A cana-de-açúcar é atualmente a cultura de maior importância agrícola do Estado de São Paulo e tem papel de destaque entre as principais culturas do Brasil. Dentro de um contexto de maior produtividade unida a sustentabilidade, o papel da comunidade microbiana presente nos solos pode ter fundamental importância, auxiliando no melhor desenvolvimento da planta, suprindo a mesma com nutrientes ou diminuindo a ocorrência de doenças e pragas. Contudo, pouco se sabe sobre a comunidade microbiana existente nos solos cultivados com cana-de-açúcar, sendo que um conhecimento da distribuição espacial desta comunidade pode auxiliar para uma melhor compreensão dos processos aos quais estes microrganismos estão envolvidos. Dessa forma, este trabalho teve como objetivo estudar, em um enfoque biogeográfico, a diversidade de bactérias e arquéias existente em solos de cana-de-açúcar do Estado de São Paulo, focando nos grupos de arquéias e bactérias. Uma análise de 285 amostras de solos, obtidas em 10 regiões produtoras distintas, foi realizada utilizando técnicas independentes de cultivo como: quantificação da abundância total por meio da aplicação de PCR em tempo real (qPCR), análises da estrutura da comunidade por polimorfismo de comprimento de fragmentos de restrição terminal (T-RFLP), e determinação da sua afiliação filogenética por sequenciamento em larga escala de genes ribossomais. Os resultados obtidos demonstraram que o principal modulador destas comunidades foram as características física e química do solo (pH, granulometria, matéria orgânica). Além disso, a comunidade de arquéias demonstrou ser influenciada por práticas de manejo (colheita mecanizada e adição de vinhaça e torta de filtro). Adicionalmente, foi observada uma relação inesperada da estruturação destas comunidades com a distribuição geográfica das amostras analisadas. Os resultados demonstram a complexidade da comunidade de bactérias e arquéias ao longo de um gradiente espacial, sugerindo que estudos posteriores devem considerar uma amostragem mais ampla em distintas regiões. Este trabalho é embasador de estudos futuros que visem desenvolver práticas agrícolas baseadas na exploração da funcionalidade dos microbiomas dos solos. / Sugarcane is currently the most important culture of the State of São Paulo and has a prominent role among the crops in Brazil. Into the context of a better productivity with greater sustainability, the role of the microbial community present in the soil could have huge importance, aiding a better plant development, supplying it with nutrients or reducing the occurrence of diseases and pests. However, little is known about the microbial community existing in soils cultivated with sugarcane, where a knowledge of the spatial distribution of this community could be helpful to a better understanding of the processes that these organisms are involved. This project aimed to study in a biogeographic approach, the bacteria and archaea diversity in soils of sugarcane in the São Paulo State, focusing on the groups of archaea and bacteria. Analyses of a total of 285 soil samples, obtained in 10 producing distinct regions was performed using independent cultivation techniques such as quantification of total abundance by applying quantitative PCR (qPCR), analysis of the community structure by terminal restriction of length polymorphism (T-RFLP) and determination of its phylogenetic affiliation by high-throughput sequencing of 16S ribosomal genes. The results showed that the main drivers of these communities were the physical and chemical characteristics of the soil (pH, granulometry and organic matter). In addition, the results have shown that archaea community was influenced by management practices (mechanical harvest, vinasse and filter cake adding). Additionally, an unexpected relationship between the structures of these communities with the geographic distribution of the samples was observed. The results demonstrate the complexity of the community of bacteria and archaea along a spatial gradient, suggesting that future studies should consider a broader sampling of the distinct regions. This work supports upcoming studies that aim at developing agricultural practices exploring the soil microbiomes functionality.

Orientador: Luís Felipe de Toledo Ramos Pereira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-27T11:16:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_IgorSoaresde_D.pdf: 4104401 bytes, checksum: 76046f01be0657270cbc44223cd762b9 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: As mudanças climáticas possuem potencial para alterar o funcionamento dos ecossistemas através da extinção de espécies e das conexões entre a biota e o ambiente, alterando os padrões aos quais estamos acostumados e exigindo adaptação. As alterações climáticas terão como uma de suas consequências a elevação oceânica, que pode redesenhar as costas de todos os continentes terrestres e afetar a biota associada. Nesse contexto, sobressaem-se os anfíbios como um grupo sensível que sofre diversas pressões e apresenta declínios populacionais, se destacando como vertebrados mais ameaçados da atualidade, com diversas espécies pouco conhecidas. Sendo assim, nesse trabalho analisamos múltiplos efeitos que dificultam a conservação dos anfíbios. Avaliamos os potenciais efeitos das mudanças climáticas e da elevação oceânica sobre os anfíbios com distribuição costeira. Também desenvolvemos um índice para classificar espécies com dados insuficientes com a finalidade de oferecer uma alternativa para a busca de informações para esses taxa e mudar sua classificação atual. Por fim, analisamos a disponibilidade histórica de clima adequado para uma linhagem endêmica do fungo quitrídio em busca de padrões que pudessem explicar sua distribuição e raridade atuais. Utilizamos ferramentas como modelos de distribuição de espécies e sistema de informação geográfica em busca de respostas às nossas questões. Nossos resultados corroboram as mudanças climáticas como um fenômeno com potencial devastador e alertam para potenciais perigos da elevação oceânica. Além disso, nosso índice para espécies deficientes em dados pode auxiliar a direcionar esforços em busca de novas informações. Por fim, nossas análises com relação ao fungo quitrídio corroboram a hipótese de endemismo para a linhagem Bd-Brazil e também evidenciam hábitat adequado passado para o Bd-GPL. Além disso, verificamos baixa sobreposição de nicho climático entre essas duas linhagens, indicando possibilidade de competição. Assim, esperamos que nossos resultados tenham contribuído para o conhecimento de múltiplas ameaças à conservação dos anfíbios e sirvam para direcionar futuros estudos / Abstract: Climate change has the potential to change ecosystem functioning through species extinction and disrupting connection between biota and environment, thus changing natural patterns and requiring adaptation. One certain consequence of climate change is the sea level rise, which is expected to redraw coastal shorelines worldwide and broadly affect coastal-associated biota. In this context, amphibians represent a sensitive group under several current pressures, exhibiting population decline, highlighted as the most current threaten vertebrates on Earth, and also, with several "data deficient" species. Thus, herein we analyzed multiple effects that hamper amphibian conservation. We evaluated potential climate change effects and sea level rise on amphibians with coastal distribution. Also, we developed an index to classify data deficient species in order to offer an alternative further research of such species to gather sufficient information to change their current status. Finally, we analyzed historical availability of suitable habitat for and endemic lineage of the chytrid fungus searching for patterns that explain its current distribution and rarity. We used tools as species distribution models and geographic information system to answer our questions. Our results corroborate climate change as a potentially devastating phenomena and we stress potential threatens derived from sea level rise. Moreover, the index we developed for data deficient species seems to work properly and may drive further effort in searching for further information for those species. Finally, our analyzes related to the chytrid fungus supported the hypothesis of endemism of Bd-Brazil, and also showed past environmental suitability for Bd-GPL. In addition, we verified low environmental niche overlap these two lineages, indicating possibility of competition. Thus, we expect our results may improve current knowledge about multiple threats to amphibian conservation, as well as, they may be used to guide further research / Doutorado / Ecologia / Doutor em Ecologia

Orientador: Célio F.B. Haddad / Resumo: Na última década houve um grande desenvolvimento nos Modelos de Distribuição de Espécies (MDE), com diversas aplicações na conservação da biodiversidade. No entanto, apesar dos avanços recentes, a seleção de variáveis preditoras tem sido relativamente negligenciada na construção dos MDE. Este procedimento deveria ser um dos passos cruciais do processo de modelagem, já que as variáveis preditoras estão relacionadas diretamente à capacidade dos modelos de capturar os requisitos ambientais das espécies. Neste contexto, os anfíbios são excelentes organismos modelo para avaliar a importância da seleção de variáveis preditoras ecologicamente significativas no MDE. Isto pode trazer avanços para a biogeografia e biologia da conservação, uma vez que os anfíbios são usados como bioindicadores da qualidade ambiental e da integridade de hábitat. A presente tese de doutorado teve como objetivo principal verificar o efeito da utilização de variáveis preditoras ecologicamente significativas no processo de modelagem dos anfíbios e posteriormente aplicar parte deste conhecimento na comunidade de anfíbios do Estado de São Paulo, visando verificar o potencial desta metodologia para identificar áreas de alto valor de riqueza de anfíbios e verificar também o potencial de invasão de Eleutherodactylus jonhstonei, uma espécie de anfíbio invasora registrada para o Estado de São Paulo. No primeiro capítulo avaliamos a importância da seleção de variáveis essenciais ao MDE usando os anfíbios como estudo... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In the last decade there has been a great development in the Species Distribution Models (SDM), with several applications in conservation planning. However, despite recent advances, the selection of predictor variables has been relatively neglected in the construction of SDM. This methodological approach should be one of the critical steps of the modeling process, as the predictor variables are directly related to the ability of models to capture the environmental requirements of the species. In this context, amphibians are excellent model for assessing the importance of selecting ecologically meaningful variables in the SDM. This methodology may lead to advances in biogeography and conservation biology, since amphibians are used as bioindicators of environmental quality and habitat integrity. The aim of the work was to verify the effect of the use of ecologically meaningful variables in the amphibian modeling process and to apply part of this knowledge to the amphibian community of São Paulo state, checking the potential of this methodology to identify areas of high amphibian richness value and to verify the potential invasion of Eleutherodactylus jonhstonei, an invasive amphibian species registered in São Paulo state. In the first chapter we evaluated the importance of selecting essential variables in SDM using amphibians as a case study. The second chapter deals specifically with the amphibian modeling protocol of São Paulo state. The central focus of this chapter has been... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Made available in DSpace on 2014-07-29T16:21:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Faleiro Frederico Dissertacao.pdf: 1687158 bytes, checksum: e1a8a44e89beea38d1a839934c890e56 (MD5) Previous issue date: 2012-03-28 / The human actions has triggered many threats to biodiversity like land-use and climate changes, overexploitation, pollution, and introduction of invasive species, which can affect organisms both at local and global scale. The science of spatial conservation prioritization emerged as a quantitative approach to support the spatial decisions in face of these threats, while minimizing the socioeconomic and political conflicts. Here we developed spatial solutions to the conservation of non-flying mammals from Brazilian Cerrado considering the socioeconomic costs and the opportunities of environmental governance (first objective). Further, we generated solutions to face the land-use and climate change taking into account the dispersal abilities of species and uncertainties in the species distribution modeling (SDM) process (second objective). We considered the current network of reserves of the Cerrado in both objectives. We built SDMs for 154 species combining model projections weighted by their statistical fit to produce consensus maps of species distribution grouped in three distinct types of models (envelope, statistical and machine-learning models), for both current future scenarios of climate (used only in the last aim). For the first goal, we used the current predicted distribution to run spatial prioritization analyses indicating the best sites for the conservation investment considering human population density, land cost, anthropogenic land use, level of environmental governance, and the distribution of species in trade-off analyses. For the second goal, we used both current and future predicted distribution to run optimization procedures and propose priority sites for conservation, while minimizing species climate-forced dispersal distance , the mean uncertainty associated to the SDM process, and taking into account the future changes in the landscape (by our land use model). SDMs indicated that species-rich sites converge to regions with high population density, high land cost, high anthropogenic land use, and with diverse levels of environmental governance. There was a significant change in spatial priorities when socioeconomic and political dimensions were included in analyses: top priority sites moved towards the north. This spatial change reduced by 68% the potential conservation conflicts with human population, by 72% the likely conflicts arising from land cost and by 68% anthropogenic land use. It also increased by 51% the beneficial effect of environmental governance. Including land-use changes and the modeling uncertainty in the conservation planning process changed significantly the spatial distribution of priority sites in the region. While the inclusion of land-use models altered the spatial location of priority sites at the regional scale, the effects of climate change tended to take place at the local scale. Note that, our solutions already include possible dispersal corridors linking current and future priority sites for mammal conservation, as well as a formal risk analysis based on planning uncertainties. Our results allowed dealing with both complex nature of conflicts among socioeconomic and political dimensions, and the dynamic problem imposed mainly by land-use and climate change. Thus, our analyses figure as a methodological prospect supporting the decision-make process and the consequent translation of conservation planning outcomes into conservations actions / As ações humanas têm desencadeado diversas ameaças a biodiversidade como as mudanças de uso do solo e do clima, sobre-exploração, poluição e introdução de espécies invasoras, que afetas os organismos da escala local até a global. A ciência da conservação espacial para conservação emergiu como uma abordagem quantitativa que tem o objetivo de auxiliar escolhas espaciais que lidem com essas ameaças enquanto minimizam conflitos socioeconômicos e políticos. Aqui nós desenvolvemos soluções espaciais para conservação de mamíferos não voadores do Cerrado considerando os custos socioeconômicos e as oportunidades vindas da governança ambiental (primeiro objetivo). Além disso, nós geramos soluções espaciais que lidem com as mudanças do uso do solo e climáticas levando em consideração as capacidades de dispersão das espécies e as incertezas associadas ao processo de modelagem de distribuição de espécies (MDE) (segundo objetivo). Em ambos objetivos nós consideramos a atual rede de reservas do Cerrado. Nós modelamos a distribuição de 154 espécies combinando as projeções dos modelos e pesado pelo ajuste estatístico para produzir os mapas consenso de distribuição das espécies, agrupados em três distintos tipos de modelos (modelos de envelope, estatísticos e de inteligência artificial), para a atualidade e projetados para o futuro (usado apenas no último objetivo). Para o primeiro objetivo, nós usamos as predições da atual distribuição das espécies para realizar as análises de priorização espacial, indicando os melhores locais para investimento considerando a densidade humana, custo da terra, uso do solo antropogênico, nível de governança ambiental e a distribuição das espécies na perspectiva da análise de demandas conflitantes. Para o segundo objetivo, nós usamos a distribuição atual e futura das espécies para realizar o procedimento de otimização e propor locais para conservação que minimizem os efeitos da dispersão induzida pelas mudanças climáticas, incertezas associadas ao processo MDE e considerando as futuras mudanças na paisagem (através do nosso modelo de uso do solo). A MDE indicou que locais ricos em espécies convergem para locais com alta densidade populacional, alto custo de terra, alta proporção de uso do solo voltado para atividades humanas e diversos níveis de governança ambiental. Houve significativas mudanças nas prioridades espaciais quando as dimensões socioeconômicas e políticas foram incluídas nas análises, fazendo que os locais prioritários mudassem para o norte. Essa mudança espacial reduziu em 68% de potenciais conflitos com população humana, em 72% de conflitos de custo da terra, em 68% de conflitos com o uso do solo antropogênico e 51% de aumento dos possíveis benefícios da governança ambiental. Quando incluímos as mudanças de uso de solo e a incerteza da modelagem no processo de planejamento, os locais prioritários mudaram significativamente na região. Enquanto a inclusão das mudanças no uso do solo alterou a localização espacial dos locais prioritários em escala regional, os efeitos da mudança climática tenderam a ocorrem em escala local. Note que nossas soluções já incluíram possíveis corredores de dispersão para ligação entre as atuais áreas prioritárias com aquelas importantes no futuro, tão bem quanto a análise de risco baseado nas incertezas do planejamento. Nossos resultados permitiram lidar tanto com a complexa natureza dos conflitos entre dimensões socioeconômicas e políticas quanto com problema dinâmico imposto principalmente pelas mudanças do uso do solo e climáticas. Assim, nossas análises auxiliam metodologicamente a dar suporte no processo de tomada de decisão e a consequente tradução dos resultados de planejamentos de conservação em ações de conservação