Biological invasions represent both an urgent conservation problem and an opportunity to advance ecological theory. Development of pertinent research questions and proactive management strategies require knowledge of which introduced species are present and of spatiotemporal trends in the distribution of natives and invaders. In Chapter 2 we developed a quantitative framework to identify spreaders and decliners and estimate invasion chronologies based on a historical fish presence data set for upper and middle New River (UMNR) tributaries. Our framework accounts for spatiotemporal variability in sampling effort by aggregating presences by watershed and expressing range size as a function of the number of watersheds sampled per time period. The majority (55%) of fish species present in the study area were introduced, 51% of which were spreaders. Most spreaders (84%) appeared to be spreading exponentially. The rate of new introductions detected in the study area has slowed since the mid-20th century. Two natives, the mound-spawning bluehead chub Nocomis leptocephalus and its strong nest associate (reproductive mutualist), mountain redbelly dace Chrosomus oreas, were among the most rapid spreaders. Four natives showed evidence of decline. Our framework leverages historical presence data to reconstruct temporal trends in species distributions. It sets the stage for further study of factors driving stream fish invasions and declines in the Appalachian region, and is transferable to diverse taxonomic groups and geographic regions. Species traits and human activities mediating stream-fish invasions remain poorly understood. In Chapter 3 we modeled the contribution of species traits to invasion success of UMNR tributary fishes during the colonization and spread stages. Biological traits accurately explained colonization and spread success, whereas ecological traits resulted in less accurate models. Colonization success was positively related to time since introduction, benthic feeding, an equilibrium life history, and nest spawning. Successful spread was positively related to winter air temperature in the native range and an equilibrium life history. Variables estimating human use and propagule pressure were non-informative. Traits that influenced invasion success were consistent with the hypothesis that human land-use practices have increased the invasibility of highland watersheds by creating novel conditions suited to lowland and equilibrium invaders. / Master of Science

A introdução de espécies exóticas nos ecossistemas marinhos, estuarinos e de água doce já é realidade em muitos locais do globo. Apesar de existirem diferentes mecanismos de dispersão de espécies exóticas, que variam tanto espacialmente quanto temporalmente, o movimento global da água de lastro é o vetor de transferência mais importante na atualidade. A proposta deste estudo é a caracterização do Porto do Rio de Janeiro sob o aspecto da água de lastro a partir de dois instrumentos: o Formulário para informações a respeito da água utilizada como lastro e a planilha Ballast Water Estimates From Port Recorders (método GloBallast), objetivando-se quantificar o lastro descarregado, a partir das informações prestadas pelos navios nos formulários e, no segundo caso, estimar os volumes por meio de informações relativas ao despacho dos navios. Utilizou-se, também, uma variante do segundo método, proposto na bibliografia científica nacional, chamado de método do cálculo do deslastro estimado. À informação de volume, foi também associada uma análise das rotas mais freqüentes, a observação da realização da troca oceânica do lastro ou de qualquer outra medida de tratamento do lastro a bordo, além de proceder-se a um levantamento das características ambientais da baía de Guanabara, onde se situa o porto, assim como das espécies exóticas já verificadas na costa do Rio de Janeiro, em especial na própria baía. A primeira conclusão que foi possível tirar, comparando-se os dados obtidos nos trabalhos já realizados e os do presente estudo, é que a qualidade das informações prestadas nos formulários parece ter melhorado, estando mais próximas da realidade, apesar de ainda não corresponder ao número total de atracações registradas para o Porto do Rio de Janeiro. Com relação ao procedimento de troca da água de lastro em alto mar, foi possível observar que isso ocorreu sempre nos casos dos navios que vinham de portos no exterior, e também em diversas ocasiões em navios que vinham de portos nacionais, apesar de não ser um procedimento obrigatório, salvo exceções. Os volumes totais de deslastro obtidos pelos diferentes métodos foram em torno de 870.000 m3, pouco mais de 2 milhões de m3 e 4 milhões de m3, o primeiro calculado a partir dos formulários e os dois seguintes estimados por meio da utilização da planilha, sendo o primeiro destes sem a inclusão das embarcações que se destinavam aos terminais privativos e o segundo incluindo as mesmas. Apesar de os valores não coincidirem, as análises decorrentes dos dados obtidos tanto a partir dos formulários quanto do despacho das embarcações, utilizados no segundo método com a inclusão das embarcações atracadas junto aos terminais privativos, mostraram-se coerentes e proporcionalmente semelhantes. Com a utilização do método do cálculo do deslastro estimado, o valor de deslastro obtido foi intermediário: 3.321.054 t e 1.649.459 t de lastro tomado no porto. Os dados levantados e analisados neste estudo podem servir de base para a confecção de um plano de gerenciamento da água de lastro no Porto do Rio de Janeiro, em complemento aos planos já existentes e obrigatórios utilizados na gestão dos navios. / The transference of non indigenous species in fresh, estuarine and saltwater ecosystems around the world is part of the reality. Although different mechanisms of transference are recognized, varying in space and time, ballast water global movement is the most important one. The aim of this study is to characterize Rio de Janeiro Port according to ballast water discharges. This assessment was done from two methods: the Ballast Water Reporting Forms (BWRF) and ballast water estimates from port recorders, a system developed to GloBallast Program (GloBallast method), aiming to calculate and estimate ballast water discharges upon reporting forms information or upon shipping information. Another estimating formula, proposed recently in national scientific literature, was used as well. Besides discharges information, others surveys were done, as well as frequent navigation rotes, the compliance with mid-oceanic ballast water exchanged or any ballast water treatment on board. A survey of Guanabara bay environmental conditions was proceeded, once Rio de Janeiro Port is situated in the west coast of this bay, in this assessment, non indigenous species registered in Rio de Janeiro coast, specially in Guanabara Bay were listed. The first conclusion that is possible to take, when comparing this study and former ones, is that BWRF information, in terms of quality, are better, despite the fact that the number of it still low. In terms of ballast water exchange, it was found out that it was true for all ships which came from international ports, as well as in some situations that ships werent forced to do it, as in domestic navigation, when mid water exchange is not mandatory, with few exceptions. Total discharged observed were: around 870.000 m3, almost 2 millions m3 and 4 millions m3, in the first case the result was obtained from reporting forms and the two others were estimated from GloBallast method, without and with ships which operated in private terminals (all ships). Results were, in general terms, coherent, when comparing the first method with the second one with all ships, although volumes obtained are quite different.Results obtained from brazilian estimating formula were intermediated, around 3 millions for deballast considering all ships and 1.650.000 t for ballast. The information of this study can be used as a basis for the ballast water plan of Rio de Janeiro Port, an important tool to be developed and to be used with ships ballast water plan, mandatory in Brazil, in order to avoid non indigenous species introduction.

A introdução de espécies exóticas nos ecossistemas marinhos, estuarinos e de água doce já é realidade em muitos locais do globo. Apesar de existirem diferentes mecanismos de dispersão de espécies exóticas, que variam tanto espacialmente quanto temporalmente, o movimento global da água de lastro é o vetor de transferência mais importante na atualidade. A proposta deste estudo é a caracterização do Porto do Rio de Janeiro sob o aspecto da água de lastro a partir de dois instrumentos: o Formulário para informações a respeito da água utilizada como lastro e a planilha Ballast Water Estimates From Port Recorders (método GloBallast), objetivando-se quantificar o lastro descarregado, a partir das informações prestadas pelos navios nos formulários e, no segundo caso, estimar os volumes por meio de informações relativas ao despacho dos navios. Utilizou-se, também, uma variante do segundo método, proposto na bibliografia científica nacional, chamado de método do cálculo do deslastro estimado. À informação de volume, foi também associada uma análise das rotas mais freqüentes, a observação da realização da troca oceânica do lastro ou de qualquer outra medida de tratamento do lastro a bordo, além de proceder-se a um levantamento das características ambientais da baía de Guanabara, onde se situa o porto, assim como das espécies exóticas já verificadas na costa do Rio de Janeiro, em especial na própria baía. A primeira conclusão que foi possível tirar, comparando-se os dados obtidos nos trabalhos já realizados e os do presente estudo, é que a qualidade das informações prestadas nos formulários parece ter melhorado, estando mais próximas da realidade, apesar de ainda não corresponder ao número total de atracações registradas para o Porto do Rio de Janeiro. Com relação ao procedimento de troca da água de lastro em alto mar, foi possível observar que isso ocorreu sempre nos casos dos navios que vinham de portos no exterior, e também em diversas ocasiões em navios que vinham de portos nacionais, apesar de não ser um procedimento obrigatório, salvo exceções. Os volumes totais de deslastro obtidos pelos diferentes métodos foram em torno de 870.000 m3, pouco mais de 2 milhões de m3 e 4 milhões de m3, o primeiro calculado a partir dos formulários e os dois seguintes estimados por meio da utilização da planilha, sendo o primeiro destes sem a inclusão das embarcações que se destinavam aos terminais privativos e o segundo incluindo as mesmas. Apesar de os valores não coincidirem, as análises decorrentes dos dados obtidos tanto a partir dos formulários quanto do despacho das embarcações, utilizados no segundo método com a inclusão das embarcações atracadas junto aos terminais privativos, mostraram-se coerentes e proporcionalmente semelhantes. Com a utilização do método do cálculo do deslastro estimado, o valor de deslastro obtido foi intermediário: 3.321.054 t e 1.649.459 t de lastro tomado no porto. Os dados levantados e analisados neste estudo podem servir de base para a confecção de um plano de gerenciamento da água de lastro no Porto do Rio de Janeiro, em complemento aos planos já existentes e obrigatórios utilizados na gestão dos navios. / The transference of non indigenous species in fresh, estuarine and saltwater ecosystems around the world is part of the reality. Although different mechanisms of transference are recognized, varying in space and time, ballast water global movement is the most important one. The aim of this study is to characterize Rio de Janeiro Port according to ballast water discharges. This assessment was done from two methods: the Ballast Water Reporting Forms (BWRF) and ballast water estimates from port recorders, a system developed to GloBallast Program (GloBallast method), aiming to calculate and estimate ballast water discharges upon reporting forms information or upon shipping information. Another estimating formula, proposed recently in national scientific literature, was used as well. Besides discharges information, others surveys were done, as well as frequent navigation rotes, the compliance with mid-oceanic ballast water exchanged or any ballast water treatment on board. A survey of Guanabara bay environmental conditions was proceeded, once Rio de Janeiro Port is situated in the west coast of this bay, in this assessment, non indigenous species registered in Rio de Janeiro coast, specially in Guanabara Bay were listed. The first conclusion that is possible to take, when comparing this study and former ones, is that BWRF information, in terms of quality, are better, despite the fact that the number of it still low. In terms of ballast water exchange, it was found out that it was true for all ships which came from international ports, as well as in some situations that ships werent forced to do it, as in domestic navigation, when mid water exchange is not mandatory, with few exceptions. Total discharged observed were: around 870.000 m3, almost 2 millions m3 and 4 millions m3, in the first case the result was obtained from reporting forms and the two others were estimated from GloBallast method, without and with ships which operated in private terminals (all ships). Results were, in general terms, coherent, when comparing the first method with the second one with all ships, although volumes obtained are quite different.Results obtained from brazilian estimating formula were intermediated, around 3 millions for deballast considering all ships and 1.650.000 t for ballast. The information of this study can be used as a basis for the ballast water plan of Rio de Janeiro Port, an important tool to be developed and to be used with ships ballast water plan, mandatory in Brazil, in order to avoid non indigenous species introduction.