárquicos de nicho ecológico. Para tanto, coletamos informações de ocorrência dessas espécies em todo o mundo e registramos coordenadas geográficas, características das populações e dos ambientes invadidos por essas espécies em todos os tipos de vegetação e em todas as regiões do estado de São Paulo. Com base nesses dados, caracterizamos o padrão de invasão de cada espécie e a invasibilidade de cada tipo vegetacional estudado. Aplicamos a metodologia de modelagem multi-hierárquica de nicho ecológico por meio do algoritmo MaxEnt em macro escala para todo o globo e em meso escala para o estado de São Paulo. Apesar das peculiaridades das espécies e dos tipos de vegetação, nossos resultados evidenciam a influência do estado de conservação do ecossistema e da posição na paisagem sobre a severidade da invasão e, também, sobre a invasibilidade dos tipos de vegetação em escala local. Mesmo os tipos de vegetação mais resistentes, como a restinga e a floresta ombrófila densa, podem se tornar suscetíveis à invasão em função de distúrbios e da pressão de propágulos. Em fragmentos conservados, porém, são raras as espécies exóticas capazes de se estabelecer e se tornar uma ameaça real à conservação. As fitofisionomias mais abertas do Cerrado mostraram-se como os tipos de vegetação suscetíveis à invasão pelo maior número de espécies, entre as estudadas. Em macro escala, os modelos de nicho ecológico identificaram as áreas potenciais de invasão e revelaram os limites fisiológicos de temperatura e precipitação para cada espécie, enquanto em meso escala, os modelos de nicho refinaram estas previsões e revelaram novos padrões associados com a distribuição das espécies na escala do estado de São Paulo. Este estudo gera contribuições importantes em termos de informação sobre as características e áreas potenciais de invasão para gestores e tomadores de decisão no processo de prevenção e controle de invasões, bem como identifica limites e fatores ambientais que contribuem para a melhor compreensão de invasões biológicas no Brasil. De forma geral, a abordagem multi-hierárquica se mostrou uma ferramenta poderosa para explorar padrões de distribuição em escalas apropriadas com os objetivos de conservação, prevenção e controle de espécies exóticas. / In recent decades, as a result of globalization and international trade, the movement of species away from their native regions has grown in frequency and extent, increasing the risk of biological invasions, which can significantly impact the economy, the functioning of ecosystems and cause biodiversity loss. The eradication of invasive species it is not an easy task, usually with little chance of success, so that prevent the invasion is still the best management alternative. Predictive species distribution modeling techniques have generally been applied to predict the potential distribution of invasive species. In Brazil, studies on biological invasions are recent and insufficient to understand the current invasive status. To enhance understanding about invasive plants and its distribution in the state of São Paulo, in this study we apply predictive modeling techniques to 10 species considered invasive. For each of the selected species we seek to characterize the invasion pattern and identify the active environmental factors that limit or leverage its distribution through multihierarchical ecological niche models. For this purpose, we collect information for these species occurring worldwide and recorded geographical coordinates characteristics of populations and environments invaded by these species in all vegetation types and in all regions of the state of São Paulo. Based on these data, we characterize the invasion pattern of each species and the invasiveness of each vegetation type studied. We applied the multihierarchical ecological niche modeling methodology through MaxEnt algorithm in macro scale for the entire globe and meso scale for the state of São Paulo. Despite the peculiarities of species and vegetation types, our results highlight the influence of ecosystem conservation status and position in the landscape on the severity of the invasion and on the invasiveness of vegetation types on a local scale. Even the most resistant types of vegetation, such as the restinga and the tropical rain forest, can become susceptible to invasion because of disturbances and seedlings pressure. In conserved fragments, however, exotic species were rarely able to settle down and become a real threat to conservation. The more open forms of the Cerrado vegetation types appeared as the most susceptible to invasion by most of the studied species. In macro scale, the ecological niche models identified the potential areas of invasion and revealed the physiological limits of temperature and precipitation for each species, while in meso scale, niche models refined these projections and revealed new patterns associated with the distribution of species on the scale of São Paulo. This study provides important contributions in terms of information about the characteristics and potential areas of invasion for managers and decision makers in prevention and control of invasions and identifies limitations and environmental factors that contribute to a better understanding of biological invasions in Brazil. In general, the multihierarchical approach proved to be a powerful tool to explore patterns of distribution at scales compatible with conservation objectives, prevention and control of alien species.

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Nas últimas décadas, em decorrência da globalização e do comércio internacional, o deslocamento de espécies para longe de suas regiões de origem tem crescido em frequência e extensão, aumentando o risco de invasões biológicas, que podem impactar significativamente a economia, o funcionamento dos ecossistemas e causar perdas de biodiversidade. A erradicação de espécies invasoras tem poucas chances de sucesso, de modo que prevenir a invasão constitui a melhor alternativa de manejo. Técnicas de modelagem preditiva de distribuição têm sido globalmente aplicadas para prever a distribuição potencial de espécies invasoras. No Brasil, são poucos e recentes os estudos sobre invasões biológicas. Visando ampliar o conhecimento sobre plantas consideradas invasoras e sua distribuição no estado de São Paulo, neste estudo aplicamos técnicas de modelagem preditiva a 10 espécies. Para cada uma delas buscamos caracterizar o padrão de invasão e identificar os fatores ambientais atuantes que limitam ou potencializam sua distribuição, por meio de modelos multi-hierárquicos de nicho ecológico. Para tanto, coletamos informações de ocorrência dessas espécies em todo o mundo e registramos coordenadas geográficas, características das populações e dos ambientes invadidos por essas espécies em todos os tipos de vegetação e em todas as regiões do estado de São Paulo. Com base nesses dados, caracterizamos o padrão de invasão de cada espécie e a invasibilidade de cada tipo vegetacional estudado. Aplicamos a metodologia de modelagem multi-hierárquica de nicho ecológico por meio do algoritmo MaxEnt em macro escala para todo o globo e em meso escala para o estado de São Paulo. Apesar das peculiaridades das espécies e dos tipos de vegetação, nossos resultados evidenciam a influência do estado de conservação do ecossistema e da posição na paisagem sobre a severidade da invasão e, também, sobre a invasibilidade dos tipos de vegetação em escala local. Mesmo os tipos de vegetação mais resistentes, como a restinga e a floresta ombrófila densa, podem se tornar suscetíveis à invasão em função de distúrbios e da pressão de propágulos. Em fragmentos conservados, porém, são raras as espécies exóticas capazes de se estabelecer e se tornar uma ameaça real à conservação. As fitofisionomias mais abertas do Cerrado mostraram-se como os tipos de vegetação suscetíveis à invasão pelo maior número de espécies, entre as estudadas. Em macro escala, os modelos de nicho ecológico identificaram as áreas potenciais de invasão e revelaram os limites fisiológicos de temperatura e precipitação para cada espécie, enquanto em meso escala, os modelos de nicho refinaram estas previsões e revelaram novos padrões associados com a distribuição das espécies na escala do estado de São Paulo. Este estudo gera contribuições importantes em termos de informação sobre as características e áreas potenciais de invasão para gestores e tomadores de decisão no processo de prevenção e controle de invasões, bem como identifica limites e fatores ambientais que contribuem para a melhor compreensão de invasões biológicas no Brasil. De forma geral, a abordagem multi-hierárquica se mostrou uma ferramenta poderosa para explorar padrões de distribuição em escalas apropriadas com os objetivos de conservação, prevenção e controle de espécies exóticas. / In recent decades, as a result of globalization and international trade, the movement of species away from their native regions has grown in frequency and extent, increasing the risk of biological invasions, which can significantly impact the economy, the functioning of ecosystems and cause biodiversity loss. The eradication of invasive species it is not an easy task, usually with little chance of success, so that prevent the invasion is still the best management alternative. Predictive species distribution modeling techniques have generally been applied to predict the potential distribution of invasive species. In Brazil, studies on biological invasions are recent and insufficient to understand the current invasive status. To enhance understanding about invasive plants and its distribution in the state of São Paulo, in this study we apply predictive modeling techniques to 10 species considered invasive. For each of the selected species we seek to characterize the invasion pattern and identify the active environmental factors that limit or leverage its distribution through multihierarchical ecological niche models. For this purpose, we collect information for these species occurring worldwide and recorded geographical coordinates characteristics of populations and environments invaded by these species in all vegetation types and in all regions of the state of São Paulo. Based on these data, we characterize the invasion pattern of each species and the invasiveness of each vegetation type studied. We applied the multihierarchical ecological niche modeling methodology through MaxEnt algorithm in macro scale for the entire globe and meso scale for the state of São Paulo. Despite the peculiarities of species and vegetation types, our results highlight the influence of ecosystem conservation status and position in the landscape on the severity of the invasion and on the invasiveness of vegetation types on a local scale. Even the most resistant types of vegetation, such as the restinga and the tropical rain forest, can become susceptible to invasion because of disturbances and seedlings pressure. In conserved fragments, however, exotic species were rarely able to settle down and become a real threat to conservation. The more open forms of the Cerrado vegetation types appeared as the most susceptible to invasion by most of the studied species. In macro scale, the ecological niche models identified the potential areas of invasion and revealed the physiological limits of temperature and precipitation for each species, while in meso scale, niche models refined these projections and revealed new patterns associated with the distribution of species on the scale of São Paulo. This study provides important contributions in terms of information about the characteristics and potential areas of invasion for managers and decision makers in prevention and control of invasions and identifies limitations and environmental factors that contribute to a better understanding of biological invasions in Brazil. In general, the multihierarchical approach proved to be a powerful tool to explore patterns of distribution at scales compatible with conservation objectives, prevention and control of alien species.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:30:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese PCP.pdf: 1520056 bytes, checksum: 159ec0fceaa491f7134dedfa0a07f099 (MD5) Previous issue date: 2005-07-07 / Universidade Federal de Sao Carlos / With the purpose of analyzing the ictiofauna of the natural environment of the Archipelago of Currais, located in the coast paranaense, and of an artificial reef installed in the proximities of the islands, the different studies were developed presented in the form of four chapters. The chapter I had as objective describes the space variation in the distribution and abundance of fish among four zones geomorphologics of the rocky islands of the archipelago and in the artificial module. The most abundant families were Pomacentridae, Labridae, Scaridae, Sparidae and Labrisomidae. The similarity analysis between the abundance and the areas showed that were not significant the differences for the slabs and shelf and the module recifal. The depth and exhibition degree to the agitated sea were the variables responsible physics for the heterogeneity of the abundances of the species in the areas of the outlying shore, slabs and shelf, windward rocky and module recifal. The differences in equitability terms and wealth of species can be due to the same variables. The inverse analysis showed that were few characteristic species in each grouping, therefore the differences among the areas seem to contemplate to the dominance of certain species. The categories dominant trophics were planktophagous and herbivores, which were significantly different among the areas. In the most shallow areas (slabs and shelf) and with high exhibition to the conditions of the sea (windward barrier reef) the herbivores and omnivorous prevailed, while in the deep ones (module recifal, windward rocky and sharp crags) the most abundant were the planktophagous. The carnivores showed significant differences among the protected areas (slabs and shelf). In the chapter II the variation nictemeral of the three rocky islands was just approached of the archipelago. The quali-quantitative results showed the distribution width and partition of niches among the species. The significant differences observed among the samplings of the day and night were evident due to the largest number of species captured during the night, moment of the cycle in that appeared represented all of the species found in the work. In the samplings of the day, they were significantly more abundant the species Anisotremus surinamensis, A. virginicus, Holocentrus ascensionis and Stegastes fuscus, while the night ones were characterized by the presence of species active predadors as Serranus flaviventris, Lutjanus analis, Cynoscion jamaicensis, Haemulon steindachneri, Abudefduf saxatilis, Diplodus argenteus, Mycteroperca bonaci and Epinephelus adscensionis. The species that allowed to differentiate the habitats of the day and night were practically the same ones, what demonstrated the great space heterogeneity that it presents the ictiofauna associated to the environments of the archipelago. The chapter III treated of the analysis trophic of the sparid Archosargus rhomboidalis relating with the aspects of the habitat use and predation in one of the islands of the archipelago (Grapirá) and the module recifal. The variation source observed among the two areas sampling presented significant differences among the times of the year. In the Isla Grapirá the most important preys in the autumn were the ascids and the amphipods, while in the winter and spring they were the amphipods. In the area of the artificial reefs, macroalgae and algae were more important in the summer, algae and hydrozoans in the autumn, algae and briozoans in the winter, and copepods harpacticoids and amphipods gammarids in the spring. A. rhomboidalis can be considered a species generalist euriphagic that feeds of a wide spectrum of preys. In the chapter IV the recruitment in the module recifal was analyzed by the categorization of the lengths of the most abundant species. The ictiofauna was analyzed along the temporary gradient with the objective of evaluating the efficiency of the attractiveness or of the productivity of the recruitment of fish. The results indicated that there were not significant differences in the qualitative and quantitative contribution of individual subadults or juvenile late for long periods in the time in the module recifal. The structure seems to work as atrator and concentrator of adult fish coming from close rocky bottoms. The factors that could determine the character attractive-concentrador for adult individuals it was the structural drawing and the geographical location where the module recifal was implanted. The originating from larval flow the masses of water of the Continental Platform and of the Bay of Paranaguá seemingly doesn't favor the larval establishment and the recruitment in the module recifal. / Com o propósito de analisar a ictiofauna do ambiente natural do Arquipélago de Currais, localizado no litoral paranaense, e de um recife artificial instalado nas proximidades das ilhas, foram desenvolvidos os distintos estudos apresentados na forma de quatro capítulos. O capítulo I teve como objetivo descrever a variação espacial na distribuição e abundância de peixes entre quatro zonas geomorfológicas das ilhas rochosas do arquipélago e no módulo artificial. As famílias mais abundantes foram Pomacentridae, Labridae, Scaridae, Sparidae e Labrisomidae. A análise de similaridade entre a abundância e as zonas mostrou que não foram significativas as diferenças para as lajes e parcel e o módulo recifal. A profundidade e grau de exposição ao mar agitado foram as variáveis físicas responsáveis pela heterogeneidade das abundâncias das espécies nas áreas do costão periférico, lajes e parcel, costão vertical e módulo recifal. As diferenças em termos de equitabilidade e riqueza de espécies podem ser devidas às mesmas variáveis. A análise inversa mostrou que foram poucas espécies características em cada agrupamento, portanto as diferenças entre as zonas parecem refletir à dominância de certas espécies. As categorias tróficas dominantes foram planctófagos e herbívoros, os quais foram significativamente diferentes entre as zonas. Nas zonas mais rasas (lajes e parcel) e com alta exposição às condições do mar (costão periférico) predominaram os herbívoros e omnívoros, enquanto que nas profundas (módulo recifal, costão vertical e rochedos escarpados) os mais abundantes foram os planctófagos. Os carnívoros mostraram diferenças significativas entre as zonas protegidas (lajes e parcel). No capítulo II foi abordada a variação nictemeral das três ilhas rochosas apenas do arquipélago. Os resultados quali-quantitativos mostraram a amplitude de distribuição e repartição de nichos entre as espécies. As diferenças significativas observadas entre as amostragens diurnas e noturnas foram evidentes devido ao maior número de espécies capturadas durante a noite, momento do ciclo em que apareceram representadas todas as espécies encontradas no trabalho. Nas amostragens diurnas, foram significativamente mais abundantes as espécies Anisotremus surinamensis, A. virginicus, Holocentrus ascensionis e Stegastes fuscus, enquanto que as noturnas foram caracterizadas pela presença de espécies predadoras ativas como Serranus flaviventris, Lutjanus analis, Cynoscion jamaicensis, Haemulon steindachneri, Abudefduf saxatilis, Diplodus argenteus, Mycteroperca bonaci e Epinephelus adscensionis. As espécies que permitiram diferenciar os habitats diurnos e noturnos foram praticamente as mesmas, o que demonstrou a grande heterogeneidade espacial que apresenta a ictiofauna associada aos ambientes do arquipélago. O capítulo III tratou da análise trófica do esparídeo Archosargus rhomboidalis relacionando com os aspectos do uso de habitat e predação em uma das ilhas do arquipélago (Grapirá) e o módulo recifal. A fonte de variação observada entre as duas áreas amostradas apresentou diferenças significativas entre as épocas do ano. Na Ilha Grapirá as presas mais importantes no outono foram as ascídias e os anfípodos, enquanto que no inverno e primavera foram os anfípodos. Na área dos recifes artificiais, macroalgas e algas foram mais importantes no verão, algas e hidrozoários no outono, algas e briozoários no inverno, e copépodos harpacticoides e anfípodos gamarídeos na primavera. A. rhomboidalis pode ser considerada uma espécie generalista eurifágica que se alimenta de um amplo espectro de presas. No capítulo IV o recrutamento no módulo recifal foi analisado pela categorização dos comprimentos das espécies mais abundantes. A ictiofauna foi analisada ao longo do gradiente temporal com o objetivo de avaliar a eficiência da atratividade ou da produtividade do recrutamento de peixes. Os resultados indicaram que não houve diferenças significativas na contribuição qualitativa e quantitativa de indivíduos subadultos ou juvenis tardios por longos períodos no tempo no módulo recifal. A estrutura parece funcionar como atratora e concentradora de peixes adultos procedentes de fundos rochosos próximos. Os fatores que puderam determinar o caráter atrativo-concentrador para indivíduos adultos foi o desenho estrutural e a localização geográfica onde foi implantado o módulo recifal. O fluxo larval proveniente das massas de água da Plataforma Continental e da Baía de Paranaguá aparentemente não favorece o assentamento larval e o recrutamento no módulo recifal.