Programa de Pós-Graduação em Ecologia de Biomas Tropicais. Departamento de Biodiversidade, Evolução e Meio Ambiente, Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2014-12-19T12:46:37Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÃO_FragmentaçãoMataAtlântica.pdf: 1604354 bytes, checksum: 4ba54cf2c062e5f75e243b4b121d525e (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2015-01-16T15:32:45Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÃO_FragmentaçãoMataAtlântica.pdf: 1604354 bytes, checksum: 4ba54cf2c062e5f75e243b4b121d525e (MD5) / Made available in DSpace on 2015-01-16T15:32:45Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÃO_FragmentaçãoMataAtlântica.pdf: 1604354 bytes, checksum: 4ba54cf2c062e5f75e243b4b121d525e (MD5) Previous issue date: 2013 / O estudo da ecologia populacional, seleção e/ou uso de habitas e influências das variáveis climáticas têm como foco compreender os mecanismos que causam flutuações na densidade populacional das espécies. Este estudo teve como objetivos responder ás seguintes questões: 1) Espécies de corujas de maior massa corpórea apresentam uma menor densidade populacional quando comparadas com espécies de menor massa corpórea? 2) Corujas de espécies distintas usam os mesmos habitats de Floresta Atlântica? 3) Variáveis ambientais influenciam o comportamento das corujas dificultando seus registros? O estudo foi desenvolvido de outubro de 2011 a setembro de 2012 em remanescentes de Floresta Atlântica, localizado no Parque Estadual do Itacolomi, Floresta Estadual do Uaimii, Estação Ecológica do Tripui, Serra do Ouro Branco, Serra da Brígida e Condomínio Paragem do Tripui no estado de Minas Gerais, Brasil. Os resultados demonstram que Megascops choliba apresentou uma menor densidade populacional quando comparado com Strix hylophila uma espécie de coruja de grande porte e não foi possível fazer comparação entre o numero populacional de Aegolius harrisii com as outras duas espécies de corujas pelo fato do baixo número de registro da espécie. Também verificou que as espécies de corujas (Aegolius harrisii, Megascops choliba e Strix hylophila) apresentam densidades populacionais diferentes, usam habitats diferentes, e que as variáveis ambientais não influenciam a detecção das espécies estudadas, com exceção da umidade relativa do ar para Strix hylophila. Necessitando desta maneira de mais estudos para uma maior compreensão dos reais efeitos das variáveis no comportamento desses animais. ______________________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: The study of population ecology, habitat selection and / or use and climatic variables influences help us understand the mechanisms that cause fluctuations in the population density of the species. This study aimed to answer the following questions: 1) owl species with greater body mass have a lower population density compared to smaller species? 2) Different species of owls use the same habitats of Atlantic Rainforest? 3) Environmental variables influence the behavior of owls impairing their records? The study was conducted from October 2011 to September 2012 in six remnants of Atlantic Forest in the state of Minas Gerais, Brazil. The results demonstrate that the species of owls (Aegolius harrisii, Megascops choliba and Strix hylophila) have different densities and use different habitats. Environmental variables did not influence the detection of the species studied, with the exception relative humidity of the air for S. hylophila.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:30:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 463574 bytes, checksum: 52b88461433a1562228c123de46287af (MD5) Previous issue date: 2010-07-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / With the increasing species loss, a new question emerged on the rule of biodiversity on ecosystem functioning. Thus, this work aimed evaluate if litter species richness affects positively decomposition and nutrient release rates and if this relationship is made by increasing arthropods abundance and/or species richness separated or no into the guilds fungivores, detritivores and predators. So, it was verified the effects of plant richness and composition on arthropods composition. The increase of plant species richness leaded to increase of decomposition and nitrogen, phosphorus, calcium and carbon rates. Furthermore, it leaded to increase arthropods abundance at all and of the fungivores guild and this increase leaded to increased decomposition rate. Arthropods composition didn’t differed between samples with different plant species richness, but there was an increase on arthropods composition similarity with the increasing plant composition similarity. These results indicate that plant species richness affects decomposition and nutrient release and that relation is made by the increasing arthropods abundance, mainly fungivores. Fungivores affect decomposition on a positive way. Besides, arthropods seem to be selective, since different species are related to different plant species. / O aumento da perda de espécies tem levado à expansão de um novo questionamento acerca da importância da biodiversidade sobre o funcionamento dos ecossistemas. Assim, objetivou-se, com este trabalho, avaliar se a riqueza de espécies de plantas na serapilheira afeta positivamente as taxas de decomposição e de liberação de nutrientes. Além disso, pretendeu-se verificar se esta relação se dá através do aumento da abundância e/ou da riqueza de espécies total de artrópodes, e/ou separados nas guildas de detritívoros, fungívoros e predadores. Também foi verificada a influência da riqueza e da composição de espécies de plantas sobre a composição de artrópodes. A riqueza de espécies de plantas afetou positivamente as taxas de decomposição e de liberação de nitrogênio, fósforo, cálcio e carbono. Além disso, influenciou positivamente a abundância de artrópodes como um todo e da guilda de fungívoros. Este aumento da abundância, em ambos os casos, levou a um aumento da taxa de decomposição. A composição de artrópodes não diferiu entre amostras com diferentes riquezas de espécies de plantas, mas houve um aumento da similaridade da composição de artrópodes com o aumento da similaridade de plantas. Estes resultados indicam que as espécies de plantas afetam de modo único a decomposição e a liberação de alguns nutrientes e que esta relação pode se dar através do aumento da abundância de artrópodes como um todo e/ou da guilda de fungívoros. Além disso, sugerem a importância da separação criteriosa das guildas de artrópodes e de sua análise individual. Ainda, os artrópodes parecem ser seletivos, uma vez que diferentes espécies de artrópodes estão relacionadas a diferentes espécies de plantas no substrato.

Submitted by Marlene Santos (marlene.bc.ufg@gmail.com) on 2016-07-27T21:10:07Z No. of bitstreams: 3 Tese - Diogo Borges Provete - 2016.pdf: 3048056 bytes, checksum: 5e3c0b282d1a0790baa37204e8059ed1 (MD5) Ata de defesa - Diogo Borges Provete.PDF: 971791 bytes, checksum: d78fa4a86345ee06bcf4e49553a98347 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-07-28T11:01:30Z (GMT) No. of bitstreams: 3 Tese - Diogo Borges Provete - 2016.pdf: 3048056 bytes, checksum: 5e3c0b282d1a0790baa37204e8059ed1 (MD5) Ata de defesa - Diogo Borges Provete.PDF: 971791 bytes, checksum: d78fa4a86345ee06bcf4e49553a98347 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-28T11:01:30Z (GMT). No. of bitstreams: 3 Tese - Diogo Borges Provete - 2016.pdf: 3048056 bytes, checksum: 5e3c0b282d1a0790baa37204e8059ed1 (MD5) Ata de defesa - Diogo Borges Provete.PDF: 971791 bytes, checksum: d78fa4a86345ee06bcf4e49553a98347 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2015-03-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Phylogenetic information has increasingly been included in studies of local communities and also at broad spatial scales. Despite recent criticisms in the last four years, phylogenetic relationships may still provide insights into the organization and assembly of ecological communities. The objectives of this study were 1) to review the history of the use of phylogenetic information, as well as criticisms and perspectives of its use in community ecology; 2) understand how the size and shape of phylogenetic trees and the phylogenetic structure of metacomunidaes affect the amount of variation accounted for by a eigenvector-based method used to describe the phylogenetic composition of metacomunidaes (PCPS); 3) to test the effect of diversity of evolutionary history (MNTD and MPD) and species richness as predictors of three variables of freshwater ecosystem functioning (productivity, respiration, and decomposition); and finally 4) to test how environmental gradients, especially pond canopy cover, influence the phylogenetic structure of an anuran metacommunity from southeastern Brazil. I found that the structure of metacommunities had greater impact on eigenvalues of PCPS than tree shape metrics, such as symmetry and stemminess. In addition, decomposition and respiration were best predicted by MNTD as a linear function, while productivity was affected by the quadratic term of MNTD. Finally, pond canopy cover and floating vegetation strongly affected the phylogenetic structure of the anruan metacommunity, influencing lineage sorting. These findings 1) can help users interpret the results of PCPS; 2) provide better understand of the effect of species loss in multitrophic, freshwater ecosystems; and 3) improve our knowledge about the effect of canopy cover on the lineage composition in anuran metacomunities. / Informações filogenéticas tem sido cada vez mais incluídas em estudos de comunidades locais e em larga escala espacial. Apesar das críticas dos últimos quatro anos, relações de parentesco ainda podem fornecer idéias sobre a organização e montagem de comunidades ecológicas. Os objetivos deste estudo foram 1) revisar o histórico do uso de informações filogenéticas, bem como críticas e perspectivas quanto ao seu uso em ecologia de comunidades; 2) entender como o formato e tamanho de árvores filogenéticas e a estrutura filogenética da metacomunidade afetam a quantidade de variação capturada por um método baseado em autovetores usado para descrever a composição filogenética de metacomunidaes (PCPS); 3) testar o efeito da diversidade de história evolutiva (MNTD e MPD) e da riqueza de espécies como preditores de três métricas de funcionamento de ecossistemas aquáticos (produtividade, respiração, e decomposição); e por fim 4) testar como gradientes ambientais, especialmente cobertura de dossel, influenciam a estrutura filogenética de uma metacomunidade de anuros no sudeste do Brasil. Encontrei que a estrutura da metacomunidade teve maior impacto nos autovalores do PCPS do que métricas de formato de árvore, tais como simetria e enraizamento (stemminess). Além disso a decomposição e respiração foram melhor preditas por MNTD, enquanto produtividade foi melhor predita pelo termo quadrático desta medida. Por fim, a cobertura de dossel e vegetação flutuantes afetaram fortemente a estrutura filogenética da metacomunidade de anuros, influenciando a distribuição de linhagens. Estes resultados 1) podem auxiliar na interpretação dos resultados do PCPS por usuários; 2) permitem compreender melhor o efeito da perda de espécies em ecossistemas aquáticos multitróficos; e 3) ampliam o conhecimento sobre o efeito da cobertura de dossel sobre a composição de linhagens em metacomunidades de anuros.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:33:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AnaCSM_DISSERT.pdf: 1535263 bytes, checksum: 54c4fa05cb77d9ca481b6e64c7173a38 (MD5) Previous issue date: 2012-09-10 / Studies on the effects of changes in biodiversity and ecosystem functioning have been a central theme in ecology over the past two decades. Several studies have showed that the diversity of plant debris differently affects the decomposition process in aquatic and terrestrial environments, but we know very about the effects of detritus diversity on decomposition under fluctuating environmental conditions. We tested whether and how the environmental contexts, as well as the dynamic of their alternation, influence the effects of detritus diversity on the decomposition process. We performed a field experiment where we manipulate the litter diversity of 8 species of terrestrial plants decomposing (litterbags) in single and in mixture containing the eight species together in three different environmental contexts: the terrestrial environment (T), aquatic (A) and interface (I) - experimental treatment that simulates variation in flooding regime. We measured the rate of decomposition through the loss of mass of the community and each individual detritus in monocultures and mixtures. Species richness and environmental variability had no effects on the magnitude and stability of the decomposition process. However, there were significant diversity effects on the decomposition of an individual alien species, F. benjamina. Environmental context had significant effects on the magnitude and variability of decomposition. Detritus decomposition was faster and more variable on aquatic, interface and terrestrial conditions, respectively. Our results demonstrate that the diversity of plant detritus has minor effects to the decomposition across disparate environmental conditions and suggest that it is necessary to consider the potential of other abiotic factors in affect the magnitude and variability of the decomposition processes / O estudo a respeito dos efeitos de altera??es da biodiversidade sobre o funcionamento dos ecossistemas tem sido um tema central na ecologia ao longo das duas ?ltimas d?cadas. V?rios trabalhos t?m demonstrado que a diversidade de detrito vegetal afeta diferentemente o processo de decomposi??o em ambientes aqu?ticos e terrestres, mas os efeitos da diversidade de detritos sobre a decomposi??o em contextos ambientais vari?veis ? uma quest?o ainda pouco testada dentro do debate de biodiversidade e funcionamento de ecossistemas. Para avaliar se o contexto ambiental, bem como a din?mica de sua altern?ncia, influenciam os efeitos da diversidade de detrito sobre o processo de decomposi??o, foi realizado um experimento de campo onde manipulamos a diversidade de detrito foliar (em litterbags) de 8 esp?cies de plantas terrestres, que decompuseram em monoculturas individuais e em mistura contendo as 8 esp?cies juntas, em tr?s contextos ambientais distintos: ambiente terrestre (T); ambiente aqu?tico (A) e interface (I) - tratamento experimental que simula a condi??o vari?vel do regime de alagamento. Medimos a taxa de decomposi??o atrav?s da perda de massa da comunidade e de cada detrito individual nas monoculturas e nas misturas. N?o foi verificado efeito da riqueza de esp?cies e nem da variabilidade ambiental sobre a magnitude e estabilidade do processo de decomposi??o. No entanto, houve efeitos esp?cie-espec?ficos da diversidade sobre a decomposi??o da esp?cie ex?tica F. benjamina. O contexto ambiental exerceu efeito individual sobre o processo de decomposi??o, sendo a decomposi??o mais r?pida no ambiente aqu?tico, seguida da interface e mais lenta no ambiente terrestre. Nossos resultados demonstram que a diversidade de detritos foi pouco importante para o processo de decomposi??o em diferentes ecossistemas e sugerem que ? necess?rio considerar o potencial de outros fatores abi?ticos capazes de afetar as taxas de processos tanto quanto os efeitos da diversidade

Globally land use change (LUC) with increasing in land use intensity has led to a decrease in soil organic matter (SOM). The reduction of soil C stock across LUC has been accompanied by a destabilization of soil structure and increases the soil erosion susceptibility. The destabilized soil structure is also concomitant with a loss of soil biodiversity and in particular, soil macroinvertebrate community. The focus of this dissertation is the effect of LUC with increasing in land use intensity on soil macrofauna, aggregation and SOM allocation. We hypothesized that LUC reduces soil macrofaunal biodiversity and consequently decreases soil engineering processes, resulting in destabilization of soil structure and impairing the ability of soil to physically protect SOM from decomposition inside stable aggregates, finally leading to depleted SOC stocks across LUC. In order to test these hypotheses, we conducted a field survey in 3 chronosequences of land use comprising native vegetation (NV), pasture (PA), and sugarcane crop (SC) in Central-Southern Brazil. This land use sequence provides a gradient of land use intensity and is projected to add 6.4 Mha of new sugarcane areas in Brazil by 2021. At each sampling point soil blocks of 25 X 25 cm and 5 x 5 cm to 10 cm depth were simultaneously collected from 0-10 cm, 10-20 cm, and 20-30 cm soil layers, for macrofauna isolation and aggregate fractionation, respectively. Within a radius of 6 meters around each sampling point, 12 subsamples were also collected from the same soil layers, and combined for total soil C and N concentration. An average reduction of 89% in the density of the soil macrofaunal community was observed when SC replaces PA, and a loss of 39% in the diversity of macrofauna groups. Our findings showed that, over a range of soil textures (16 - 66% clay), such biodiversity loss was strongly correlated with the destabilization of soil structure across LUC, whereas soil texture was not so. These observations consistently indicate that the abundance of detritivore soil animals, especially earthworms and termites, may be a significant predictor of soil structure transformations across LUC in tropical environments. Moreover, the sharp reduction in the abundance of earthworms was strongly positively correlated with the decrease in intra macroaggregate-associated C. As a result, after more than 20 years of sugarcane crop there were losses of 40 and 35% of C and N stocks, respectively, resulting in a rate of C emission of 1.3 Mg ha-1 yr-1. This C loss primarily occurred in the macroaggregate-associated C, as a result of the faster macroaggregate turnover under SC. In summary, the results presented here provide a mechanistic explanation as to why there is soil C depletion when increasing land use intensity in tropical soils: the huge reduction in the abundance of soil engineering invertebrates after LUC impair the ability of soil to physically protect SOM from decomposition inside stable aggregates, and therefore it is a primary mechanism controlling the soil C stocks\' depletion across LUC. / Globalmente mudanças no uso da terra (MUT) com o aumento da intensidade de uso do solo têm levado a uma diminuição da matéria orgânica do solo (MOS). A redução do estoque de C do solo após MUT tem sido acompanhada por uma desestabilização da estrutura do solo e aumento da susceptibilidade a erosão. A desestabilização da estrutura também é concomitante com a perda da biodiversidade do solo e, em particular, da comunidade de macroinvertebrados do solo. O foco deste trabalho é o efeito de MUT com aumento na intensidade de uso do solo sobre a macrofauna do solo, agregação e alocação da MOS. Nossa hipótese é que MUT reduz a diversidade da macrofauna do solo e, conseqüentemente, diminui os processos de engenharia de solo, resultando na desestabilização da estrutura do solo e prejudicando a capacidade do solo para proteger fisicamente a MOS da decomposição dentro de agregados estáveis, finalmente levando a redução dos estoques de C após MUT. Foi realizada uma pesquisa em 3 cronosseqüências de uso da terra que compreendem vegetação nativa (NV), pastagem (PA), e cana-de-açúcar (CA) na região Centro-Sul do Brasil. Esta MUT fornece um gradiente de intensidade de uso do solo e é projetada para adicionar 6,4 Mha de novas áreas de CA no Brasil até 2021. Em cada ponto de amostragem de solo blocos de 25 x 25 cm e 5 x 5 cm a 10 cm de profundidade foram coletados simultaneamente das camadas 0-10 cm, 10-20 cm e 20-30 cm de solo, para isolamento da macrofauna e fracionamento de agregados, respectivamente. Foi observada uma redução média de 89% na densidade da comunidade da macrofauna quando CA substitui PA, e uma perda de 39% da diversidade de grupos. Nossos resultados mostraram que, em um intervalo de texturas do solo (16-66% de argila), tal perda de biodiversidade foi fortemente correlacionada com a desestabilização da estrutura do solo após MUT. Estas observações indicam consistentemente que a abundância de animais detritívoros, especialmente minhocas e cupins, pode ser um preditor significativo de transformações da estrutura do solo em MUT. Além disso, a forte redução na abundância de minhocas foi fortemente e positivamente correlacionada com a diminuição do C alocado intra macroagregados. Como resultado, após mais de 20 anos de cultura de CA houve perdas de 40 e 35% dos estoques de C e N, respectivamente, resultando em uma taxa de emissão de C de 1,3 Mg ha-1 ano-1. Esta perda de C ocorreu principalmente no C associado aos macroagregados, como um resultado da reciclagem mais rápida dos macroagregados sob CA. Em resumo, os resultados aqui apresentados fornecem uma explicação mecanicista a respeito de porque há esgotamento do C do solo quando aumenta-se a intensidade de uso do solo em ambientes tropicais: a enorme redução na abundância de invertebrados \"engenheiros do solo\" após MUT prejudica a capacidade do solo para proteger fisicamente a MOS da decomposição dentro de agregados estáveis, e, portanto, é um mecanismo primário controlando a redução dos estoques de C no solo relacionada a MUT.

Tropical forests restoration is an important tool for climate change mitigation and biodiversity conservation. We can ally both of these elements, according to the biodiversity and ecosystem (BEF) functioning theory, which says that diversity enhances ecosystem functions, as primary productivity. Nevertheless, the greatest part of BEF studies up to very recently have focused on grasslands and not on as complex ecosystems as tropical forests. It is necessary to better understand above- and below-ground processes through which biodiversity acts on ecosystem functions. This work aimed to investigate effects of tree richness on both above- and below-ground ecological processes. It was based on two tropical forests undergoing restoration, in Sardinilla (Panama) and in Anhembi (Brazil). The former was especially designed for BEF studies and allowed to untangle effects of biodversity on ecosystem functions. The latter had more than a hundred species in plots and permitted investigation of the effects of high tree richness levels. In both Sardinilla and Anhembi, we investigated if tree richness levels affected an above-ground ecological process, light interception, and which mechanisms could be related to it. Richness could enhance light interception and mechanisms as spatial (horizontal and vertical) and temporal light distribution. It promoted both selection and complementarity effects. In Anhembi, we investigated if species richness influenced below-ground processes related to soil carbon stocks. Stand richness enhanced fine root production and stock. Effects of stand number of species on litter decomposition and stock were not linear. Richness of litter content, however, did not affect its decomposition rates. Number of stand species did not influence litter production. Differences of litter production, stock and fine root production among distinct richness levels did not change over the time. However, distribution of fine roots over the space, within different layers of soil, was affected by number of tree species. We concluded that even very high richness levels could not saturate some of the ecological processes studied. Diversity acted on both above- and below-ground processes, in various and sometimes opposite ways, counting on multi-direction feedbacks. It is very important to understand these mechanisms in order to potencialize biodiversity convervation and carbon sequestration by tropical forest restoration. Future studies may focus on untangling effects of diversity on below-ground processes (which have not been exhaustively explored in research), on understanding how high diversity levels affects natural regeneration and on investigationg functional traits provided by different species. / A restauração de florestas tropicais é uma importante ferramenta para a mitigação de mudanças climáticas e conservação de biodiversidade. Essas duas medidas podem ser aliadas, de acordo com a teoria de biodiversidade e funcionamento de ecossistemas (BEF, do inglês: biodiversity and ecosystem functioning), segundo a qual a diversidade pode favorecer funções do ecossistema, como a produtividade primária. Entretanto, a maior parte dos estudos de BEF até muito recentemente focaram em campos de gramíneas e não em ecossistemas tão complexos quanto florestas tropicais. É necessário entender tanto processos acima quanto abaixo do solo pelos quais a biodiversidade atua no funcionamento de ecossistemas. Este trabalho teve como objetivo verificar o efeito da riqueza de espécies arbóreas em processes ecológicos acima e abaixo do solo. Ele se baseou em duas áreas de estudo, em Sardinilla (Panamá) e em Anhembi (Brasil). A primeira foi especialmente projetada para estudos de BEF e permitiu destrinchar efeitos da biodiversidade em funções do ecossistema. A segunda possuía parcelas com mais de cem espécies, permitindo explorar os efeitos de altos níveis de riqueza. Tanto em Sardinilla quanto em Anhembi, investigamos se a riqueza de espécies arbóreas influenciou um processo ecológico acima do solo, a interceptação de luz, bem como mecanismos que podem estar associados a ele. A riqueza de espécies aumentou a interceptação de luz pelo dossel e estimulou mecanismos como a distribuição de luz ao longo do espaço (horizontal e vertical) e tempo. Ela promoveu tanto efeito de seleção quanto de complementaridade. Na área de Anhembi, investigamos se a riqueza de espécies influenciou processes abaixo do solo relacionados ao estoque de carbono nesse compartimento. A riqueza no dossel aumentou a produção e o estoque de raízes finas. Número de espécies do dossel teve efeito não linear sobre taxas de decomposição e estoque de serapilheira. A riqueza do conteúdo da serapilheira, contudo, não influenciou sua decomposição. O número de espécies do dossel também não influenciou a produção de serapilheira. As diferenças de produção e estoque de serapilheira e de produção de raízes finas, entre diferentes níveis de riquezas, não se alteraram ao longo do tempo. Contudo, o número de espécies arbóreas promoveu maior distribuição de raízes finas em diferentes camadas do solo. Concluímos que elevados níveis de riqueza não saturaram alguns processes ecológicos estudados. A diversidade foi capaz de atuar em processos tanto acima quanto abaixo do solo, por vários meios, muitas vezes em sentidos opostos, contando com feedbacks multidirecionais. É muito importante entender esses mecanismos para potencializar a conservação da biodiversidade e a provisão de funções ecossistêmicas, no processo de restauração de florestas tropicais, em um contexto internacional de necessidade de mitigação de mudanças climáticas. Estudos futuros devem focar em efeitos da diversidade em processos abaixo do solo (que são os menos abordados em estudos até o momento), em entender como altos níveis de diversidade podem afetar a regeneração natural em florestas e em explorar os atributos funcionais apresentados por cada espécie.

O funcionamento dos ecossistemas é o fluxo de matéria e de energia ao longo dos seus componentes bióticos e abióticos. A manutenção de tal funcionamento é crucial para promover os serviços ecossistêmicos dos quais a humanidade depende. Atividades antrópicas, como a agricultura e a urbanização podem alterá-los significativamente e, por isso, o entendimento dos impactos positivos e negativos de tais alterações bem como o desenvolvimento de ferramentas de avaliação da biodiversidade são importantes para a conservação. A diversidade funcional é um componente da diversidade biológica que leva em conta o papel que cada espécie desempenha no ecossistema e, portanto, deve refletir o funcionamento do ecossistema de forma mais acurada. Esta tese teve por objetivos relacionar o funcionamento do ecossistema e os seus serviços a ações antrópicas, bem como propor a abordagem funcional como indicadora da biodiversidade de áreas naturais. No primeiro capítulo, avalio padrões espaciais e temporais da exposição dos tipos de vegetação que ocorrem no Brasil à luz artificial, um dos principais símbolos da urbanização e da vida moderna. Os resultados mostram que a maioria deles apresenta alguma porcentagem de sua área expostos à luz artificial. Em alguns deles, porém, ainda é possível encontrar o brilho natural do céu noturno, o que nos permite sugerir a elaboração de políticas de desenvolvimento de distribuição de luz com foco no mínimo impacto, ao contrário das políticas de mitigação adotadas por países onde a iluminação é excessivamente difundida. No segundo capítulo mapeio padrões espaciais e temporais da provisão de dois serviços ecossistêmicos (polinização e estoque de carbono) e um serviço ambiental (espaço para viver) e avalio os impactos da agricultura sobre estes serviços, na área coberta pelo cerrado, na região central do Brasil. Os serviços ecossistêmicos avaliados descaíram significativamente ao longo do tempo e a região conhecida como MATOPIBA (entre os estados do Maranhão, Tocantins, Piauí e Bahia) foi identificada como um importante remanescente. Por isso, recomendo a criação de unidades de conservação de proteção integral na área. Identifiquei também sobreposição da disponibilidade destes serviços com áreas indígenas, o que ressalta a importância da manutenção destas áreas para a disponibilidade dos serviços. No terceiro capítulo exploro, por meio de revisão bibliográfica, o status da diversidade funcional na literatura científica no campo da Conservação Biológica. Os resultados permitiram visualizar o paradigma da transferência de conhecimento e identificar o potencial desta abordagem para elaboração de indicadores da biodiversidade. Por fim, no quarto capítulo, estabeleço uma lista de espécies de plantas que podem ser indicadoras da diversidade funcional em áreas cobertas por cerradão no estado de São Paulo. Tais indicadores devem ser usados em conjunto para monitoramento e diagnóstico da biodiversidade quando o objetivo é manter o funcionamento do ecossistema. As conclusões do estudo contribuem para elucidar a interferência das atividades antrópicas nos ecossistemas naturais, para levantar formas de minimizá-los e para aprimorar as formas de avaliação da biodiversidade. / Ecosystem functioning is the flow of energy and matter through the biotic and abiotic ecosystems components. The maintenance of this functioning is essential to the ecosystem services provisioning upon which humans depend. Anthropogenic activities such as agriculture and urbanisation may change it. Thus, conservation strategies rely on the understanding of the positives and negatives impacts from this changes and on the development of measurements of biodiversity. Functional diversity is a biodiversity component which considers the role of each species in the ecosystem, and, as a consequence, may reflect the ecosystem functioning more accurately. This thesis aims the establishment of the relationships between ecosystem functioning, ecosystem services and anthrogenic activities as well as purpose functional approach as biodiversity indicator of natural areas. In the first chapter, I assessed spatial and temporal patterns of exposition of the Brazilian vegetation types to the artificial light which is one of the urbanisation symbols. The results show that most of them are affected by artificial light. However, in some of them it is still possible to find a natural sky background, which allow suggesting the formulation of light distribution policies focused on minimal impact instead of mitigation, as adopted by countries where light is excessively widespread. In the second chapter, I mapped spatial and temporal patterns of two ecosystem services provisioning (pollination and carbon stocks) and one environmental service (living space) and assessed the impacts of agriculture in these services in Cerrado area, in the central region of Brazil. The ecosystem services I assessed declined significatively over time and the MATOPIBA region (around Maranhão, Tocantins, Piaui, and Bahia States) was identified as an important remint. Thus I recommended the creation of strictly protected areas in that region. I also identify overlap of these services with indigenous land, highlighting its importance for the ecosystem services provisioning. In the third chapter I explored through literature survey, the status of functional diversity in the scientific literature related to the Biological Conservation field. The results allow visualise the paradigm of knowledge transfer and identify the potential use of this approach for developing indicators of biodiversity. Finally, in the fourth chapter, we established a list of plant species that are functional diversity indicators in cerradão areas in São Paulo State. These indicators should be use as a set for the monitoring and diagnosis of biodiversity when the goal is to maintaining ecosystem functioning. The conclusions of the study contribute to clarify some lack of knowledge concerned to the impacts of human activities on ecosystem functioning, to raise means to minimise them, and to improve means of ecological integrity assessment.

Tropical forests restoration is an important tool for climate change mitigation and biodiversity conservation. We can ally both of these elements, according to the biodiversity and ecosystem (BEF) functioning theory, which says that diversity enhances ecosystem functions, as primary productivity. Nevertheless, the greatest part of BEF studies up to very recently have focused on grasslands and not on as complex ecosystems as tropical forests. It is necessary to better understand above- and below-ground processes through which biodiversity acts on ecosystem functions. This work aimed to investigate effects of tree richness on both above- and below-ground ecological processes. It was based on two tropical forests undergoing restoration, in Sardinilla (Panama) and in Anhembi (Brazil). The former was especially designed for BEF studies and allowed to untangle effects of biodversity on ecosystem functions. The latter had more than a hundred species in plots and permitted investigation of the effects of high tree richness levels. In both Sardinilla and Anhembi, we investigated if tree richness levels affected an above-ground ecological process, light interception, and which mechanisms could be related to it. Richness could enhance light interception and mechanisms as spatial (horizontal and vertical) and temporal light distribution. It promoted both selection and complementarity effects. In Anhembi, we investigated if species richness influenced below-ground processes related to soil carbon stocks. Stand richness enhanced fine root production and stock. Effects of stand number of species on litter decomposition and stock were not linear. Richness of litter content, however, did not affect its decomposition rates. Number of stand species did not influence litter production. Differences of litter production, stock and fine root production among distinct richness levels did not change over the time. However, distribution of fine roots over the space, within different layers of soil, was affected by number of tree species. We concluded that even very high richness levels could not saturate some of the ecological processes studied. Diversity acted on both above- and below-ground processes, in various and sometimes opposite ways, counting on multi-direction feedbacks. It is very important to understand these mechanisms in order to potencialize biodiversity convervation and carbon sequestration by tropical forest restoration. Future studies may focus on untangling effects of diversity on below-ground processes (which have not been exhaustively explored in research), on understanding how high diversity levels affects natural regeneration and on investigationg functional traits provided by different species. / A restauração de florestas tropicais é uma importante ferramenta para a mitigação de mudanças climáticas e conservação de biodiversidade. Essas duas medidas podem ser aliadas, de acordo com a teoria de biodiversidade e funcionamento de ecossistemas (BEF, do inglês: biodiversity and ecosystem functioning), segundo a qual a diversidade pode favorecer funções do ecossistema, como a produtividade primária. Entretanto, a maior parte dos estudos de BEF até muito recentemente focaram em campos de gramíneas e não em ecossistemas tão complexos quanto florestas tropicais. É necessário entender tanto processos acima quanto abaixo do solo pelos quais a biodiversidade atua no funcionamento de ecossistemas. Este trabalho teve como objetivo verificar o efeito da riqueza de espécies arbóreas em processes ecológicos acima e abaixo do solo. Ele se baseou em duas áreas de estudo, em Sardinilla (Panamá) e em Anhembi (Brasil). A primeira foi especialmente projetada para estudos de BEF e permitiu destrinchar efeitos da biodiversidade em funções do ecossistema. A segunda possuía parcelas com mais de cem espécies, permitindo explorar os efeitos de altos níveis de riqueza. Tanto em Sardinilla quanto em Anhembi, investigamos se a riqueza de espécies arbóreas influenciou um processo ecológico acima do solo, a interceptação de luz, bem como mecanismos que podem estar associados a ele. A riqueza de espécies aumentou a interceptação de luz pelo dossel e estimulou mecanismos como a distribuição de luz ao longo do espaço (horizontal e vertical) e tempo. Ela promoveu tanto efeito de seleção quanto de complementaridade. Na área de Anhembi, investigamos se a riqueza de espécies influenciou processes abaixo do solo relacionados ao estoque de carbono nesse compartimento. A riqueza no dossel aumentou a produção e o estoque de raízes finas. Número de espécies do dossel teve efeito não linear sobre taxas de decomposição e estoque de serapilheira. A riqueza do conteúdo da serapilheira, contudo, não influenciou sua decomposição. O número de espécies do dossel também não influenciou a produção de serapilheira. As diferenças de produção e estoque de serapilheira e de produção de raízes finas, entre diferentes níveis de riquezas, não se alteraram ao longo do tempo. Contudo, o número de espécies arbóreas promoveu maior distribuição de raízes finas em diferentes camadas do solo. Concluímos que elevados níveis de riqueza não saturaram alguns processes ecológicos estudados. A diversidade foi capaz de atuar em processos tanto acima quanto abaixo do solo, por vários meios, muitas vezes em sentidos opostos, contando com feedbacks multidirecionais. É muito importante entender esses mecanismos para potencializar a conservação da biodiversidade e a provisão de funções ecossistêmicas, no processo de restauração de florestas tropicais, em um contexto internacional de necessidade de mitigação de mudanças climáticas. Estudos futuros devem focar em efeitos da diversidade em processos abaixo do solo (que são os menos abordados em estudos até o momento), em entender como altos níveis de diversidade podem afetar a regeneração natural em florestas e em explorar os atributos funcionais apresentados por cada espécie.

Globally land use change (LUC) with increasing in land use intensity has led to a decrease in soil organic matter (SOM). The reduction of soil C stock across LUC has been accompanied by a destabilization of soil structure and increases the soil erosion susceptibility. The destabilized soil structure is also concomitant with a loss of soil biodiversity and in particular, soil macroinvertebrate community. The focus of this dissertation is the effect of LUC with increasing in land use intensity on soil macrofauna, aggregation and SOM allocation. We hypothesized that LUC reduces soil macrofaunal biodiversity and consequently decreases soil engineering processes, resulting in destabilization of soil structure and impairing the ability of soil to physically protect SOM from decomposition inside stable aggregates, finally leading to depleted SOC stocks across LUC. In order to test these hypotheses, we conducted a field survey in 3 chronosequences of land use comprising native vegetation (NV), pasture (PA), and sugarcane crop (SC) in Central-Southern Brazil. This land use sequence provides a gradient of land use intensity and is projected to add 6.4 Mha of new sugarcane areas in Brazil by 2021. At each sampling point soil blocks of 25 X 25 cm and 5 x 5 cm to 10 cm depth were simultaneously collected from 0-10 cm, 10-20 cm, and 20-30 cm soil layers, for macrofauna isolation and aggregate fractionation, respectively. Within a radius of 6 meters around each sampling point, 12 subsamples were also collected from the same soil layers, and combined for total soil C and N concentration. An average reduction of 89% in the density of the soil macrofaunal community was observed when SC replaces PA, and a loss of 39% in the diversity of macrofauna groups. Our findings showed that, over a range of soil textures (16 - 66% clay), such biodiversity loss was strongly correlated with the destabilization of soil structure across LUC, whereas soil texture was not so. These observations consistently indicate that the abundance of detritivore soil animals, especially earthworms and termites, may be a significant predictor of soil structure transformations across LUC in tropical environments. Moreover, the sharp reduction in the abundance of earthworms was strongly positively correlated with the decrease in intra macroaggregate-associated C. As a result, after more than 20 years of sugarcane crop there were losses of 40 and 35% of C and N stocks, respectively, resulting in a rate of C emission of 1.3 Mg ha-1 yr-1. This C loss primarily occurred in the macroaggregate-associated C, as a result of the faster macroaggregate turnover under SC. In summary, the results presented here provide a mechanistic explanation as to why there is soil C depletion when increasing land use intensity in tropical soils: the huge reduction in the abundance of soil engineering invertebrates after LUC impair the ability of soil to physically protect SOM from decomposition inside stable aggregates, and therefore it is a primary mechanism controlling the soil C stocks\' depletion across LUC. / Globalmente mudanças no uso da terra (MUT) com o aumento da intensidade de uso do solo têm levado a uma diminuição da matéria orgânica do solo (MOS). A redução do estoque de C do solo após MUT tem sido acompanhada por uma desestabilização da estrutura do solo e aumento da susceptibilidade a erosão. A desestabilização da estrutura também é concomitante com a perda da biodiversidade do solo e, em particular, da comunidade de macroinvertebrados do solo. O foco deste trabalho é o efeito de MUT com aumento na intensidade de uso do solo sobre a macrofauna do solo, agregação e alocação da MOS. Nossa hipótese é que MUT reduz a diversidade da macrofauna do solo e, conseqüentemente, diminui os processos de engenharia de solo, resultando na desestabilização da estrutura do solo e prejudicando a capacidade do solo para proteger fisicamente a MOS da decomposição dentro de agregados estáveis, finalmente levando a redução dos estoques de C após MUT. Foi realizada uma pesquisa em 3 cronosseqüências de uso da terra que compreendem vegetação nativa (NV), pastagem (PA), e cana-de-açúcar (CA) na região Centro-Sul do Brasil. Esta MUT fornece um gradiente de intensidade de uso do solo e é projetada para adicionar 6,4 Mha de novas áreas de CA no Brasil até 2021. Em cada ponto de amostragem de solo blocos de 25 x 25 cm e 5 x 5 cm a 10 cm de profundidade foram coletados simultaneamente das camadas 0-10 cm, 10-20 cm e 20-30 cm de solo, para isolamento da macrofauna e fracionamento de agregados, respectivamente. Foi observada uma redução média de 89% na densidade da comunidade da macrofauna quando CA substitui PA, e uma perda de 39% da diversidade de grupos. Nossos resultados mostraram que, em um intervalo de texturas do solo (16-66% de argila), tal perda de biodiversidade foi fortemente correlacionada com a desestabilização da estrutura do solo após MUT. Estas observações indicam consistentemente que a abundância de animais detritívoros, especialmente minhocas e cupins, pode ser um preditor significativo de transformações da estrutura do solo em MUT. Além disso, a forte redução na abundância de minhocas foi fortemente e positivamente correlacionada com a diminuição do C alocado intra macroagregados. Como resultado, após mais de 20 anos de cultura de CA houve perdas de 40 e 35% dos estoques de C e N, respectivamente, resultando em uma taxa de emissão de C de 1,3 Mg ha-1 ano-1. Esta perda de C ocorreu principalmente no C associado aos macroagregados, como um resultado da reciclagem mais rápida dos macroagregados sob CA. Em resumo, os resultados aqui apresentados fornecem uma explicação mecanicista a respeito de porque há esgotamento do C do solo quando aumenta-se a intensidade de uso do solo em ambientes tropicais: a enorme redução na abundância de invertebrados \"engenheiros do solo\" após MUT prejudica a capacidade do solo para proteger fisicamente a MOS da decomposição dentro de agregados estáveis, e, portanto, é um mecanismo primário controlando a redução dos estoques de C no solo relacionada a MUT.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:54:45Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo5249_1.pdf: 2988178 bytes, checksum: 0da8298c7622c1c4e0a7b14572b32a52 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2007 / A diversidade biológica tem importantes implicações no funcionamento dos ecossistemas. Porém, para realizar prognósticos sobre o efeito da extinção de espécies e/ou adição no funcionamento do ecossistema, requere-se conhecimento preciso sobre a interação das espécies. Estas interações por sua vez são importantes direcionadoras da estrutura e da diversidade das comunidades. Interações diretas: interações entre predadores vs presas, assim como, competição por recursos e interações indiretas: facilitação e inibição entre as espécies.. Essas duas últimas interações são cruciais para um entendimento adequado do grau de redundância entre espécimes dentro de um determinado grupo trófico. Até o presente momento a contribuição concomitante de bottom-up1 (i.e. controle de recursos) e top-down2 (i.e. controle predacional), forças sobre a estrutura e dinâmica das comunidades, vem sendo amplamente aceita. No entanto, os resultados e conclusões ainda são bastante inconsistentes devido à grande variabilidade das circunstâncias experimentais e dos organismos testados (cobaias), . Nematódeos são os metazoários mais abundantes e diversos em quase todos os ecossistemas sedimentares marinhos. Suas comunidades são tipicamente caracterizadas por uma alta diversidade local (α-diversidade), nas quais várias espécies pertencentes ao mesmo nível funcional tendem a co-ocorrerem. Esses organismos são importantes consumidores de produtores, assim como de decompositores (bactéria), e são presas de uma ampla variedade de predadores, incluindo outros nematódeos predadores. Até o presente momento, ainda é questionado se a estrutura da comunidade de nematódeos e sua dinâmica tendem a serem controladas, exlusivamente, pela disponibilidade de recursos ou por predação. A importância e o papel dasregras de relações horizontais, i.e. relações dentro do mesmo grupo trófico, como competição e interações indiretas, mencionadas anteriormente, são ainda pouco conhecidas. As regras que suportam as assembléias de espécies em comunidades complexas e diversas, são o resultado da soma das interações diretas e indiretas, que ocorrem simultaneamente em qualquer direção: top-down, bottom-up, e horizontais. A teoria da história de vida, enfatiza que o impacto causado por um agente (e.g. limitação de recursos, presença de predadores, etc.) na população, é determina pelo seu efeito sobre o fitness3 de uma determinada população (mais especificamente, o conceito de maximização do fitness) é a chave para o ganho de discernimento dentro de efeitos demográficos, como os impactos a nível populacional. Realizamos experimentos de microcosmos para direcionar o efeito entre relações verticais (Bottom-up e Top-down) e horizontais no fitness das populações de nematódeos bacterívoros. O primeiro experimento investigou quando e como os nematódeos afetam a colonização do substrato por bactérias através da produção de traços de muco. Demonstramos que a secreção de muco torna-se consistentemente colonizado por uma baixa diversidade de bactérias existentes no ambiente, e esse efeito é nematódeo espécie-específico. Essa estratégia de gardening4 microbiano nos permite uma melhor percepção do impacto espécie-específico de nematódeos bacterívoros sobre a comunidade bacteriana, e tem importante implicações para interações inter-específicas entre bacterívoros. Subsequentemente investiguei o efeito da disponibilidade de recursos sobre a dinâmica de populações de três nematódeos bacterívoros, que normalmente ocorrem em simpatria no seu habitat natural. A disponibilidade alimentar foi definida pela densidade bacteriana (Escherichia coli), e as respostas de cada espécie5 de nematódeos foram estudadas em culturas monoespecíficas. Cada espécie mostrou uma resposta diferente à disponibilidade de alimento. As diferenças entre as espécies se tornaram mais evidentes nos seguintes parâmetros: nível reprodutivo, tempo de desenvolvimento, densidades máximas,biomassa individual e populacional. Uma espécie teve preferência a altas densidades alimentar enquanto as outras duas preferiram densidades intermediárias. Baseados nesses resultados, construímos a curva hipotética de como compreender as comunidades que contenham simultaneamente essas três espécies5 e como as espécies poderiam responder a disponibilidade alimentar presente no ecossistema. Isso foi testado em um experimento paralelo, no qual as três espécies foram inoculadas juntas. Essses resultados não seguiram o padrão demonstrado anteriormente, nos experimentos com as espécies inoculadas separadamente, e isso ocorreu devido ao resultado das três diferentes interações horizontais (facilitação inibição e competição por alimento) atuando simultaneamente dentro da comunidade artificial de nematódeos construída. Em experimentos subsequantes, elaboramos interações inibitórias e competitivas entre duas espécies6 mostrando a dependência mais similar de densidade alimentar. Adicionalmente, para o desenvolvimento populacional, estudamos a preferência alimentar (através de quimiotaxia) e assimilação alimentar (seguindo de 13C marcador radioativo). Isso confirmou o efeito inibitório entre ambas as espécies em um ambiente com maior complexidade alimentar, composto por múltiplas cepas bacterianas, mas a assimetria (apenas uma espécie afetou a outra e não vive-versa) foi a conseqüência final desse experimento. Contário aos resultados prévios do nosso segundo experimento, onde o efeito foi altamente simétrico. Surpreendentemente, tanto a capacidade alimentar, quanto a assimilação alimentar das duas espécies, mostraram evidências claras de facilitação inter-específicas, ao contrário da inibição. Evidentemente, o padrão de comportamento foi estudado em um período curto de tempo, o que pode levar a conclusões completamente diferentes para os parâmetros populacionais em experimentos realizados a longo prazo. Todavia, houve concordância no fato de que a diversidade alimentar (i.e. bactéria) enfraqueceu as interações inter-específicas observadas. Finalmente, estudamos o efeito top-down, resultante da introdução de um nematódeo predador7 sobre o desenvolvimentopopulacional das mesmas espécies estudadas nas monoculturas. O nematódeo predador exerceu um efeito significativo sobre a densidade, a distribuição do estágio de desenvolvimento e o tamanho, assim como em relação à proporção sexual das presas. Este efeito foi altamente dependente, no entanto, não foi linearmente proporcional à densidade de predadores. Semelhantemente, mostramos que todos os três tipos de interações (bottomup, top-down e horizontais) são direcionadores importantes da dinâmica populacional e da estrutura da comunidade dentro do mesmo grupo trófico de nematódeos bacterívoros. Concluímos, que as relações horizontais indiretas têm uma relevância particular para o entendimento de como a diversidade de espécies dentro do mesmo grupo trófico afetam o funcionamento do ecossistema, relacionado com a atividade microbiana. Contudo essas interações indiretas, uma após a outra, são relações afetadas pelos efeitos bottom-up e top-down do ecossistema