Much research debates whether properties of ecological networks such as nestedness and connectance stabilise biological communities while ignoring key behavioural aspects of organisms within these networks. Here, we computationally assess how adaptive foraging (AF) behaviour interacts with network architecture to determine the stability of plant-pollinator networks. We find that AF reverses negative effects of nestedness and positive effects of connectance on the stability of the networks by partitioning the niches among species within guilds. This behaviour enables generalist pollinators to preferentially forage on the most specialised of their plant partners which increases the pollination services to specialist plants and cedes the resources of generalist plants to specialist pollinators. We corroborate these behavioural preferences with intensive field observations of bee foraging. Our results show that incorporating key organismal behaviours with well-known biological mechanisms such as consumer-resource interactions into the analysis of ecological networks may greatly improve our understanding of complex ecosystems.

abstract: Complex dynamical systems are the kind of systems with many interacting components that usually have nonlinear dynamics. Those systems exist in a wide range of disciplines, such as physical, biological, and social fields. Those systems, due to a large amount of interacting components, tend to possess very high dimensionality. Additionally, due to the intrinsic nonlinear dynamics, they have tremendous rich system behavior, such as bifurcation, synchronization, chaos, solitons. To develop methods to predict and control those systems has always been a challenge and an active research area. My research mainly concentrates on predicting and controlling tipping points (saddle-node bifurcation) in complex ecological systems, comparing linear and nonlinear control methods in complex dynamical systems. Moreover, I use advanced artificial neural networks to predict chaotic spatiotemporal dynamical systems. Complex networked systems can exhibit a tipping point (a “point of no return”) at which a total collapse occurs. Using complex mutualistic networks in ecology as a prototype class of systems, I carry out a dimension reduction process to arrive at an effective two-dimensional (2D) system with the two dynamical variables corresponding to the average pollinator and plant abundances, respectively. I demonstrate that, using 59 empirical mutualistic networks extracted from real data, our 2D model can accurately predict the occurrence of a tipping point even in the presence of stochastic disturbances. I also develop an ecologically feasible strategy to manage/control the tipping point by maintaining the abundance of a particular pollinator species at a constant level, which essentially removes the hysteresis associated with tipping points. Besides, I also find that the nodal importance ranking for nonlinear and linear control exhibits opposite trends: for the former, large degree nodes are more important but for the latter, the importance scale is tilted towards the small-degree nodes, suggesting strongly irrelevance of linear controllability to these systems. Focusing on a class of recurrent neural networks - reservoir computing systems that have recently been exploited for model-free prediction of nonlinear dynamical systems, I uncover a surprising phenomenon: the emergence of an interval in the spectral radius of the neural network in which the prediction error is minimized. / Dissertation/Thesis / Doctoral Dissertation Electrical Engineering 2020

A restauração ecológica, ao buscar a manutenção de processos ecológicos e serviços ecossistêmicos, vem exercendo um importante papel na recuperação de ecossistemas degradados e conservação da biodiversidade. Restabelecer as interações entre organismos pode, contudo, ser uma tarefa mais árdua em ambientes de alta diversidade com complexas relações ecológicas como as florestas tropicais. Neste trabalho, investigamos a resposta dos insetos visitantes florais à restauração por plantio de mudas de espécies de Floresta Estacional Semidecidual, uma vez que o restabelecimento do processo de polinização é imprescindível para a perpetuação da floresta implantada. Para isso, foram examinados diferentes aspectos das comunidades de plantas e visitantes florais em seis áreas em processo de restauração. Primeiramente, buscouse analisar a estrutura da comunidade de visitantes florais e seus padrões de visita às flores, avaliandose também se a proximidade de fragmentos de vegetação nativa é importante na determinação da estrutura destas comunidades. Além disso, investigamos as espécies vegetais que florescem nos estágios iniciais de restauração para verificarmos se a comunidade de plantas se restabelecendo em cada local é importante na determinação da comunidade de visitantes. Por fim, avaliamos o restabelecimento do processo de polinização ao averiguar o transporte de pólen ocorrendo nas áreas restauradas e ao examinar a robustez das redes formadas frente à extinção simulada de espécies. Todas as áreas analisadas apresentaram redes de interação plantavisitante floral com estrutura e atributos comuns a outras redes mutualísticas de polinização, indicando que o processo deve estar se restabelecendo. A diferença na composição de espécies de visitantes não resultou em diferenças nos atributos das redes e a distância das áreas restauradas a fragmentos de vegetação nativa não influenciou a composição da comunidade de visitantes. Por outro lado, a vegetação regenerante composta por espécies ruderais aumentou a diversidade de visitantes e também a complexidade das redes de interação planta visitante floral, afetando a composição e provavelmente o funcionamento das comunidades. Embora tanto as redes de visitação quanto as de transporte de pólen revelem comunidades funcionalmente complexas com um número relativamente diverso de interações entre plantas e potenciais polinizadores, os dados de visitação demonstraram que nem todas as áreas possuem o mesmo padrão de resposta à extinção simulada de espécies. A presença massiva de gramíneas é provavelmente um fator determinante da robustez destas redes já que ela dificulta a regeneração natural das espécies ruderais que contribuem para o maior aporte de recursos florais para os insetos visitantes. Este trabalho demonstra a importância de se avaliar a recuperação dos aspectos funcionais de ecossistemas restaurados e tem implicações práticas para o manejo de áreas restauradas onde houver preocupação particular com a recuperação das interações plantapolinizador. Enfatizamos a importância do monitoramento constante de áreas restauradas para melhor entendermos as trajetórias de recuperação das florestas tropicais e recomendamos estudos multidisciplinares que integrem diversas áreas de conhecimento para aperfeiçoarmos as ações de restauração. / Ecological restoration plays an essential role in recovering degraded ecosystems and maintaining biodiversity. Restoration initiatives aiming to restore ecological processes and ecosystem services are increasing rapidly worldwide. However, the high diversity and complexity of interactions among organisms in tropical ecosystems make their restoration a challenge. Since pollination is one ecosystem process that must be reinstated in order to perpetuate restored forests, we investigated flower visitors response to habitat restoration. In six areas of Atlantic Semideciduous Forest undergoing restoration, blooming plants (introduced and spontaneously regenerated), flower visitors and their interactions were recorded bimonthly during one year. We used the data to analyze the patterns of insect visitation in each area and to evaluate whether remnant habitat proximity is important in determining the structure of flowervisitor communities. We also examined the role of earlysuccessional plant community in determining richness and composition of flowervisitor communities. To decide whether pollination has been successfully reinstated, we evaluated the patterns of pollen movement and the robustness of interaction networks to species loss. Our results suggest that plantpollinator communities were equally established on all restored sites. There were no differences in the metrics of flowervisitor networks between forest categories, showing that habitat proximity had no effect on visitation webs. On the other hand, spontaneously regenerated plants (mostly weeds) were responsible to increase the diversity of flowervisiting insects as well as the complexity of visitation webs, hence having a crucial role on ecosystem functioning during early stages of forest restoration. We also found that despite having a relatively complex network structure and diverse community of potential pollinators, not all areas show the same resilience to species extinction. Still, the removal of the most connected plants and pollinators first from the network caused the higher number of secondary extinctions. The robustness of pollination networks to species loss seems to be related to the occurrence of alien grasses in some of the restored areas. As alien grass invasion inhibits natural regeneration of weeds, it also decreases the availability of floral resources to insects foraging in those areas. Our findings have practical implications for the management of restored forests, mainly those with specific targets such as recovering pollinatorfriendly environments. Additionally, this study demonstrates the importance of evaluating functional aspects of biodiversity in restored areas. We highlight the relevance of monitoring restored communities at different successional stages to improve our understanding of restoration trajectories. We further recommend future research to be more integrative, so that the information produced will help to better planning restoration activities.

Fundação de Amparo a Pesquisa no Estado do Rio Grande do Sul / This study aimed to determine the details of the offer and quality of floral resources in Bauhinia forficata Link, native species of Seasonal Deciduous Forest in Rio Grande do Sul, and how they influence the attraction and interaction with the flower visitors and other plant species. It sought to further determine the ecological mechanisms that are established from the plant interactions / animal that can be used as a theoretical basis for the creation of ecological restoration strategies. The work was conducted in the municipality of Santa Maria, central region of Rio Grande do Sul. Were selected 11 matrices based on the environmental quality of the fragments their surroundings and morphophysiological and phytosanitary characteristics of individuals, of which was evaluates the phenology, volume and concentration of nectar instanding crop (NID), pollinic viability, suitability for autogamy, floristic diversity of the surrounding areas, diversity, intensity and behavior of diurnal and nocturnal flower visitors and ditrophic networks of plant-pollinator interaction. The variables were tested by comparison of means, Principal Component Analysis (PCA) and correlation analysis. The average volume of NID observed for the species was 40.3 μl and the mean concentration was 0.265 mg / μl. The average pollen viability was 81.43%, and the species has proved unfit to autogamy. The average number of floral visitors was 18.24 per matrices and the average intensity of interaction was 59.94%. Were accounted for 730 floral visitors belonging to 29 morphospecies, 657 at the diurnal monitoring and 73 at nocturnal monitoring. The main order observed was Lepidoptera. The suborder Rhopalocera was the most abundant between diurnal visitors (30.43%), and the suborder Heterocera the most abundant among the nocturnal visitors (50%). Proved to be effective pollinators of Bauhinia forficata the bumblebee (Hymenoptera) morphospecies, gray-moth (Pyrgus sp.) (Lepidoptera: Heperiidae) and orange-black-butterfly (Helyconius sp.) (Lepidoptera: Nymphalidae). The functionally effective pollination systems for Bauhinia forficata in the study area are the Psychophily (butterflies) and Melittophily (bumblebees). In the analysis of floristic diversity were found 34 species, the Shannon diversity index ranged between 1.46 and 2.43 between plots. The Bauhinia forficata species, Acacia velutina and Strychnos brasiliensis have the greatest relative densities, respectively, 10.97%, 10.42% and 8.78%. It can be concluded that both the supply and quality of resources influence at the attraction of visitors, as the interaction of visitors with flowers interfered at the availability of resources. The quantity, quality and plasticity of the offered floral resources, the generalist attraction of visitors, the time and intensity of flowering, the inability to autogamy and geitonogamy, high rates of pollen viability and the high degree of connectance of ditróficas webs, are responsible for initiate important ecological mechanisms between this and other ecosystem agents, being them: compensation mechanisms, of species coexistence, induction of gene flow and competition and partilhamento of the resources. These results demonstrate that Bauhinia forficata is an important energy source for the diet of a wide range of pollinators and acts as an inducer of ecological processes and gene flow in the study area. / O presente estudo teve por objetivo determinar as características da oferta e qualidade dos recursos florais em Bauhinia forficata Link, espécie nativa da floresta Estacional Decidual do Rio Grande do Sul, e a forma como estas influenciam na atração e na interação com os visitantes florais e com as demais espécies vegetais. Buscou-se ainda determinar os mecanismos ecológicos que se estabelecem a partir das interações planta/animal que possam ser utilizados como base teórica para a criação de estratégias de restauração ecológica. O trabalho foi conduzido no Município de Santa Maria, região central do Rio Grande do Sul. Foram selecionadas 11 matrizes com base na qualidade ambiental dos fragmentos de seu entorno e nas características morfofisiológicas e fitossanitárias dos indivíduos, das quais se avaliou a fenologia, volume e concentração de néctar instantaneamente disponível (NID), viabilidade polínica, aptidão à autogamia, diversidade florística das áreas adjacentes, diversidade, intensidade e comportamento de visitantes florais diurnos e noturnos, e teias ditróficas de interação planta-polinizador. As variáveis foram testadas por comparação de médias, Análise de Componentes Principais (PCA) e análise de correlação. O volume médio de NID observado para a espécie foi de 40,3 μl e a concentração média foi de 0,265 mg/μl. A viabilidade polínica média foi de 81,43%, sendo que a espécie demonstrou ser inapta à autogamia. O número médio de visitantes florais foi 18,24 por matriz e a intensidade média de interação foi 59,94%. Foram contabilizados 730 visitantes florais pertencentes a 29 morfoespécies, sendo 657 no monitoramento diurno e 73 no monitoramento noturno. A principal ordem observada foi Lepidoptera. A subordem Rhopalocera foi a mais abundante entre os visitantes diurnos (30,43%) e a subordem Heterocera a mais abundante entre os visitantes noturnos (50%). Demonstraram serem polinizadores efetivos da Bauhinia forficata as morfoespécies mamangava (Hymenoptera), mariposa-cinza (Pyrgus sp. (Lepidoptera: Hesperiidae) e a borboleta-laranja-preta (Helyconius sp. (Lepidoptera: Nymphalidae)). Os sistemas de polinização funcionalmente efetivos para Bauhinia forficata na área de estudo são a Psicofilia (borboletas) e a Melitofilia (mamangavas). O grau de conectância total das teias ditróficas foi de 53,47% para as redes de visitantes diurnos e de 44% para as redes de visitantes noturnos. Na análise da diversidade florística foram encontradas 34 espécies, o índice de diversidade de Shannon variou entre 1,46 e 2,43 entre parcelas. As espécies Bauhinia forficata, Acacia velutina e Strychnos brasiliensis apresentaram as maiores densidades relativas, respectivamente, 10,97%, 10,42% e 8,78%. Foi encontrada correlação entre a concentração do néctar e diversidade florística, entre volume de néctar e diversidade de visitantes e entre a viabilidade polínica e volume e concentração do néctar. Pode-se concluir que tanto a oferta e a qualidade dos recursos influenciaram na atração dos visitantes, quanto a interação dos visitantes com as flores interferiu na disponibilidade dos recursos. A quantidade, qualidade e plasticidade dos recursos florais ofertados, a atração generalista de visitantes, a sincronia e intensidade de floração, a inaptidão à autogamia e geitonogamia, as altas taxas de viabilidade polínica e o alto grau de conectância das teias ditróficas, são responsáveis por desencadear importantes mecanismos ecológicos entre esta e os demais agentes do ecossistema, sendo eles: mecanismos de compensação, de coexistência de espécies, indução do fluxo gênico e de competição e partilhamento de recursos. Tais resultados demonstram que Bauhinia forficata é uma importante fonte energética para a dieta de uma vasta gama de polinizadores e atua como indutora dos processos ecológicos e do fluxo gênico na área de estudo.

A restauração ecológica, ao buscar a manutenção de processos ecológicos e serviços ecossistêmicos, vem exercendo um importante papel na recuperação de ecossistemas degradados e conservação da biodiversidade. Restabelecer as interações entre organismos pode, contudo, ser uma tarefa mais árdua em ambientes de alta diversidade com complexas relações ecológicas como as florestas tropicais. Neste trabalho, investigamos a resposta dos insetos visitantes florais à restauração por plantio de mudas de espécies de Floresta Estacional Semidecidual, uma vez que o restabelecimento do processo de polinização é imprescindível para a perpetuação da floresta implantada. Para isso, foram examinados diferentes aspectos das comunidades de plantas e visitantes florais em seis áreas em processo de restauração. Primeiramente, buscouse analisar a estrutura da comunidade de visitantes florais e seus padrões de visita às flores, avaliandose também se a proximidade de fragmentos de vegetação nativa é importante na determinação da estrutura destas comunidades. Além disso, investigamos as espécies vegetais que florescem nos estágios iniciais de restauração para verificarmos se a comunidade de plantas se restabelecendo em cada local é importante na determinação da comunidade de visitantes. Por fim, avaliamos o restabelecimento do processo de polinização ao averiguar o transporte de pólen ocorrendo nas áreas restauradas e ao examinar a robustez das redes formadas frente à extinção simulada de espécies. Todas as áreas analisadas apresentaram redes de interação plantavisitante floral com estrutura e atributos comuns a outras redes mutualísticas de polinização, indicando que o processo deve estar se restabelecendo. A diferença na composição de espécies de visitantes não resultou em diferenças nos atributos das redes e a distância das áreas restauradas a fragmentos de vegetação nativa não influenciou a composição da comunidade de visitantes. Por outro lado, a vegetação regenerante composta por espécies ruderais aumentou a diversidade de visitantes e também a complexidade das redes de interação planta visitante floral, afetando a composição e provavelmente o funcionamento das comunidades. Embora tanto as redes de visitação quanto as de transporte de pólen revelem comunidades funcionalmente complexas com um número relativamente diverso de interações entre plantas e potenciais polinizadores, os dados de visitação demonstraram que nem todas as áreas possuem o mesmo padrão de resposta à extinção simulada de espécies. A presença massiva de gramíneas é provavelmente um fator determinante da robustez destas redes já que ela dificulta a regeneração natural das espécies ruderais que contribuem para o maior aporte de recursos florais para os insetos visitantes. Este trabalho demonstra a importância de se avaliar a recuperação dos aspectos funcionais de ecossistemas restaurados e tem implicações práticas para o manejo de áreas restauradas onde houver preocupação particular com a recuperação das interações plantapolinizador. Enfatizamos a importância do monitoramento constante de áreas restauradas para melhor entendermos as trajetórias de recuperação das florestas tropicais e recomendamos estudos multidisciplinares que integrem diversas áreas de conhecimento para aperfeiçoarmos as ações de restauração. / Ecological restoration plays an essential role in recovering degraded ecosystems and maintaining biodiversity. Restoration initiatives aiming to restore ecological processes and ecosystem services are increasing rapidly worldwide. However, the high diversity and complexity of interactions among organisms in tropical ecosystems make their restoration a challenge. Since pollination is one ecosystem process that must be reinstated in order to perpetuate restored forests, we investigated flower visitors response to habitat restoration. In six areas of Atlantic Semideciduous Forest undergoing restoration, blooming plants (introduced and spontaneously regenerated), flower visitors and their interactions were recorded bimonthly during one year. We used the data to analyze the patterns of insect visitation in each area and to evaluate whether remnant habitat proximity is important in determining the structure of flowervisitor communities. We also examined the role of earlysuccessional plant community in determining richness and composition of flowervisitor communities. To decide whether pollination has been successfully reinstated, we evaluated the patterns of pollen movement and the robustness of interaction networks to species loss. Our results suggest that plantpollinator communities were equally established on all restored sites. There were no differences in the metrics of flowervisitor networks between forest categories, showing that habitat proximity had no effect on visitation webs. On the other hand, spontaneously regenerated plants (mostly weeds) were responsible to increase the diversity of flowervisiting insects as well as the complexity of visitation webs, hence having a crucial role on ecosystem functioning during early stages of forest restoration. We also found that despite having a relatively complex network structure and diverse community of potential pollinators, not all areas show the same resilience to species extinction. Still, the removal of the most connected plants and pollinators first from the network caused the higher number of secondary extinctions. The robustness of pollination networks to species loss seems to be related to the occurrence of alien grasses in some of the restored areas. As alien grass invasion inhibits natural regeneration of weeds, it also decreases the availability of floral resources to insects foraging in those areas. Our findings have practical implications for the management of restored forests, mainly those with specific targets such as recovering pollinatorfriendly environments. Additionally, this study demonstrates the importance of evaluating functional aspects of biodiversity in restored areas. We highlight the relevance of monitoring restored communities at different successional stages to improve our understanding of restoration trajectories. We further recommend future research to be more integrative, so that the information produced will help to better planning restoration activities.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-04-06T15:48:25Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_Joel A Queiroz_PPGBV_2016.pdf: 1398066 bytes, checksum: 45a58588c174d510e8c470f8b7b11c79 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-06T15:48:25Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_Joel A Queiroz_PPGBV_2016.pdf: 1398066 bytes, checksum: 45a58588c174d510e8c470f8b7b11c79 (MD5) Previous issue date: 2014-02-21 / CNPQ / As espécies de plantas com flores de antese noturna e seus polinizadores, principalmente, morcegos e mariposas Sphingidae (mariposas de aparelho bucal longo e de hábito predominantemente noturno) foram estudadas no presente trabalho através de abordagens de teoria de redes complexas e de biologia floral (para três espécies de plantas: Encholirium spectabile (Bromeliaceae); e duas espécies de Ipomoea (Convolvulaceae). Entre janeiro/2011 e dezembro/2012 foram realizadas expedições mensais a um remanescente de Caatinga hiperxerófila situada no Nordeste do Brasil, para coleta de esfingofauna (com auxílio de armadilha luminosa) e de morcegos (com redes de neblina). A carga polínica presente no corpo desses polinizadores foi coletada e os tipos polínicos identificados e quantificados, sendo tais dados usados para construir matrizes qualitativas (presença/ausência) e quantitativas (frequência de individuos com pólen de determinada espécie de planta) para análise interanual de modularidade e robustez da rede de interações. Para as espécies E. spectabile, Ipomoea marcellia e I. aff. marcellia foram coletados dados de morfometria floral (comprimento e largura de corola), antese (início, término e duração total), atributos de néctar (volume, concentração, mg de açúcares, padrão de produção e efeito de remoção) e frequência de visitantes florais diurnos e noturnos. Para as espécies de Ipomoea a eficiência de morcegos e beija-flores foi estimada através de experimentos de exposição seletiva de flores. A rede de interações entre plantas e polinizadores noturnos foi formada por 24 espécies de plantas, 4 morcegos e 15 esfingídeos, sendo registradas 766 conexões totais. A rede apresentou estrutura modular de 0.36, sendo observados três módulos distintos: dois exclusivos de esfingídeos e um misto (morcegos + esfingídeos). No entanto, foi observada intensa frequência de conexões inter-módulos o que pode indicar uma fronteira não tão bem delimitada da guilda de plantas quiropterófilas. A rede apresentou robustez à extinção de espécies variável entre os dois anos de coleta, o que pode ser o resultado do menor tamanho (Rede2011: 42 espécies; Rede2012: 29 espécies) e menor quantidade de conexões (Rede2011: 573; Rede2012: 193) resgistrados no ano mais seco. As espécies E. spectabile, I. marcellia e I. aff. marcellia, de modo geral, apresentaram atributos de morfometria floral mais relacionados à quiropterofilia (polinização por morcegos). No entanto, a morfologia floral e períodos de antese e de disponibilidade de néctar prolongados para além da noite, possibilitaram a beija-flores acessarem néctar e transferirem, com certo grau de sucesso, pólen para o estigma, garantindo um serviço de polinização complementar. Esse sistema de polinização, denominado polinização mista, parece ser uma estratégia recorrente para algumas espécies de Caatinga primariamente relacionadas à polinização por morcegos, podendo garantir maior sucesso reprodutivo para tais plantas. / Plant species with nocturnal flowers and their pollinators, especially bats and hawmoths were studied in this work through complex networks theory approaches and floral biology (for three species of plants: Encholirium spectabile (Bromeliaceae), and two Ipomoea taxa (Convolvulaceae). Between January/2011 and December/2012 were carried out monthly mailings to a remnant of Caatinga hyperxerophilic located in northeastern Brazil, to moth collect (with aid of light trap) and bats (with mist nets). the pollen load present in the body of these pollinators were collected, identified, and quantified pollen types, and such data used to construct qualitative (presence / absence) and quantitative matrices (frequency of individuals with pollen) to analysis of modularity and robustness of network. To E. spectabile, Ipomoea marcellia and I. aff. marcellia were collected floral morphometry (length and width corolla), anthesis (start, end and total duration), nectar attributes (volume, concentration, sugars, pattern of production and removal effect) and frequency flower visitors day and night. To Ipomoea, bats and hummingbirds efficiency was estimated by experiments of selective exposure flowers. The mutualistc network plants and pollinators was formed by 24 plant species, 15 hawkmoths and 4 bats. It was recorded 766 connections. That network presented modular structure, 0.36, with three distinct modules: two exclusive hawkmoths and a mixed hawkmoths and bats). However, there was intense frequency of inter-module connections, which may indicate a boundary not as well defined Guild chiropterophilous plants. The network showed variable robustness between years (2011: Rplant = 0.96; Ranimal = 0.92; 2012: Rplant = 0:33; Ranimal = 0:33), which may be the result of the smaller size (2011: 42 species; 2012: 29 species) and fewer connections. E. spectabile, I. marcellia and I. aff. marcellia showed more attributes related to chiropterophily (pollinated by bats). However, the floral morphology and anthesis periods and prolonged nectar availability in addition to the night, made it possible to access hummingbirds nectar and transfer, with some degree of success, pollen to the stigma, ensuring a supplementary pollination service. This pollination system called mixed pollination, seems to be a recurring strategy for some species of Caatinga primarily related to pollination by bats and can ensure greater reproductive success for such plants.

Submitted by Cássia Santos (cassia.bcufg@gmail.com) on 2017-02-01T12:17:19Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Marco Túlio Pacheco Coelho - 2016.pdf: 2399407 bytes, checksum: bf89ac5d0151cbcfbf3b3bc2cffb2225 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-02-01T14:11:43Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Marco Túlio Pacheco Coelho - 2016.pdf: 2399407 bytes, checksum: bf89ac5d0151cbcfbf3b3bc2cffb2225 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-01T14:11:43Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Marco Túlio Pacheco Coelho - 2016.pdf: 2399407 bytes, checksum: bf89ac5d0151cbcfbf3b3bc2cffb2225 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-02-24 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / A contemporary goal in ecology is to determine the ecological and evolutionary processes that generates the recurring structural patterns in mutualistic networks. One of the greatest challenges is testing the capacity of neutral processes to replicate observed patterns in ecological networks, since original formulation of neutral theory lacks trophic interactions. Here, we developed a stochastic simulation neutral model adding trophic interactions to the neutral theory of biodiversity. We show that our model is able to reproduce accurately the evolutionary conservatism of interacting species, as well as the most common structural patterns observed in nature. Moreover, we found that evolutionary conservatism of interacting species increases with lowmigration rate.Low migration rates promote both spatial and temporal autocorrelation of phylogenetic related species, which have a higher chance of interacting randomly with the same set of partners. Random migration , in addition to speciation and probability of interaction, are also partially responsible for connectance, degree distribution, and nested structure of mutualistic networks. These findings have broad implications to the interpretation of niche-based processes as unique drives of ecological networks, as well as the integration of network structures with demographic stochasticity. / Um objetivo recente em ecologia é determinar os processos ecológicos e evolutivos capazes de gerar os padrões estruturais recorrentes de redes de interação mutualística. Um dos grandes desafios é testar a capacidade de processos neutros replicarem os padrões observados de redes de interação, já que a formulação original da teoria neutra não abrange interações tróficas. Nesse trabalho, nós desenvolvemos um modelo de simulação estocástico neutro e adicionamos interações tróficas à Teoria Neutra da Biodiversidade. Nós mostramos que o nosso modelo é capaz de reproduzir de maneira precisa a conservação de interações, assim como os mais comuns padrões estruturais de redes interação observados na natureza. Além disso, nós encontramos que a conservação de interações decresce com o aumento da taxa de migração, uma vez que, baixa taxa de migração promove autocorrelação espacial e temporal de espécies filogeneticamente relacionadas, que por sua vez tem maior chance de interagirem ao acaso com o mesmo conjunto de espécies. Os eventos aleatórios de migração, somados à probabilidade de especiação e interação, são também parcialmente responsáveis pela conectância, distribuição de grau e estrutura aninhada das redes mutualísticas. Esses resultados possuem grandes implicações para a interpretação de processos baseados em nicho como os únicos processos causais na estruturação de redes de interação, assim como a integração da estrutura de redes com estocasticidade de demográfica.