Made available in DSpace on 2016-08-29T15:33:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_6556_Tese_GattiA_final.pdf: 4766815 bytes, checksum: ae5e9bc1dc989b63a579138159d20959 (MD5) Previous issue date: 2013-06-20 / A Terra sofreu várias mudanças climáticas no passado e as mais recentes ocorreram durante os ciclos glacial-interglacial no Quaternário resultando na perda de habitat, em expansões e reduções do nível dos oceanos, produzindo mudanças nos ecossistemas e alterações significativas no habitat disponível para os herbívoros terrestres, principalmente. Muitas extinções dessa época são associadas às mudanças climáticas naturais, no entanto, as predições indicam que as alterações climáticas, ocasionadas pelas atividades antrópicas, serão uma das principais ameaças à biodiversidade no futuro. Em resposta às flutuações climáticas, as distribuições de algumas espécies podem sofrer mudanças ou, ainda, as espécies podem se deslocar para novas áreas adequadas. Contudo, isso dependerá de sua capacidade em dispersar e das características do ambiente. Assim, é fundamental identificar quais são as características que tornariam as espécies mais vulneráveis a essas mudanças. Nesse contexto, os Perissodactyla se mostraram um modelo adequado para testarmos nossas hipóteses, pois compreendem um grupo de grandes mamíferos herbívoros, extremamente ameaçados, que passaram por inúmeras mudanças ambientais desde a sua origem. Nosso principal objetivo foi avaliar a influência das alterações climáticas sobre os mamíferos do clado Perissodactyla, em uma escala temporal ampla, abrangendo desde o Quaternário (a partir do Último Interglacial) até o futuro (ano 2080). Utilizamos duas abordagens: i) a relação entre as características do nicho e a vulnerabilidade do clado no futuro; e ii) a influência do clima na distribuição de áreas ambientalmente adequadas, de Tapirus terrestris, no passado e no futuro. Para testar nossas predições nos baseamos na Modelagem de Nicho Ecológico, que tem sido uma das abordagens mais empregadas e relevantes para predizer as mudanças nas distribuições das espécies. Nós usamos diferentes conjuntos de modelos climáticos (paleoclimáticos, atuais e futuro) e procedimentos de modelagem. Nossos resultados indicam que os Perissodactyla apresentaram características de nicho distintas, e que espécies consideradas generalistas também podem sofrer negativamente os efeitos das mudanças climáticas. Além disso, grande parte das respostas das espécies foi idiossincrática. Outro ponto importante é barreiras podem ter limitar a dispersão dessas espécies a novas áreas ambientalmente adequadas, pois concluímos que várias espécies do clado ocorrem em áreas altamente ameaçadas pelas mudanças climáticas. Dentre os Perissodactyla, T. terrestris, se mostrou a espécie mais climaticamente generalista. Contudo, a avaliação da resposta da espécie em relação às diferentes mudanças climáticas, sugere que as condições mais críticas, que prevaleceram durante o Último Máximo Glacial, reduziram a extensão geográfica das áreas climaticamente adequadas para a anta, com uma subsequente expansão. Se o clima não foi um problema muito sério na história evolutiva da espécie, o desafio para a sua conservação hoje e no futuro podem ser bem maiores. Mesmo que a extensão da distribuição geográfica da anta em si não se altere, como uma resposta às alterações climáticas, predizer as mudanças da adequabilidade ambiental ao longo dessa distribuição nos auxiliará na priorização de áreas para a conservação da espécie. Dessa forma, o desaparecimento das condições climáticas e a emergência de novas áreas ambientalmente adequadas devem ser considerados em planos de manejo futuros, especialmente na criação de novas unidades de conservação tanto para T. terrestris quanto para os demais Perissodactyla.

As várzeas do Alto Tietê e do Alto Paraíba do Sul, na Mata Atlântica do sudeste brasileiro, têm sido severamente exploradas e ocupadas por cidades, agricultura, e mineração nos últimos 500 anos. Endêmico destas áreas, o bicudinho-do-brejo-paulista (Formicivora paludicola) passou muito tempo desconhecido para a ciência, até sua descoberta em 2005, quando sua situação de ameaça parecia preocupante. Esta ave (Thamnophilidae) foi descoberta à beira da extinção, e nada se sabe sobre sua distribuição, história natural, estrutura populacional e seleção de habitat, o que gera perspectivas de conservação pessimistas e desacreditadas. Este trabalho traz uma investigação da distribuição da espécie e das áreas mais adequadas à sua sobrevivência usando modelos ecológicos de nicho, amostragens de campo e modelos de ocupação. Nossos resultados mostram que a espécie deve ser considerada Criticamente Ameaçada de acordo com os critérios da IUCN. A ocupação humana na região resultou em uma perda de mais de 300 km2 de habitat adequado à ocorrência de F. paludicola, que agora apresenta uma área de ocupação severamente fragmentada de 1,42 km2. Além disso, esta espécie apresenta capacidade de dispersão limitada, alta especificidade de habitat e disponibilidade de habitat restrita. Também apontamos que brejos com menor densidade de taboa (Typha dominguensis) apresentam maiores probabilidades de ocorrência de F. paludicola, e que essas áreas devem ser priorizadas em futuros esforços de conservação. Usando estimativas geradas por Kernel, nós ainda mostramos que a espécie apresenta pequena área de vida de apenas 0,55 ha, e ocorre em altas densidades nas áreas ocupadas remanescentes, apresentando tamanho populacional entre 383 e 985 indivíduos maduros. Por fim, usando \"Torus shift\", nós demonstramos que a espécie exótica invasora, lírio-do-brejo (Hedychium coronarium) é evitada por F. paludicola, e que a invasão biológica representa mais uma ameaça às populações existentes. A conservação desta espécie reside na criação de uma rede de unidades de conservação conectadas, com áreas naturais e restauradas. Por causa de sua estrutura populacional marcada pela alta densidade, a espécie pode prosperar em áreas alagadas adequadas protegidas da ocupação humana, contaminação dos corpos d\'água e plantas exóticas invasoras. Estes esforços poderiam ajudar não só esta ave extremamente ameaçada, mas também restaurar uma parte das áreas alagadas da Mata Atlântica no estado de São Paulo / Wetlands in Upper Tietê and Upper Paraíba do Sul basins, in southeastern Atlantic Forest, Brazil, have been severely transformed by urbanization, agriculture and mining in the last 500 years. Endemic to these areas, the São Paulo Marsh Antwren (Formicivora paludicola) persisted through this period unknown to science until its discovery in 2005, when its threatened situation became worrying. This bird (Thamnophilidae) was discovered on the verge of extinction, and virtually nothing is known about its natural history, population structure and habitat selection, which made conservation perspectives pessimist and discredited. We investigated both the species distribution and the distribution of its suitable areas using ecological niche modeling, fieldwork surveys and occupancy models. Our results show that the species should be considered \"Critically Endangered\" according to IUCN criteria. Human occupation has resulted in a loss of more than 300 km2 of suitable habitat, so that it now occupies a total and severely fragmented area of only 1.42 km2. Additionally, F. paludicola has limited dispersal ability, narrow habitat specificity, and restricted habitat availability. Furthermore, we showed that marshes with lower cattail (Typha dominguensis) densities have higher probabilities of being occupied. Thus, these areas should be prioritized in future conservation efforts. Using Kernel home range estimations, we show that the species has a small home range of about 0.55 ha, and occurs in high densities in those areas where it is still present, with a total population size between 383 and 985 mature birds. Furthermore, using a novel tool for animal habitat selection studies, the Torus Shift, we showed that the alien invasive ginger lily (Hedychium coronarium) is avoided by the species, and that this invasion represents a serious threat to the remaining populations. The successful conservation of F. plaudicola rests on the creation of a series of interconnected protected areas, with natural and restored wetlands. Given the high density of their population structure, this species could thrive in a relatively small area of suitable wetlands protected from human occupation, water contamination and invasive plants. Such efforts would also greatly contribute to the general conservation and restoration of Atlantic Forest wetlands

Submitted by Cláudia Bueno (claudiamoura18@gmail.com) on 2015-10-20T17:21:43Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Túlio Max de Oliveira Guimarães - 2014.pdf: 2190502 bytes, checksum: 95a9c8660ff6a8f4fee3c71a61784e47 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-10-21T10:06:29Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Túlio Max de Oliveira Guimarães - 2014.pdf: 2190502 bytes, checksum: 95a9c8660ff6a8f4fee3c71a61784e47 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-21T10:06:29Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Túlio Max de Oliveira Guimarães - 2014.pdf: 2190502 bytes, checksum: 95a9c8660ff6a8f4fee3c71a61784e47 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2014-04-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Understand how species are spatially distributed has been exhaustively discussed in ecology over the last decades. Recently, frameworks based on Ecological Niche Models (ENM) have emerged to avoid problems related to the lack of species geographical information, once it identify which environmental suitable conditions of geographic space enable the persistence of species. Recently this approach has become a significant component in Systematic Conservation Planning, helping managers to select better areas to create reserves. Several factors limit the fundamental niche of species and poor geographical information about species distribution may lead to be an underestimation of suitable conditions that one specie occur,, revealing an non-equilibrium with climate. Thus, using good fossil records to construct ecological niche models can be a better way to evaluate and improve ENM predictions and it allows us to estimate other suitable conditions not seen before. Thereby, our aim was to investigate if ENMs built for Mauritia flexuosa, and Tapirus terrestris improve with the addition of fossil information. So, different ENMs were built using, first, current records and, second, using different proportions of fossil data. The results showed that species closer to equilibrium with climate (M. flexuosa) had an improvement in model’s performance with the addition of fossil records, while species with higher non-equilibrium (T. terrestris) decreased the model’s performance. / Entender como as espécies estão espacialmente distribuídas pelo planeta tem sido um assunto exaustivamente discutido em ecologia ao longo das últimas décadas. Recentemente, abordagens baseadas nos Modelos de Nicho Ecológico têm surgido com o intuito de eliminar problemas relacionados à lacuna de informação geográfica sobre as espécies, uma vez que identifica locais no espaço geográfico que apresenta as condições ambientais favoráveis à persistência das mesmas. Vários fatores limitam o nicho fundamental das espécies e informações geográficas enviesadas acerca de sua distribuição podem levar a uma subestimativa das condições adequadas à ocorrência, revelando um desequilíbrio com o clima. Deste modo, a utilização de registros fósseis na construção dos Modelos de Nicho Ecológico pode ser uma maneira de melhorar as predições dos modelos, já que adiciona novas informações ambientais que não haviam sido encontradas atualmente. Deste modo, nosso objetivo foi investigar se os Modelos de Nicho Ecológico construídos para Mauritia flexuosa e Tapirus terrestris apresentaram melhora no poder preditivo pela adição de informação fóssil. Para isso, foram construídos diferentes modelos utilizando dados atuais apenas e modelos utilizando tanto informação atual quanto informação fóssil, em diferentes porcentagens. Através de uma Análise de Variância Fatorial, medimos se a adição de informação fóssil apresentava melhora significativa no poder preditivo dos modelos. Nossos resultados mostram que quando há pouca variação na informação ambiental adicionada (M. flexuosa), os modelos apresentam uma melhora significativa no poder preditivo, ao passo que para aqueles dados com maior variação (T. terrestris) o efeito é inverso. Isso se deve pela variação dos erros de omissão e comissão gerados durante o processo de modelagem.

As várzeas do Alto Tietê e do Alto Paraíba do Sul, na Mata Atlântica do sudeste brasileiro, têm sido severamente exploradas e ocupadas por cidades, agricultura, e mineração nos últimos 500 anos. Endêmico destas áreas, o bicudinho-do-brejo-paulista (Formicivora paludicola) passou muito tempo desconhecido para a ciência, até sua descoberta em 2005, quando sua situação de ameaça parecia preocupante. Esta ave (Thamnophilidae) foi descoberta à beira da extinção, e nada se sabe sobre sua distribuição, história natural, estrutura populacional e seleção de habitat, o que gera perspectivas de conservação pessimistas e desacreditadas. Este trabalho traz uma investigação da distribuição da espécie e das áreas mais adequadas à sua sobrevivência usando modelos ecológicos de nicho, amostragens de campo e modelos de ocupação. Nossos resultados mostram que a espécie deve ser considerada Criticamente Ameaçada de acordo com os critérios da IUCN. A ocupação humana na região resultou em uma perda de mais de 300 km2 de habitat adequado à ocorrência de F. paludicola, que agora apresenta uma área de ocupação severamente fragmentada de 1,42 km2. Além disso, esta espécie apresenta capacidade de dispersão limitada, alta especificidade de habitat e disponibilidade de habitat restrita. Também apontamos que brejos com menor densidade de taboa (Typha dominguensis) apresentam maiores probabilidades de ocorrência de F. paludicola, e que essas áreas devem ser priorizadas em futuros esforços de conservação. Usando estimativas geradas por Kernel, nós ainda mostramos que a espécie apresenta pequena área de vida de apenas 0,55 ha, e ocorre em altas densidades nas áreas ocupadas remanescentes, apresentando tamanho populacional entre 383 e 985 indivíduos maduros. Por fim, usando \"Torus shift\", nós demonstramos que a espécie exótica invasora, lírio-do-brejo (Hedychium coronarium) é evitada por F. paludicola, e que a invasão biológica representa mais uma ameaça às populações existentes. A conservação desta espécie reside na criação de uma rede de unidades de conservação conectadas, com áreas naturais e restauradas. Por causa de sua estrutura populacional marcada pela alta densidade, a espécie pode prosperar em áreas alagadas adequadas protegidas da ocupação humana, contaminação dos corpos d\'água e plantas exóticas invasoras. Estes esforços poderiam ajudar não só esta ave extremamente ameaçada, mas também restaurar uma parte das áreas alagadas da Mata Atlântica no estado de São Paulo / Wetlands in Upper Tietê and Upper Paraíba do Sul basins, in southeastern Atlantic Forest, Brazil, have been severely transformed by urbanization, agriculture and mining in the last 500 years. Endemic to these areas, the São Paulo Marsh Antwren (Formicivora paludicola) persisted through this period unknown to science until its discovery in 2005, when its threatened situation became worrying. This bird (Thamnophilidae) was discovered on the verge of extinction, and virtually nothing is known about its natural history, population structure and habitat selection, which made conservation perspectives pessimist and discredited. We investigated both the species distribution and the distribution of its suitable areas using ecological niche modeling, fieldwork surveys and occupancy models. Our results show that the species should be considered \"Critically Endangered\" according to IUCN criteria. Human occupation has resulted in a loss of more than 300 km2 of suitable habitat, so that it now occupies a total and severely fragmented area of only 1.42 km2. Additionally, F. paludicola has limited dispersal ability, narrow habitat specificity, and restricted habitat availability. Furthermore, we showed that marshes with lower cattail (Typha dominguensis) densities have higher probabilities of being occupied. Thus, these areas should be prioritized in future conservation efforts. Using Kernel home range estimations, we show that the species has a small home range of about 0.55 ha, and occurs in high densities in those areas where it is still present, with a total population size between 383 and 985 mature birds. Furthermore, using a novel tool for animal habitat selection studies, the Torus Shift, we showed that the alien invasive ginger lily (Hedychium coronarium) is avoided by the species, and that this invasion represents a serious threat to the remaining populations. The successful conservation of F. plaudicola rests on the creation of a series of interconnected protected areas, with natural and restored wetlands. Given the high density of their population structure, this species could thrive in a relatively small area of suitable wetlands protected from human occupation, water contamination and invasive plants. Such efforts would also greatly contribute to the general conservation and restoration of Atlantic Forest wetlands

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

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

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2014-12-18T12:34:27Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Davi Mello Cunha Crescente Alves - 2013.pdf: 853772 bytes, checksum: 72911b50f56ac854e4084c11c9191154 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2014-12-18T14:28:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Davi Mello Cunha Crescente Alves - 2013.pdf: 853772 bytes, checksum: 72911b50f56ac854e4084c11c9191154 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-12-18T14:28:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Davi Mello Cunha Crescente Alves - 2013.pdf: 853772 bytes, checksum: 72911b50f56ac854e4084c11c9191154 (MD5) Previous issue date: 2013-12-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The White-Nose syndrome is an emergent infectious disease that had already killed almost six millions North American bats and spread more than two thousand kilometers. Even so, studies about their possible impacts upon hosts are still lacking, principally upon all the susceptible North American bats. We predicted the consequences of the WNS spread in the North American hosts by generating an environmental suitability map for the disease, and then, we overlaid with the extension of occurrence of all hibernating bats in North America. We assumed that all intersection localities will somehow negatively affect bat’s local populations, and we reassessed their conservation status based on their potential population reduction. 16% of the North American hibernating bat fauna were considered threatened under this WNS potential spread. We believe our results could contribute with governments conservation actions. / (Sem resumo)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Os fatores que explicam a distribuição observada em plantas e animais é uma pergunta que intriga naturalistas, biogeógrafos e ecólogos há mais de um século. Ainda nos primórdios da disciplina de ecologia, as tolerâncias ambientais já haviam sido apontadas como as grandes responsáveis pelo padrão observado da distribuição dos seres vivos, o que mais tarde levou à concepção de nicho ecológico das espécies. Nos últimos anos, o estudo das distribuições dos organismos ganhou grande impulso e destaque na literatura. O motivo foi a maior disponibilidade de catálogos de presença de espécies, o desenvolvimento de bancos de variáveis ambientais de todo o planeta e de ferramentas computacionais capazes de projetar mapas de distribuição potencial de um dado organismo. Estes instrumentos, coletivamente chamados de Modelos de Distribuição de Espécies (MDEs) têm sido desde então amplamente utilizados em estudos de diferentes escopos. Um deles é a avaliação de potenciais áreas suscetíveis à invasão de organismos exóticos. Este estudo tem, portanto, o objetivo de compreender, através de MDEs, os fatores subjacentes à distribuição de duas espécies de corais escleractíneos invasores nativos do Oceano Pacífico e ambas invasoras bem sucedidas de diversas partes do Oceano Atlântico, destacadamente o litoral fluminense. Os resultados mostraram que os modelos preditivos da espécie Tubastraea coccinea (LESSON, 1829), cosmopolita amplamente difundida na sua região nativa pelo Indo- Pacífico demonstraram de maneira satisfatória suas áreas de distribuição nas áreas invadidas do Atlântico. Sua distribuição está basicamente associada a regiões com alta disponibilidade de calcita e baixa produtividade fitoplanctônica. Por outro lado, a aplicação de MDEs foi incapaz de predizer a distribuição de T. tagusensis (WELLS,1982) no Atlântico. Essta espécie, ao contrário de sua congênere, tem distribuição bastante restrita em sua região nativa, o arquipélago de Galápagos. Através de análises posteriores foi possível constatar a mudança no nicho observado durante o processo de invasão. Finalmente, o sucesso preditivo para T. coccinea e o fracasso dos modelos para T. tagusensis levantam importantes questões sobre quais os aspectos ecológicos das espécies são mais favoráveis à aplicação de MDEs. Adicionalmente, lança importantes ressalvas na utilização recentemente tão difundida destas ferramentas como forma de previsão de invasões biológicas e em estudos de efeitos de alterações climáticas sobre a distribuição das espécies. / The factors underpinning the observed distribution of plants and animals across time and space are a central question in ecology and has intrigued scientists for over a century. But even back on those early times, the role of climatic tolerances of the species were recognized as one of the main explanations for such distributional patterns. Later, these assumptions gave rise to the concept of niche which triggered several advances in the study of natural history. Recently, these studies were addressed in the light of novel computational techniques capable of providing potential distributional maps for a given species, generically called Species Distribution Models (SDMs). This coupled with the broader availability of species occurrence records and of environmental data from international databases made studies with SDMs very popular and ubiquitous in the literature. One of the main uses of the SDMs approach is the assessment of potentially susceptible areas of invasion by non- indigenous species. Therefore, here we used SDMs to better understand the major factors related to the current distribution of two well established invasive scleractinian coral species in the Atlantic, both from the Pacific Ocean. The results showed that the models were successful in predicting the potentially invaded sites by the cosmopolitan Tubastraea coccinea (LESSON, 1829), broadly distributed throughout the Pacific. This species distribution was basically associated with increasing concentrations of calcite and lower levels of phytoplankton activity. However, the models were incapable of predicting the survival and establishment of T. tagusensis (WELLS, 1982) in the Atlantic. This species, unlike its congener, has a very restricted distribution in its native regions, the Galapagos Islands. A posterior analyzes indeed showed a niche shift during the invasion event of T. tagusensis in the Atlantic. Finally, the good modelling results for T. coccinea contrasted with the failure of modelling T. tagusensis invasion highlight important explanations on methodological procedures in SDMs. It also helps to better understand which ecological aspects of the species are favourable toward good modelling performance. In addition to that, these results calls for precaution when analyzing SDMs results, particularly in invasion and climate change scenarios studies.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Os fatores que explicam a distribuição observada em plantas e animais é uma pergunta que intriga naturalistas, biogeógrafos e ecólogos há mais de um século. Ainda nos primórdios da disciplina de ecologia, as tolerâncias ambientais já haviam sido apontadas como as grandes responsáveis pelo padrão observado da distribuição dos seres vivos, o que mais tarde levou à concepção de nicho ecológico das espécies. Nos últimos anos, o estudo das distribuições dos organismos ganhou grande impulso e destaque na literatura. O motivo foi a maior disponibilidade de catálogos de presença de espécies, o desenvolvimento de bancos de variáveis ambientais de todo o planeta e de ferramentas computacionais capazes de projetar mapas de distribuição potencial de um dado organismo. Estes instrumentos, coletivamente chamados de Modelos de Distribuição de Espécies (MDEs) têm sido desde então amplamente utilizados em estudos de diferentes escopos. Um deles é a avaliação de potenciais áreas suscetíveis à invasão de organismos exóticos. Este estudo tem, portanto, o objetivo de compreender, através de MDEs, os fatores subjacentes à distribuição de duas espécies de corais escleractíneos invasores nativos do Oceano Pacífico e ambas invasoras bem sucedidas de diversas partes do Oceano Atlântico, destacadamente o litoral fluminense. Os resultados mostraram que os modelos preditivos da espécie Tubastraea coccinea (LESSON, 1829), cosmopolita amplamente difundida na sua região nativa pelo Indo- Pacífico demonstraram de maneira satisfatória suas áreas de distribuição nas áreas invadidas do Atlântico. Sua distribuição está basicamente associada a regiões com alta disponibilidade de calcita e baixa produtividade fitoplanctônica. Por outro lado, a aplicação de MDEs foi incapaz de predizer a distribuição de T. tagusensis (WELLS,1982) no Atlântico. Essta espécie, ao contrário de sua congênere, tem distribuição bastante restrita em sua região nativa, o arquipélago de Galápagos. Através de análises posteriores foi possível constatar a mudança no nicho observado durante o processo de invasão. Finalmente, o sucesso preditivo para T. coccinea e o fracasso dos modelos para T. tagusensis levantam importantes questões sobre quais os aspectos ecológicos das espécies são mais favoráveis à aplicação de MDEs. Adicionalmente, lança importantes ressalvas na utilização recentemente tão difundida destas ferramentas como forma de previsão de invasões biológicas e em estudos de efeitos de alterações climáticas sobre a distribuição das espécies. / The factors underpinning the observed distribution of plants and animals across time and space are a central question in ecology and has intrigued scientists for over a century. But even back on those early times, the role of climatic tolerances of the species were recognized as one of the main explanations for such distributional patterns. Later, these assumptions gave rise to the concept of niche which triggered several advances in the study of natural history. Recently, these studies were addressed in the light of novel computational techniques capable of providing potential distributional maps for a given species, generically called Species Distribution Models (SDMs). This coupled with the broader availability of species occurrence records and of environmental data from international databases made studies with SDMs very popular and ubiquitous in the literature. One of the main uses of the SDMs approach is the assessment of potentially susceptible areas of invasion by non- indigenous species. Therefore, here we used SDMs to better understand the major factors related to the current distribution of two well established invasive scleractinian coral species in the Atlantic, both from the Pacific Ocean. The results showed that the models were successful in predicting the potentially invaded sites by the cosmopolitan Tubastraea coccinea (LESSON, 1829), broadly distributed throughout the Pacific. This species distribution was basically associated with increasing concentrations of calcite and lower levels of phytoplankton activity. However, the models were incapable of predicting the survival and establishment of T. tagusensis (WELLS, 1982) in the Atlantic. This species, unlike its congener, has a very restricted distribution in its native regions, the Galapagos Islands. A posterior analyzes indeed showed a niche shift during the invasion event of T. tagusensis in the Atlantic. Finally, the good modelling results for T. coccinea contrasted with the failure of modelling T. tagusensis invasion highlight important explanations on methodological procedures in SDMs. It also helps to better understand which ecological aspects of the species are favourable toward good modelling performance. In addition to that, these results calls for precaution when analyzing SDMs results, particularly in invasion and climate change scenarios studies.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-09-09T13:51:21Z No. of bitstreams: 2 Tese - Edivaldo Barbosa de Almeida Júnior - 2015.pdf: 11899635 bytes, checksum: 81eb843ad44f05464a9ded05612db917 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-09-09T13:51:52Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese - Edivaldo Barbosa de Almeida Júnior - 2015.pdf: 11899635 bytes, checksum: 81eb843ad44f05464a9ded05612db917 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-09T13:51:52Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese - Edivaldo Barbosa de Almeida Júnior - 2015.pdf: 11899635 bytes, checksum: 81eb843ad44f05464a9ded05612db917 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2015-12-21 / The Annona crassiflora Mart. species (Annonaceae) is a fruit plant native from Cerrado, widely distributed throughout the biome. The goal here was evaluate the spatial distribution of genetic variability in natural subpopulations of the species, geographically, and relate the genetic diversity levels with climatic and landscape profile, furthermore the pollen dispersal within a subpopulation. We used here six pair of microsatellite primers. To evaluate thedistribution of genetic variability we sampled 25 natural subpopulations, 30.6 plants per subpopulation, on average. We estimate the genetic diversity (He), allelic richness (Ar), fixation index (f), genetic structure, using coancestry coefficient (θ) and inbreeding coefficient of overall population (F). The spatial pattern the genetic variability was evaluated by Mantel test, Moran's I index and linear regression of genetic parameter with two spatial dimensions (latitude and longitude). We correlate He, Ar and f with climate suitability and the percentage of Cerrado vegetation around subpopulations. Furthermore we evaluated the pollen dispersal by paternity analysis, using 572 plants, including 460 seeds, 20 mother plants and 92 pollen donors candidate, within a natural subpopulation. The outcrossing rates were also evaluated in maternal families using the mixed mating model. The outcrossing rates indicate mating system with prevalence of allogamy. The assignment of paternity indicated that gene flow mainly occurs in short distances, until 360 meters, in the subpopulation evaluated. The 25 subpopulations have moderate genetic diversity levels and strong genetic structure. We found inbreeding due to the subdivision, but not in mating within subpopulations. The demes belongs to two consistent groups with genetic discontinuity between the northwest and southeast subpopulations distribution. The genetic diversity and allelic richness showed strong relationship with longitude, suggesting a range expansion in the southeastern direction. We noted that spatial distribution of genetic diversity and allelic richness are related to suitability at the last glacial maximum, by an indirect effect of geographical distances, whereas no relationship was observed regarding present suitability. The percentage of cover natural vegetation, in turn not explain the spatial distribution of genetic diversity, allelic richness and inbreeding coefficient. / A espécie Annona crassiflora Mart. (Annonaceae) é uma planta frutífera nativa do Cerrado, amplamente distribuída ao longo do Bioma. O objetivo do trabalho foi avaliar a distribuição espacial da variabilidade genética em subpopulações naturais da espécie, em um contexto geográfico e relacionar os níveis de diversidade observados com variáveis climáticas e da paisagem, além da distância de dispersão de pólen em escala local, em uma subpopulação natural. No presente estudo foram empregados seis pares de iniciadores microssatélites. Para avaliar a distribuição da variabilidade genética foram amostradas 25 subpopulações naturais, em média 30,6 plantas por subpopulação. Foram estimados os níveis de diversidade genética (He), riqueza alélica (Ar), índice de fixação intrapopulacional (f), estrutura genética, por meio do coeficiente de coancestria (θ) e coeficiente de endogamia da população total (F). O padrão espacial da variabilidade genética foi avaliado por meio do Teste de Mantel, I de Moran e regressão linear dos parâmetros genéticos com as duas dimensões espaciais (latitude e longitude). As estimativas de He, Ar e f foram relacionadas com métricas de adequabilidade climática e com a porcentagem de remanescentes de vegetação do Cerrado. A dispersão de pólen foi avaliada por meio de análise de atribuição de paternidade usando 572 plantas, que incluem 460 semente, 20 plantas matrizes e 92 candidatos a doadores de pólen, em uma subpopulação natural da espécie. As taxas de fecundação cruzada também foram avaliadas, nas famílias maternas, usando o modelo misto de reprodução. As taxas de cruzamento indicam sistema reprodutivo com prevalência de alogamia. A atribuição de paternidade indicou que o fluxo gênico ocorre, prioritariamente, em curtas distâncias, em até 360 metros, na subpopulação avaliada. As 25 subpopulações apresentam níveis elevados de diversidade e forte estruturação genética. Há endogamia devido à subdivisão, mas não em relação ao sistema de cruzamento. Os demes formaram dois grupos consistentes, com descontinuidade genética entre as subpopulações do noroeste e sudeste da distribuição. A diversidade genética e a riqueza alélica mostraram forte relação com a longitude, sugerindo uma expansão da distribuição na direção sudeste. Foi observado que a distribuição espacial da diversidade genética e riqueza alélica estão relacionadas com a adequabilidade climática no último máximo glacial, por um efeito indireto do espaço geográfico, enquanto que nenhuma relação foi observada com a adequabilidade no presente. A porcentagem de remanescentes da vegetação natural, por sua vez não explicou a distribuição espacial da diversidade genética, riqueza alélica e coeficiente de endogamia.