Chapter 1. The family Pteronarcyidae (Plecoptera) is a highly studied group of stoneflies and very important to a wide variety of aquatic studies. Several phylogenies have been proposed for this group recent decades, however there is little congruence between the various topologies. The present study revises the phylogeny of the group by combining molecular data from mitochondrial cytochrome oxidase subunit II, ribosomal subunit 12S, ribosomal subunit 16S, and nuclear loci ribosomal subinit 18S and Histone H3, with published morphological data in a parsimony-based total evidence analysis. The analysis produced a well-supported phylogeny with novel relationships within the genus Pteronarcys. Maximum Likelihood and Bayesian analyses produced topologies congruent with parsimony analysis. Character mapping revealed several homoplasious morphological characters that were previously thought to be homologous. Chapter 2. Phylogeographic studies in aquatic insects provide valuable insights into mechanisms that shape the genetic structure of aquatic communities. Yet studies that include broad geographic areas are uncommon for this group. We conducted a broad scale phylogeographic analysis of P. badia across western North America. In order to allow us to generate a larger mitochondrial data set, we used 454 seqeuncing to reconstruct the complete mitochondrial genome in the early stages of the project. Our analysis reveals what appears to be a complex history of isolation and multiple invasions among some lineages. The study provides evidence of multiple glacial refugia and suggests that historical climactic isolations have been important mechanisms in determining genetic structure of insects in western North America. Our ability to generate a large mitochondrial data set through mitochondrial genome reconstruction greatly improved nodal support of our mitochondrial gene tree, and allowed us to make stronger inference of relationships between lineages and timing of divergence events.

This research is associated to the FAPESP 2011/0095-7 thematic project, \"Interdisciplinary palaeoenviromental studies at Espirito Santo coast\" and to the FAPESP Research Program about Climate Global Change (PFPMCG-FAPESP). The objectives were: (1) to characterize the late Pleistocene connection between Atlantic and Amazon rainforest and possible routes of interaction (coast, continent or both); (2) to identify environmental characteristics that indicates the Northeastern Espírito Santo and Southern Bahia as a stable forest since the late Pleistocene; (3) reconstitute the vegetation dynamics and infer climate fluctuations. Three sedimentary cores were collected: at northern Espirito Santo (ES) state, southern Bahia (BA) and eastern Minas Gerais (MG). Carbon and nitrogen isotope analyses and bioindicators in sediments/ soils, chronologically determined by radiocarbon dating, contributed to the local palaeoenvironmental reconstitution. At ES, from ~33,460 to ~13,740 cal yr BP the vegetation was composed of arboreal/ shrub cold adapted species and the organic matter recorded the dominance of C3 plants (?13C ~-28?), suggesting a cold and humid forest domain. From ~13,740 to ~9500 cal yr BP vegetation changes, with the increase of grasses and decrease of arboreal types. Between ~9500 and to ~4000 cal yr BP herbs were abundant with a probable mixture of C3 and C4 plants (?13C ~-24?) and algae, suggesting a higher seasonality between humid and dry season. From ~7300 cal yr BP until present the peat layer initiates its deposition, and the pollen records represents the current vegetation. At BA, radiocarbon dating in high-resolution, C and N isotopes and palynology each ~150 years from ~6400 to ~3400 cal yr BP showed detailed vegetational dynamics. From ~6400 to ~5620 cal yr BP the pollen record indicates abundance of trees and shrubs (up to 96%). From ~5620 to ~4850 cal yr BP occurred a slightly increase of herbs (28%) but the ?13C of ~-28% indicate C3 plants domain. From 4850 to ~3400 cal yr BP trees and shrubs abundance increases up to 94%, indicating the forest domain. The results confirm the forest stability and high local humidity, allowing to recognize the area as a probable refugee since 6500 cal yr BP. Vegetation, climate and the landscape has changed at MG since ~10,000 cal yr BP. From 10,600 to ~9500 cal yr BP, pollen was not preserved, C/N values (2 to 11) reveal the algal contribution, the ?13C (~-20?) indicate the mixture of C3 and C4 plants and radiocarbon date inversions indicate that the material was reworked. From 9,500 to 7,500 cal yr BP the vegetation was predominantly herbaceous with mixture of C3 and C4 plant sources (?13C ~-17?). From 7,500 to 7,000 cal yr BP C3 plants (?13C ~-30?) as trees/shrubs domains the polen record. From ~7,000 to ~6500 cal yr BP the pollen records the herbaceous abundance, dominated by C4 plants (?13C ~-12 to 18?). Peat deposition starts at ~6500 cal yr BP composed by C3 plants, mainly dominated by trees. Pollen records since at least early Holocene and the floristics of current vegetation did not show any disjunct specie with Amazon / Este projeto está associado ao temático FAPESP 2011/00995-7, \"Estudos paleoambientais interdisciplinares na costa do Espírito Santo\", e ao Programa FAPESP de Pesquisas sobre Mudanças Climáticas Globais (PFPMCG-FAPESP). Os objetivos foram: (1) caracterizar a conexão da Mata Atlântica e Floresta Amazônica e possíveis rotas de interação (litorânea, continental ou ambas); (2) identificar padrões que caracterizem a região da costa norte do Espírito Santo e sul da Bahia como refúgios florestais; (3) reconstituir a dinâmica da vegetação e inferir flutuações climáticas desde o Pleistoceno tardio. Três testemunhos sedimentares foram coletados: ao norte do Espírito Santo (ES), ao sul da Bahia (BA) e ao leste de Minas Gerais (MG). Análises isotópicas de carbono e nitrogênio e bioindicadores em sedimento/solos, cronologicamente determinados por datação 14C, contribuíram para a reconstituição paleoambiental nestas regiões. No ES, de ~33.460 a ~13.740 anos cal AP, a vegetação era composta por espécies de árvores/arbustos típicas de regiões frias com o domínio de plantas C3 (?13C ~-28?), sugerindo a presença de uma floresta fria e úmida. De ~13.740 a ~9500 anos cal AP ocorreu o aumento das herbáceas e diminuição dos tipos arbóreos. Entre ~9500 e ~4000 anos cal AP, as herbáceas tornaram-se abundantes com mistura de plantas C3 e C4 (?13C~-24?) e algas, sugerindo maior sazonalidade entre as estações seca e úmida. De ~7300 anos cal AP até o presente, iniciou-se a deposição da turfa e pólen da vegetação atual. Na BA, a alta resolução de datação C-14, isótopos de C e N e palinologia a cada ~150 anos entre ~6400 e ~3400 anos cal AP revelaram a dinâmica da vegetação. Entre 6400 e 5620 anos cal AP arbóreas/arbustivas (96%) são abundantes. De ~5620 até ~4850 anos cal AP ocorreu um pequeno aumento de herbáceas (28%), e os valores de ?13C ~-28% indicam o domínio de plantas C3. De 4850 a ~3400 anos cal AP, a abundância de arbóreas/arbustivas (94%), indica domínio florestal. Os resultados confirmam a estabilidade florestal e a umidade local, permitindo reconhecer esta área como um possível refúgio florestal desde pelo menos 6500 anos cal AP. Em MG, desde ~10.000 anos cal AP ao presente, a vegetação, o clima e a paisagem modificaram consideravelmente. De 10.600 a ~9500 anos cal AP não houve preservação de pólen, os valores de C/N (~2 e 11) revelam a contribuição algal, o ?13C (~-20?) indica mistura de plantas C3 e C4 e inversões nas datações indicam o retrabalhamento do material. De 9500 a 7500 anos cal AP a vegetação era predominantemente herbácea, com mistura de C3 e C4 (?13C ~-17?). De 7500 a 700 anos cal AP, plantas C3 (?13C ~-30?) arbustivo-arbóreas dominam o registro polínico. De ~7000 a 6500 anos cal AP as herbáceasC4 (?13C ~-12?) são abundantes. A deposição de turfa iniciou em ~6500 anos cal AP, composta por plantas C3 arbóreas. Registros palinológicos desde o Holoceno inferior e a avaliação florística atual não revelaram a presença de espécies de distribuição disjunta com a Amazônia

This research is associated to the FAPESP 2011/0095-7 thematic project, \"Interdisciplinary palaeoenviromental studies at Espirito Santo coast\" and to the FAPESP Research Program about Climate Global Change (PFPMCG-FAPESP). The objectives were: (1) to characterize the late Pleistocene connection between Atlantic and Amazon rainforest and possible routes of interaction (coast, continent or both); (2) to identify environmental characteristics that indicates the Northeastern Espírito Santo and Southern Bahia as a stable forest since the late Pleistocene; (3) reconstitute the vegetation dynamics and infer climate fluctuations. Three sedimentary cores were collected: at northern Espirito Santo (ES) state, southern Bahia (BA) and eastern Minas Gerais (MG). Carbon and nitrogen isotope analyses and bioindicators in sediments/ soils, chronologically determined by radiocarbon dating, contributed to the local palaeoenvironmental reconstitution. At ES, from ~33,460 to ~13,740 cal yr BP the vegetation was composed of arboreal/ shrub cold adapted species and the organic matter recorded the dominance of C3 plants (?13C ~-28?), suggesting a cold and humid forest domain. From ~13,740 to ~9500 cal yr BP vegetation changes, with the increase of grasses and decrease of arboreal types. Between ~9500 and to ~4000 cal yr BP herbs were abundant with a probable mixture of C3 and C4 plants (?13C ~-24?) and algae, suggesting a higher seasonality between humid and dry season. From ~7300 cal yr BP until present the peat layer initiates its deposition, and the pollen records represents the current vegetation. At BA, radiocarbon dating in high-resolution, C and N isotopes and palynology each ~150 years from ~6400 to ~3400 cal yr BP showed detailed vegetational dynamics. From ~6400 to ~5620 cal yr BP the pollen record indicates abundance of trees and shrubs (up to 96%). From ~5620 to ~4850 cal yr BP occurred a slightly increase of herbs (28%) but the ?13C of ~-28% indicate C3 plants domain. From 4850 to ~3400 cal yr BP trees and shrubs abundance increases up to 94%, indicating the forest domain. The results confirm the forest stability and high local humidity, allowing to recognize the area as a probable refugee since 6500 cal yr BP. Vegetation, climate and the landscape has changed at MG since ~10,000 cal yr BP. From 10,600 to ~9500 cal yr BP, pollen was not preserved, C/N values (2 to 11) reveal the algal contribution, the ?13C (~-20?) indicate the mixture of C3 and C4 plants and radiocarbon date inversions indicate that the material was reworked. From 9,500 to 7,500 cal yr BP the vegetation was predominantly herbaceous with mixture of C3 and C4 plant sources (?13C ~-17?). From 7,500 to 7,000 cal yr BP C3 plants (?13C ~-30?) as trees/shrubs domains the polen record. From ~7,000 to ~6500 cal yr BP the pollen records the herbaceous abundance, dominated by C4 plants (?13C ~-12 to 18?). Peat deposition starts at ~6500 cal yr BP composed by C3 plants, mainly dominated by trees. Pollen records since at least early Holocene and the floristics of current vegetation did not show any disjunct specie with Amazon / Este projeto está associado ao temático FAPESP 2011/00995-7, \"Estudos paleoambientais interdisciplinares na costa do Espírito Santo\", e ao Programa FAPESP de Pesquisas sobre Mudanças Climáticas Globais (PFPMCG-FAPESP). Os objetivos foram: (1) caracterizar a conexão da Mata Atlântica e Floresta Amazônica e possíveis rotas de interação (litorânea, continental ou ambas); (2) identificar padrões que caracterizem a região da costa norte do Espírito Santo e sul da Bahia como refúgios florestais; (3) reconstituir a dinâmica da vegetação e inferir flutuações climáticas desde o Pleistoceno tardio. Três testemunhos sedimentares foram coletados: ao norte do Espírito Santo (ES), ao sul da Bahia (BA) e ao leste de Minas Gerais (MG). Análises isotópicas de carbono e nitrogênio e bioindicadores em sedimento/solos, cronologicamente determinados por datação 14C, contribuíram para a reconstituição paleoambiental nestas regiões. No ES, de ~33.460 a ~13.740 anos cal AP, a vegetação era composta por espécies de árvores/arbustos típicas de regiões frias com o domínio de plantas C3 (?13C ~-28?), sugerindo a presença de uma floresta fria e úmida. De ~13.740 a ~9500 anos cal AP ocorreu o aumento das herbáceas e diminuição dos tipos arbóreos. Entre ~9500 e ~4000 anos cal AP, as herbáceas tornaram-se abundantes com mistura de plantas C3 e C4 (?13C~-24?) e algas, sugerindo maior sazonalidade entre as estações seca e úmida. De ~7300 anos cal AP até o presente, iniciou-se a deposição da turfa e pólen da vegetação atual. Na BA, a alta resolução de datação C-14, isótopos de C e N e palinologia a cada ~150 anos entre ~6400 e ~3400 anos cal AP revelaram a dinâmica da vegetação. Entre 6400 e 5620 anos cal AP arbóreas/arbustivas (96%) são abundantes. De ~5620 até ~4850 anos cal AP ocorreu um pequeno aumento de herbáceas (28%), e os valores de ?13C ~-28% indicam o domínio de plantas C3. De 4850 a ~3400 anos cal AP, a abundância de arbóreas/arbustivas (94%), indica domínio florestal. Os resultados confirmam a estabilidade florestal e a umidade local, permitindo reconhecer esta área como um possível refúgio florestal desde pelo menos 6500 anos cal AP. Em MG, desde ~10.000 anos cal AP ao presente, a vegetação, o clima e a paisagem modificaram consideravelmente. De 10.600 a ~9500 anos cal AP não houve preservação de pólen, os valores de C/N (~2 e 11) revelam a contribuição algal, o ?13C (~-20?) indica mistura de plantas C3 e C4 e inversões nas datações indicam o retrabalhamento do material. De 9500 a 7500 anos cal AP a vegetação era predominantemente herbácea, com mistura de C3 e C4 (?13C ~-17?). De 7500 a 700 anos cal AP, plantas C3 (?13C ~-30?) arbustivo-arbóreas dominam o registro polínico. De ~7000 a 6500 anos cal AP as herbáceasC4 (?13C ~-12?) são abundantes. A deposição de turfa iniciou em ~6500 anos cal AP, composta por plantas C3 arbóreas. Registros palinológicos desde o Holoceno inferior e a avaliação florística atual não revelaram a presença de espécies de distribuição disjunta com a Amazônia

O objetivo do presente estudo é avaliar o uso associado dos proxies ?18O e Mg/Ca obtidos em testas de foraminíferos. Para alcançar tal objetivo foram realizadas análises de ?18O e Elemento/Ca em amostras de foraminíferos planctônicos (G. ruber e G. sacculifer) e bentônicos (Cibicidoides spp., C. corpulentus, Uvigerina spp. e H. elegans) de dois testemunhos do Atlântico Sul. Os resultados demonstraram que apesar dos proxies ?18O e Mg/Ca apresentarem perfis distintos em relação às espécies os mesmos se correlacionam de forma apropriada, sendo possível estimar a temperatura e os sinais de ?18OSW e ?18OLocal a partir dos mesmos. A partir dos dados de temperatura estimados com base em Mg/Ca foi possível identificar uma anomalia negativa das águas superficias entre o LGM e o HL de -1,5 ± 0,2 °C, enquanto que nas águas profundas observou-se uma anomali positiva de 1,7 ± 0,4 °C para o mesmo período. Os dados de ?18OSW estimados com base nos dados de temperatura e ?18O indicaram uma oscilação de 1,0 ± 0,1 ? e 2,0 ± 0,2 ? para as espécies planctônicas e bentônicas durante o LGM e o HL. Segundo o valor esperado para a variação do volume de gelo (~1,2 ?) há uma oscilação muito baixa da salinidade nas águas superficias da região de estudo, em contraste com uma oscilação bem marcada da salinidade nas águas de fundo. As estimativas de ?18OLocal indicaram uma oscilação entre o LGM e o HL muito pequena da salinidade (~0,1 ?) nas águas superficiais, com uma oscilação maior nas águas de fundo (1,0 ± 0,3 ?). O aumento da salinidade das águas de fundo durante o LGM corrobora a anomalia positiva da temperatura observada neste estudo, visto que, para a ocorrência da mesma, é necessário que a densidade das águas de fundo seja suficiente para manter a estratificação da coluna de água. / The goal of this study is to evaluate the associated use of the proxies ?18O and Mg/Ca, both analyzed in foraminifera tests. ?18O and trace metals analyses were performed in order to achieve this purpose on samples of planktonic (G. ruber and G. sacculifer) and benthic (Cibicidoides spp., C. corpulentus, Uvigerina spp. and H. elegans) species of foraminifera from two cores from South Atlantic. Despite of the fact that the proxies used on this study present distinct fits within the species they correlate very well, being possible to estimate the values of temperature, ?18OSW and ?18OLocal. Based on the temperature estimated by Mg/Ca it was possible to identify a negative anomaly of -1,5 ± 0,2 °C between the LGM and HL, meanwhile a positive anomaly of 1,7 ± 0,4 °C was observed in the deep waters for the same period. The ?18OSW data estimated by temperature and ?18O indicate an oscilation of 1,0 ± 0,1 ? and 2,0 ± 0,2 ? for planktonic and benthic species between the LGM and the HL. Based on the literature value for the ice volume signal (~1,2 ?) the superficial waters of the study area indicated a very low salinity oscilation, opposite to the high salinity oscillation in the deep waters. The ?18OLocal estimatives exhibited a very weak salinity oscillation between LGM and HL in the superficial waters (~0,1 ?), providing a much more strong oscilation in the deep waters (1,0 ± 0,3 ?). The salinity increase during the LGM in the deep waters establish the validity of the positive temperature anomaly observed in this study, since the density of the deep water needs to be adequate to maintain the water column stratification.

O objetivo do presente estudo é avaliar o uso associado dos proxies ?18O e Mg/Ca obtidos em testas de foraminíferos. Para alcançar tal objetivo foram realizadas análises de ?18O e Elemento/Ca em amostras de foraminíferos planctônicos (G. ruber e G. sacculifer) e bentônicos (Cibicidoides spp., C. corpulentus, Uvigerina spp. e H. elegans) de dois testemunhos do Atlântico Sul. Os resultados demonstraram que apesar dos proxies ?18O e Mg/Ca apresentarem perfis distintos em relação às espécies os mesmos se correlacionam de forma apropriada, sendo possível estimar a temperatura e os sinais de ?18OSW e ?18OLocal a partir dos mesmos. A partir dos dados de temperatura estimados com base em Mg/Ca foi possível identificar uma anomalia negativa das águas superficias entre o LGM e o HL de -1,5 ± 0,2 °C, enquanto que nas águas profundas observou-se uma anomali positiva de 1,7 ± 0,4 °C para o mesmo período. Os dados de ?18OSW estimados com base nos dados de temperatura e ?18O indicaram uma oscilação de 1,0 ± 0,1 ? e 2,0 ± 0,2 ? para as espécies planctônicas e bentônicas durante o LGM e o HL. Segundo o valor esperado para a variação do volume de gelo (~1,2 ?) há uma oscilação muito baixa da salinidade nas águas superficias da região de estudo, em contraste com uma oscilação bem marcada da salinidade nas águas de fundo. As estimativas de ?18OLocal indicaram uma oscilação entre o LGM e o HL muito pequena da salinidade (~0,1 ?) nas águas superficiais, com uma oscilação maior nas águas de fundo (1,0 ± 0,3 ?). O aumento da salinidade das águas de fundo durante o LGM corrobora a anomalia positiva da temperatura observada neste estudo, visto que, para a ocorrência da mesma, é necessário que a densidade das águas de fundo seja suficiente para manter a estratificação da coluna de água. / The goal of this study is to evaluate the associated use of the proxies ?18O and Mg/Ca, both analyzed in foraminifera tests. ?18O and trace metals analyses were performed in order to achieve this purpose on samples of planktonic (G. ruber and G. sacculifer) and benthic (Cibicidoides spp., C. corpulentus, Uvigerina spp. and H. elegans) species of foraminifera from two cores from South Atlantic. Despite of the fact that the proxies used on this study present distinct fits within the species they correlate very well, being possible to estimate the values of temperature, ?18OSW and ?18OLocal. Based on the temperature estimated by Mg/Ca it was possible to identify a negative anomaly of -1,5 ± 0,2 °C between the LGM and HL, meanwhile a positive anomaly of 1,7 ± 0,4 °C was observed in the deep waters for the same period. The ?18OSW data estimated by temperature and ?18O indicate an oscilation of 1,0 ± 0,1 ? and 2,0 ± 0,2 ? for planktonic and benthic species between the LGM and the HL. Based on the literature value for the ice volume signal (~1,2 ?) the superficial waters of the study area indicated a very low salinity oscilation, opposite to the high salinity oscillation in the deep waters. The ?18OLocal estimatives exhibited a very weak salinity oscillation between LGM and HL in the superficial waters (~0,1 ?), providing a much more strong oscilation in the deep waters (1,0 ± 0,3 ?). The salinity increase during the LGM in the deep waters establish the validity of the positive temperature anomaly observed in this study, since the density of the deep water needs to be adequate to maintain the water column stratification.

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