A restauração florestal é mais do que somente plantar árvores. É necessário que haja o monitoramento do desenvolvimento da floresta no que diz respeito tanto a parâmetros estruturais e florísticos, mas também aos processos ecológicos. Esses processos propiciam as interações entre as espécies e promovem a funcionalidade do sistema, provendo serviços ecossistêmicos. Por isso, é necessário, além de monitorar o crescimento da vegetação, avaliar se o ecossistema está operando da forma como seria esperado. O objetivo desta tese é abordar questões referentes aos processos ecológicos e atributos funcionais em áreas florestais em processo de restauração. No primeiro capítulo, foi realizada uma revisão sistemática com o intuito de identificar os processos ecológicos e as variáveis que são medidas em estudos de restauração florestal. Os três capítulos seguintes foram baseados na coleta de dados em três sítios de estudo, situados no Estado do Rio Grande do Sul, Brasil. Foram coletados dados em florestas que tiveram intervenções de restauração (com aproximadamente 10 anos de desenvolvimento), bem como em florestas de remanescentes (utilizadas como sistema de referência). Além da amostragem da vegetação arbórea, foram coletados dados de diversos processos ecológicos, relacionados à ciclagem de nutrientes (decomposição, detritivoria e qualidade da serapilheira e do solo), produtividade (biomassa arbórea acima do solo e biomassa de folhas) e recrutamento (regeneração natural), bem como informações sobre atributos foliares, reprodutivos e de crescimento das espécies. Os resultados obtidos para cada um dos capítulos indicaram que: (1) os processos mais comumente avaliados foram aqueles relacionados à ciclagem de nutrientes, seguido por resiliência do ecossistema, produtividade, relações hídricas e interações bióticas; além disso foi identificado que os resultados positivos das ações de restauração nos processos ecológicos aumentam a medida que os sítios se tornam mais antigos; (2) áreas em restauração ainda diferem de suas respectivas florestas de referência para quase todas as variáveis analisadas, mas, ao contrário da nossa expectativa inicial, as diferenças foram maiores quando considerados os parâmetros estruturais da vegetação, indicando que os processos ecológicos podem se restabelecer antes mesmo da floresta atingir sua completa complexidade estrutural; (3) as variáveis que mais afetaram os processos ecológicos foram aquelas relacionadas aos atributos funcionais, tendo a riqueza de espécies na comunidade apenas um papel secundário na variação dos processos ecológicos estudados; além disso, tanto variáveis de composição funcional, quanto de diversidade funcional tiveram influência nos processos; e (4) modelos utilizados para avaliar a semelhança funcional entre restauração e referência indicaram que a comunidade presente no sub-bosque da restauração apresenta uma maior semelhança funcional com o sistema de referência do que a comunidade do dossel, indicando que as espécies utilizadas nos plantios diferem consideravelmente em sua composição funcional das áreas de referência. Esse estudo ressalta a importância de se compreender melhor os processos ecológicos em ecossistemas florestais e sua aplicação na avaliação do funcionamento de áreas em processo de restauração. O monitoramento desses sítios deve ser realizado a longo prazo de forma a verificar as variações ao longo do desenvolvimento florestal e avaliar as trajetórias sucessionais, sugerindo ações de manejo se necessário. / Forest restoration is more than just planting trees. It is required that forest growth is monitored both by measuring structural and floristic parameters, but also ecological processes. These processes provide interactions among species and promote ecosystem functionality, also offering important ecosystem services. Thus, it is necessary that besides monitoring vegetation growth, it should be evaluated if the ecosystem is operating as would be expected. The objective of this thesis it to address questions related to the ecological processes and functional traits in forests sites undergoing restoration. In the first chapter, we performed a systematic review in order to identify the ecological processes and the variables measured in forest restoration studies. The following three chapters were based on data collected in three study sites, located in the State of Rio Grande do Sul, Brazil. We collected data in forests subjected to restoration (approximately 10 years-old) and more conserved forests not subjected to restoration (used as reference ecosystem). Besides sampling tree components, we collected data on several ecological processes, related to nutrient cycling (decomposition, detritivory and litter and soil quality), productivity (aboveground tree biomass and litter biomass) and recruitment (natural regeneration), as well as information on leaf, reproductive and growth traits of species. The results obtained for each chapter indicated that: (1) the processes that were more frequently measured were the ones related to nutrient cycling, followed by ecosystem resilience, productivity, water relations and biotic interactions; additionally, we identified that positive results of restoration interventions on the ecological processes increased as sites became older; (2) restoration sites still differed from their reference ecosystems for all variables evaluated, but opposed to what we initially expected, these differences were even greater when we considered the structural parameters from the vegetation, suggesting that ecological processes may recover even before the full reestablishment of forest complexity; (3) the variables that most affected ecological processes were the ones related to functional traits, and community species richness had only a secondary role in the variation of ecological processes; in addition, both variables related to functional composition and functional diversity affected the ecological processes evaluated; and (4) the models used to evaluate functional similarity between restoration and reference indicated that the community growing in the understory of the restoration site is functionally more similar to the reference than the canopy community, suggesting that the species used in restoration plantings differ considerably in functional composition from reference sites. This study highlights the importance of ecological processes in forest ecosystems and its application in the evaluation of the functioning of sites undergoing restoration. Monitoring of these sites should be performed for a long period, in order to verify changes during forest growth and to evaluate sucessional trajectories, suggesting management actions if necessary.

Compreender como as espécies interagem e como a topologia de redes ecológicas influencia a dinâmica de populações e comunidades tem sido um dos principais objetivos de estudos ecológicos há mais de um século. Apesar desta longa tradição, o estudo de redes ecológicas tem aumentado drasticamente nas últimas duas décadas. No entanto, só recentemente ecólogos começaram a ir além da descrição de padrões topológicos e passaram a integrar outros dados biológicos importantes, como características funcionais e filogenia. Esta tese teve principalmente dois objetivos: i) desenvolver novas abordagens analíticas capazes de integrar informações funcionais e filogenéticas, a fim de descrever padrões estruturais em redes ecológicas, e ii) compreender a influência de dinâmicas eco-evolutivas na robustez de redes mutualísticas. No Capítulo I, desenvolvi uma abordagem analítica integradora para particionar os efeitos da filogenia e de características funcionais sobre a estrutura de redes de interação biótica. O método combina Teoria de Conjuntos Difusos e correlação matricial. Eu também desenvolvi um estudo de simulação para testar a acurácia da metodologia proposta em termos de Erro Tipo I. As simulações demonstram que o método é acurado, ou seja, rejeita incorretamente uma hipótese nula verdadeira em ~ 5% dos casos. No Capítulo II, investiguei como diferentes cenários de extinção afetam a robustez de uma rede de dispersão de sementes do sul do Brasil, incluindo cenários onde as espécies são eliminadas com base em sua distinção evolutiva e funcional. Os resultados indicam que a perda de espécies generalistas e diversidade funcional faz com que rede seja mais propensa a colapsar. No Capítulo III, desenvolvi uma investigação teórica sobre a influencia de diferentes modos de evolução de atributos sobre a robustez de redes mutualísticas que estão sofrendo um ataque funcional. Os resultados mostram que, apesar da pequena faixa de variação na robustez das redes, o modo de evolução dos atributos, e a interação entre modos de evolução de cada conjunto de espécies que interagem, influenciam a robustez de redes ecológicas, especialmente em casos extremos, onde os atributos das espécies apresentam sinal filogenético muito baixo ou muito forte. / Understanding how species interact and how the topology of ecological networks influences the dynamics of populations and communities has been mindboggling ecologists for over a century now. Despite this long tradition, the study of complex ecological networks has increased dramatically in the past two decades. Nonetheless, only recently ecologists have started to move beyond the description of topological patterns and started to integrate other important biological data, such as functional traits and phylogenies. Therefore, the aim of this dissertation was mainly two-fold: develop new analytical approaches capable to integrate functional and phylogenetic information in order to describe structural patterns in ecological networks, and to understand the effects of ecoevolutionary dynamics on network robustness. In Chapter I, I developed a new and integrative analytical framework to partition the effects of phylogenies and functional traits on the structure of ecological networks. The method combines fuzzy set theory and matrix correlation. I also developed a simulation study to test the accuracy of the framework I proposed. My simulation study demonstrates that the method is accurate, i.e., incorrectly rejecting a true null hypothesis in ~ 5%. In Chapter II, I investigated how different extinction scenarios affect the robustness of a seed dispersal network, from southern Brazil, including scenarios where species are eliminated based on their evolutionary and functional distinctiveness. The results indicate that loss of generalist species and functional diversity makes the system more likely to collapse. In Chapter III, I developed a theoretical investigation of the role of distinct trait evolution modes on the robustness of mutualistic networks undergoing functional trait extinctions. My results show that, despite the small range of variation in network robustness, the mode of trait evolution alone and the interaction between modes of evolution of each set of interacting species matter for network robustness, especially in extreme cases, where species traits present either very low or very strong phylogenetic signal.

Estudos clássicos com diversidade taxonômica, apesar de serem essenciais, não consideram as diferenças funcionais entre as espécies de uma comunidade. A abordagem considerando atributos funcionais e diversidade funcional vem preenchendo esta lacuna. A compreensão da estrutura e dinâmica de interações mutualísticas também é um elemento essencial em estudos de biodiversidade, permitindo a investigação de mecanismos ecológicos e evolutivos. Porém, a maioria dos estudos com redes de interação disponíveis na bibliografia são pequenas em número de espécies e interações, e é possível que estes dados não tenham sido suficientemente amostrados. Além disto, estudos têm mostrado que muitas métricas utilizadas em análises de rede de interação são sensíveis ao esforço amostral e ao tamanho da rede. Os objetivos desta tese foram: 1) investigar a diversidade taxonômica (DT) e funcional (DF) de aves e os padrões de organização de espécies de aves em comunidades refletindo convergência de atributos (TCAP: Trait Convergence Assembly Patterns) ao longo de transições entre floresta e campo; 2) analisar a estrutura de redes de dispersão de sementes de plantas por aves, utilizando as métricas de rede aninhamento, modularidade, conectância e distribuição do grau; 3) desenvolver um método estatístico visando avaliar suficiência amostral para métricas de redes de interação usando o método bootstrap de reamostragem com reposição. A composição de espécies de aves diferiu entre os ambientes, indicando uma substituição de espécies ao longo da transição floresta-borda-campo. DT diferiu significativamente somente entre floresta e borda de floresta, enquanto que ambas diferiram significativamente do campo em relação à DF. DT e DF podem indicar diferentes processos de organização de comunidades ao longo de mosaicos floresta-campo. A correlação significativa entre TCAP e o gradiente floresta-campo indica que provavelmente mecanismos de nicho atuam na organização da comunidade de aves, associados a mudanças na estrutura do habitat ao longo da transição floresta-borda-campo agindo como filtros ecológicos. Redes de dispersão de sementes de plantas por aves aparentemente apresentam um processo comum de organização, independentemente das diferenças na intensidade de amostragem e continentes onde as 19 redes utilizadas foram amostradas. Usando reamostragem bootstrap, encontramos que suficiência amostral pode ser alcançada com diferentes tamanhos amostrais (número de eventos de interação) para o mesmo conjunto de dados, dependendo da métrica de rede utilizada. / Classic studies on taxonomic diversity, though essential, do not consider the functional differences between species in a community. Studies using functional traits and functional diversity are filling this gap. Understanding the structure and dynamics of mutualistic interactions is also essential for biodiversity studies and allows the investigation of ecological and evolutionary mechanisms. However, most networks published are small in the number of species and interactions, and they are likely to be under-sampled. In addition, studies have demonstrated that many network metrics are sensitive to both sampling effort and network size. The aims of this thesis were: 1) to investigate bird taxonomic diversity (TD), functional diversity (FD), and patterns of trait convergence (TCAP: Trait Convergence Assembly Patterns) across forest-grassland transitions; 2) to analyse the structure of seed-dispersal networks between plants and birds using the metrics of nestedness, modularity, connectance and degree distribution; 3) to develop a statistical framework to assess sampling sufficiency for some of the most widely used metrics in network ecology, based on methods of bootstrap resampling. Bird species composition indicated species turnover between forest, forest edge and grassland. Regarding TD, only forest and edges differed. FD was significantly different between grassland and forest, and between grassland and edges. TD and FD responded differently to environmental change from forest to grassland, since they may capture different processes of community assembly along such transitions. Trait-convergence assembly patterns indicated niche mechanisms underlying assembly of bird communities, linked to changes in habitat structure across forest-edge-grassland transitions acting as ecological filters. Seed dispersal mutualistic networks apparently show a common assembly process regardless differences in sampling methodology or continents where the 19 networks were sampled. Using bootstrap resampling we found that sampling sufficiency can be reached at different sample sizes (number of interaction events) for the same dataset, depending on the metric of interest.

Os estudos que envolveram os três capítulos da minha tese englobam padrões de distribuição dos insetos aquáticos, agregando informações sobre características funcionais dessas comunidades. No primeiro capítulo avaliei a influência da heterogeneidade do substrato sobre as características funcionais dos insetos bentônicos. Concluí que em ambientes naturais o substrato heterogêneo apresentou combinações específicas de atributos, associados principalmente ao tamanho do corpo e hábitos alimentares. Esses atributos exercem forte influência sobre o funcionamento do ecossistema dos riachos. No segundo capítulo verifiquei a variação temporal dos atributos funcionais dos insetos aquáticos, com enfoque para organismos especialistas e generalistas. Nos primeiros estágios da colonização organismos coexistem independente dos atributos, isso porque a comunidade mostrou atributos similares. Nos estágios mais avançados de colonização os organismos generalistas resistiram a fatores bióticos e abióticos, mostrando uma variedade de atributos superior à que foi encontrada no início da colonização. Conclui que a ausência ou diminuição de organismos especialistas pode ser um indicador de degradação ambiental. No terceiro capítulo avaliei se existe efeito da presença/ausência de cobertura vegetal considerando a distância entre os riachos sobre as comunidades de insetos. Concluí que a cobertura vegetal no entorno dos riachos é um fator determinante para a distribuição espacial dos insetos aquáticos. Em locais com cobertura vegetal, insetos aquáticos com maior habilidade de dispersão apresentaram decaimento da similaridade com a distância, contrário do que foi verificado para locais sem vegetação. Já para dispersores menos hábeis, riachos mais distantes apresentaram comunidades menos similares para locais come sem cobertura vegetal. Com isso, conclui que a presença de vegetação no entorno dos riachos pode ser uma barreira física que limita a dispersão dos insetos com maior capacidade de voo. Finalizando, este trabalho ressalta a influência de fatores locais (substrato) e regionais (vegetação/limitação de dispersão) sobre as características funcionais da fauna aquática. Além disso, a manutenção da heterogeneidade do substrato e da vegetação ripária, contribuiu para a manutenção da diversidade funcional das comunidades de insetos aquáticos. / Studies of my thesis include aspects of distribution patterns of aquatic insects and aggregate information on functional characteristics. In the first chapter, I evaluated the influence of substrate heterogeneity on the functional characteristics of benthic insects. I concluded that in natural environments, heterogeneous substrate select specific traits combinations associated mainly to body size and feeding habits, attributes that exert a strong influence on the functioning of ecosystems. In the second chapter, I verified the temporal variation of the functional attributes of aquatic insects, focusing on specialist and generalist taxa. In early stages of colonization, organisms coexist independent of the attributes, because the community showed similar attributes. In the last stages, specialists were able to resist to biotic and abiotic factors showing a variety of attributes that was not founded at the beginning of colonization. In conclusion, the absence or decrease of specialists can be an indicator of environmental degradation. In the third chapter, I used a functional approach with emphasis on attributes related to dispersion. We conclude that the canopy cover of streams is a determining factor for the distribution of aquatic insects. Aquatic insects with greater ability to disperse showed a weak pattern of distance decay of similarity, only in streams with grassland. For weak dispersers patterns of was similar for the two streams (open and forest riparian vegetation). Thus, we conclude that the presence of vegetation streams can be a physical barrier that limits the insect dispersal, especially taxa with greater abilities to disperse. Finally, this study highlights the influence of local (substrate) and regional (limiting dispersion) factors on the functional characteristics of the aquatic fauna. In addition, maintaining the diversity of substrate and riparian vegetation, contributes to the functional and taxonomic diversity of aquatic insect communities.

A estrutura e a dinâmica da vegetação de uma floresta refletem a complexa interação entre eventos de distúrbios e processos de regeneração que atuam em múltiplas escalas temporais e espaciais. Compreender como esses processos ocorrem é de extrema importância para a conservação e o manejo das florestas. Os liquens são organismos sensíveis às mudanças ambientais, e constituem boas alternativas para o entendimento das alterações que ocorrem na floresta durante o processo de sucessão. O acesso a essas alterações pode ser feito tanto a partir da composição e riqueza de espécies dos liquens, como de atributos funcionais comuns entre diferentes espécies, abordagem que permite comparar comunidades com biogeografias distintas. Frente a isso, esta dissertação tem como objetivos principais (i) determinar os padrões estruturais da sucessão liquênica, quanto a composição, cobertura e riqueza de espécies, ao longo do gradiente de sucessão florestal, (ii) verificar a influência do ambiente e do espaço na variação das comunidades de liquens e as relações entre características ambientais dos estágios sucessionais com a composição e a taxa de substituição de espécies, (iii) determinar os padrões de organização funcional das comunidades de liquens durante a regeneração da floresta, (iv) verificar a diversidade funcional dessas comunidades e (v) verificar a possibilidade da utilização de atributos funcionais de liquens como indicadores dos estágios de sucessão florestal. Um total de 188 táxons de liquens foram amostrados em 24 unidades amostrais, divididas em três estágios de sucessão (6-10; 12-20; e 40-60 anos de regeneração após o abandono). Os resultados corroboram a hipótese principal de que as comunidades de liquens se modificam tanto estrutural quanto funcionalmente, conforme a estrutura da floresta se altera ao longo do gradiente de sucessão. Há mudanças na composição, riqueza de espécies e quanto aos atributos funcionais, estes últimos relacionados ao tipo morfológico e a algumas estruturas reprodutivas. Além disso, os resultados indicam menor turnover de espécies dentro das unidades amostrais dos estágios avançados, uma taxa maior de diversidade beta entre unidades mais distintas ao longo do gradiente de sucessão florestal e maior explicação do ambiente na variação da composição. Comunidades de liquens em florestas tropicais respondem, portanto, às modificações resultantes da sucessão ecológica, e podem servir como uma ferramenta na caracterização de áreas em estágios de regeneração e/ou conservação distintos. Esses resultados reforçam a importância dos liquens como bioindicadores das condições florestais. / Vegetation structure and dynamics in a forest reflect the complex interaction between disturbance events and regeneration processes which may act in several scales, such as temporal and spatial. In order to improve forest conservation and management, it is extremely important to comprehend how these processes occur in nature. Lichens, which are sensitive to environmental changes, are good alternatives for the understanding of forest changes due to forest succession. These changes may be acessed from lichen composition and lichen species richness, as well as from lichen functional traits, which makes possible to compare communities with distinct biogeography. Therefore, this Master’s Thesis has as main objectives to (i) determine structural patterns of lichen succession, based on composition, cover and species richness along the forest succession gradient, (ii) verify environmental and spatial influence in lichen community variation and the relation among successional stages environmental characteristics with composition and species turnover rate, (iii) determine patterns of functional organization of lichen communities during forest regeneration, (iv) verify the functional diversity of these communities and (v) verify the possibilty of using lichens functional traits as indicators of forest succession stages. A total of 188 lichen taxa were sampled in 24 sampling sites, which were split into three succession stages (from 6-10; 12-20; and 40-60 years of regeneration after being abandoned). Results confirm the main hypothesis that lichen communities change as forest structure changes along the successional gradient, regarding their structure and also functionally. There are changes in composition, species richness and functional traits, these traits related to lichen growing forms and to some reproductive structures. Besides, results also indicate less species turnover in older sampling sites, a greater beta diversity rate among more distinct sampling sites along forest succession gradient and a higher environmental explanation in composition variation. Lichen communities in tropical forests are therefore showing changes due to forest succession and may be used as another tool in characterizing areas in distinct stages of regeneration and/or conservation. These results also reinforce the importance of using lichens as bioindicators of forest conditions.

Submitted by Jean Medeiros (jeanletras@uepb.edu.br) on 2018-05-23T14:45:48Z No. of bitstreams: 1 PDF - Monalisa dos Santos Olímpio.pdf: 18468264 bytes, checksum: 5000524a5089d48e8dd25e6b589bca98 (MD5) / Approved for entry into archive by Secta BC (secta.csu.bc@uepb.edu.br) on 2018-05-23T16:49:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 PDF - Monalisa dos Santos Olímpio.pdf: 18468264 bytes, checksum: 5000524a5089d48e8dd25e6b589bca98 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-23T16:49:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF - Monalisa dos Santos Olímpio.pdf: 18468264 bytes, checksum: 5000524a5089d48e8dd25e6b589bca98 (MD5) Previous issue date: 2018-02-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / One way of understanding how factors and ecological processes shape the biological communities along the environmental gradients is by their taxonomic and functional structure. Such diversity measures describe an independent aspect of community structure in order to provide a broader view of the processes that govern local diversity (alpha diversity) and regional diversity (beta diversity). Therefore, this work proposes to evaluate (i) the relationship between environmental factors and abundances within the traits in order to understand the responses of the genera of molluscs, and (ii) the ecological processes (deterministic and / or stochastic) acting (iii) the influence of the environmental heterogeneity of hypersaline environments on the structure and taxonomic and functional diversity of the mollusc community. The study was carried out in three hypersaline environments, located in Rio Grande do Norte. In each hypersaline environment two upstream subtidal zones (zones I and II) and two subtidal downstream (foz) were defined (zones III and IV). In each zone three points were sampled, with three sample units each. Physical, chemical, sedimentological and biological (malacophauna) parameters were collected at each point. Thus, the main patterns demonstrated in this study were the absence of significant relations of taxonomic and functional indexes (alpha and beta) with environmental gradients, although the environmental variation has explained the taxonomic distribution of the mollusc community. Moreover, both approaches, Taxonomy and functional, were strongly correlated. When assessing ecological process which governs the community in α and β-functional components, it was observed that it is predominantly governed by the stochastic process. Therefore, it is concluded that functional measures do not respond to environmental variation in hypersaline environments, but the taxonomic ones responded. / Uma das formas de compreender como os fatores e os processos ecológicos moldam as comunidades biológicas ao longo dos gradientes ambientais é através da sua estrutura taxonômica e funcional. Tais medidas de diversidade, descrevem um aspecto independente da estrutura da comunidade, de modo a proporcionar uma visão mais abrangente dos processos que governam a diversidade local (diversidade alfa) e regional (diversidade beta). Diante disso, esta dissertação propõe avaliar (i) as relações entre os fatores ambientais e a abundâncias dentro dos traços a fim de entender as respostas dos gêneros dos moluscos, bem como (ii) os processos ecológicos (determinísticos e/ou estocásticos) que atuam na montagem dessa comunidade e (iii) a influência da heterogeneidade ambiental dos ambientes hipersalinos na estrutura e na diversidade taxonômica e funcional da comunidade de moluscos. O estudo foi realizado em três ambientes hipersalinos, localizados no Rio Grande no Norte. Em cada ambiente hipersalino foram definidas duas zonas subtidais a montante (zonas I e II) e duas subtidais a jusante (foz) (zonas III e IV). Em cada zona foram amostrados três pontos, com três unidades amostrais cada. Foram coletados em cada ponto os parâmetros físicos, químicos da água, sedimentológicos e biológico (malacofauna). Assim, os principais padrões demostrados neste estudo foi a ausência de relações significativas dos índices taxonômicos e funcionais (alfa e beta) com os gradientes ambientais. Embora, a variação ambiental tenha explicado a distribuição taxonômica da comunidade dos moluscos. Além disso, as duas abordagens, taxonômica e funcional, foram fortemente correlacionadas. Ao avaliar qual processo ecológico rege a comunidade em componentes α e β-funcional, foi observado que predominantemente ela é regida por processo estocástico. Portanto, conclui-se que as medidas funcionais não respondem a variação ambiental nos ambientes hipersalinos, mas as taxonômicas responderam.

A estrutura e a dinâmica da vegetação de uma floresta refletem a complexa interação entre eventos de distúrbios e processos de regeneração que atuam em múltiplas escalas temporais e espaciais. Compreender como esses processos ocorrem é de extrema importância para a conservação e o manejo das florestas. Os liquens são organismos sensíveis às mudanças ambientais, e constituem boas alternativas para o entendimento das alterações que ocorrem na floresta durante o processo de sucessão. O acesso a essas alterações pode ser feito tanto a partir da composição e riqueza de espécies dos liquens, como de atributos funcionais comuns entre diferentes espécies, abordagem que permite comparar comunidades com biogeografias distintas. Frente a isso, esta dissertação tem como objetivos principais (i) determinar os padrões estruturais da sucessão liquênica, quanto a composição, cobertura e riqueza de espécies, ao longo do gradiente de sucessão florestal, (ii) verificar a influência do ambiente e do espaço na variação das comunidades de liquens e as relações entre características ambientais dos estágios sucessionais com a composição e a taxa de substituição de espécies, (iii) determinar os padrões de organização funcional das comunidades de liquens durante a regeneração da floresta, (iv) verificar a diversidade funcional dessas comunidades e (v) verificar a possibilidade da utilização de atributos funcionais de liquens como indicadores dos estágios de sucessão florestal. Um total de 188 táxons de liquens foram amostrados em 24 unidades amostrais, divididas em três estágios de sucessão (6-10; 12-20; e 40-60 anos de regeneração após o abandono). Os resultados corroboram a hipótese principal de que as comunidades de liquens se modificam tanto estrutural quanto funcionalmente, conforme a estrutura da floresta se altera ao longo do gradiente de sucessão. Há mudanças na composição, riqueza de espécies e quanto aos atributos funcionais, estes últimos relacionados ao tipo morfológico e a algumas estruturas reprodutivas. Além disso, os resultados indicam menor turnover de espécies dentro das unidades amostrais dos estágios avançados, uma taxa maior de diversidade beta entre unidades mais distintas ao longo do gradiente de sucessão florestal e maior explicação do ambiente na variação da composição. Comunidades de liquens em florestas tropicais respondem, portanto, às modificações resultantes da sucessão ecológica, e podem servir como uma ferramenta na caracterização de áreas em estágios de regeneração e/ou conservação distintos. Esses resultados reforçam a importância dos liquens como bioindicadores das condições florestais. / Vegetation structure and dynamics in a forest reflect the complex interaction between disturbance events and regeneration processes which may act in several scales, such as temporal and spatial. In order to improve forest conservation and management, it is extremely important to comprehend how these processes occur in nature. Lichens, which are sensitive to environmental changes, are good alternatives for the understanding of forest changes due to forest succession. These changes may be acessed from lichen composition and lichen species richness, as well as from lichen functional traits, which makes possible to compare communities with distinct biogeography. Therefore, this Master’s Thesis has as main objectives to (i) determine structural patterns of lichen succession, based on composition, cover and species richness along the forest succession gradient, (ii) verify environmental and spatial influence in lichen community variation and the relation among successional stages environmental characteristics with composition and species turnover rate, (iii) determine patterns of functional organization of lichen communities during forest regeneration, (iv) verify the functional diversity of these communities and (v) verify the possibilty of using lichens functional traits as indicators of forest succession stages. A total of 188 lichen taxa were sampled in 24 sampling sites, which were split into three succession stages (from 6-10; 12-20; and 40-60 years of regeneration after being abandoned). Results confirm the main hypothesis that lichen communities change as forest structure changes along the successional gradient, regarding their structure and also functionally. There are changes in composition, species richness and functional traits, these traits related to lichen growing forms and to some reproductive structures. Besides, results also indicate less species turnover in older sampling sites, a greater beta diversity rate among more distinct sampling sites along forest succession gradient and a higher environmental explanation in composition variation. Lichen communities in tropical forests are therefore showing changes due to forest succession and may be used as another tool in characterizing areas in distinct stages of regeneration and/or conservation. These results also reinforce the importance of using lichens as bioindicators of forest conditions.

Les modèles climatiques prédisent une augmentation globale de la température de 1 à 4°C d’ici 2100. Les modifications de climat engendrées par ce réchauffement devraient favoriser les invasions biologiques. L’objectif général de cette thèse est d’explorer l’impact du réchauffement et du changement climatique sur quatre espèces de macrophytes invasifs en Europe. Le travail réalisé a porté sur la germination, la croissance, la physiologie et la distribution des ces espèces à travers des expérimentations en conditions contrôlées, en jardin expérimental, et via des modèles de distribution d’espèces. Nous avons montré que i) des températures plus élevées améliorent modérément les capacités de germination de Ludwigia hexapetala et Ludwigia peploides subsp. montevidensis, diminuent la survie des plantules mais augmentent leur production de biomasse, ii) l’effet d’une augmentation de température sur les macrophytes dépend de la saison à laquelle elle a lieu, iii) une augmentation de 3°C peut avoir des conséquences sur le métabolisme sans pour autant affecter la croissance, iv) la Jussie L. hexapetala est la seule espèce qui a de meilleures capacités de croissance à la fois apicale et latérale face à un réchauffement, v) les modèles prédisent une augmentation de l’aire de distribution de Ludwigia spp., Myriophyllum aquaticum et E. densa dans leurs aires d’invasion, et une diminution de leur distribution sur les autres continents, y compris dans leur aire d’indigénat. Ce travail permet de mieux comprendre les conséquences possibles des modifications climatiques sur les macrophytes invasifs, afin d’appréhender et d’anticiper leur potentiel de colonisation futur. / Climatic models predict a rise of globale surface temperature about 1 to 4°C by 2100. Climate modifications generated by this warming might favor biological invasions. The general objectif of this thesis was to explore the impacts of climate warming and climate change on four macrophytes invasive in Europe. This work focused on germination, growth, physiology and distribution of these species, through experiments in controlled conditions, in experimental garden and by using species distribution models. We showed that i) higher temperatures favor moderately the germination capacity of Ludwigia hexapetala and Ludwigia peploides subsp. montevidensis, decrease the seedlings survivorship but improve their biomass production, ii) the effect of increased temperature on macrophytes depends on the season, iii) a 3°C warming can modify metabolism without generating changes on the growth, iv) the water primroses L. hexapetala is the only species that showed both better apical and lateral growth when facing a warming, v) models predict an increase of the distribution surface of Ludwigia spp., Myriophyllum aquaticum and E. densa in their invasive ranges, and a decrease of their distribution area in the other continents, including their native range. This thesis offer a better understanding of climate changes consequences on invasive macrophytes in order to anticipate their futur colonisation potential.

Andean montane forests are one of the most diverse ecosystems on Earth, but are also highly vulnerable to climate change. Therefore, the link between plant distribution and ecosystem productivity is a critical point to investigate in these ecosystems. Are the patterns in productivity observed in montane forest due to species turnover along the elevational gradients? Methodological constraints keep this question unanswered. Also, despite their importance, belowground biomass remains poorly quantified and understood. I measured two plant functional traits in seedlings, root:shoot ratio and specific leaf area, to identify different strategies in growth and biomass allocation across elevations. A tradeoff in specific leaf area with elevation was found in only one species, and no generalized directional change was detected with elevations for root:shoot ratio. Lack of information for the ontogeny of the measured plant traits could confounding the analysis.

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