Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Dasyphyllum brasiliense has two sexual systems: monoecious and gynodioecious, being the studied population characterized as gynodioecy, constituted by complete and pistilated individuals. The evolution of this system depends on the influence of the medium on the morphology and biology of the different floral types. Studies that unite these areas are extremely important in understanding the evolution of gynodioecy. In this way, the objective of this work was to compare the floral morphology, the development of stamens / staminodes and ecological aspects in a population of the species. The different individuals have clear differences in flower size and morphology. Floral pieces are larger in whole individuals except stigma, which has larger lobes, in addition to containing more trichomes and a wider degree of aperture. The anthers of complete flowers have common development for the family and the abortion in the other morph occurs during the development of the parietal layers, what establishes these individuals like pistillates. The complete individuals have a greater diversity of floral visitors, but the species that participates most in pollination in both is Apis melifera. Through these data and phenology, which shows a higher percentage of phenophases in complete individuals in the population, it can be thought that these have a greater advantage over the others, but the pistillates individuals occur in greater numbers in the population, a fact that must have relation with the high predation of the seeds, probably due to attractiveness such as greater floral size and presence of pollen grains as food resources. This predation is part of the evolutionary process, allowing the population control, in order to keep the individuals pistillates. Thus, the theory of resource allocation can be established in the evolutionary process of the species. / Dasyphyllum brasiliense possui dois sistemas sexuais: monoico e ginodioico, sendo a população estudada caracterizada como ginodioica, constituída por indivíduos completos e pistilados. A evolução desse sistema depende da influencia do meio sobre a morfologia e biologia dos diferentes tipos florais. Estudos que unam estas áreas são extremamente importantes no entendimento da evolução da ginodioicia. Desta forma, este trabalho teve por objetivo comparar a morfologia floral, o desenvolvimento dos estames/estaminódios e aspectos ecológicos em uma população da espécie. Os diferentes indivíduos possuem claras diferenças de tamanho e morfologia das flores. As peças florais são maiores nos indivíduos completos, exceto ao estigma, que possui lobos maiores, além de conter mais tricomas e um grau de abertura mais amplo. As anteras de flores perfeitas possuem desenvolvimento comum para a família e o abortamento no outro morfo ocorre durante o desenvolvimento das camadas parietais, o que estabelece estes indivíduos como pistilados. Os indivíduos completos tem maior diversidade de visitantes florais, porém a espécie que mais participa da polinização em ambos é Apis melifera. Através destes dados e da fenologia, que mostra maior percentagem de fenofases em indivíduos completos na população, pode ser pensado que estes têm maior vantagem sobre os demais, porém os indivíduos pistilados ocorrem em maior número na população, fato que deve ter relação com a alta predação das sementes, provavelmente devido a atrativos como maior tamanho floral e presença de grãos de pólen como recurso alimentar. Esta predação faz parte do processo evolutivo, permitindo o controle populacional, de forma a manter os indivíduos pistilados. Sendo assim a teoria da alocação de recursos pode se estabelecer no processo evolutivo da espécie.

Orientador: Rodrigo Egydio Barreto / Resumo: Processos ecológicos como competição e predação tem o potencial de regular populações, influenciando no funcionamento do ecossistema por intermédio da partição de recursos e perda de espécies. A adição de espécies exóticas em teias tróficas podem alterar esses processos ecológicos e provocar efeitos em cascata. Em um estudo pioneiro, avaliamos por uma perspectiva multidisciplinar, os impactos da introdução de uma espécie de siri asiática na costa oeste do Atlântico. Para isso, aspectos populacionais, ecológicos, fisiológicos e comportamentais foram avaliados em ambiente natural e através de experimentação em laboratório. Nossos resultados revelaram que a espécie de siri invasora Charybdis hellerii está estabelecida na litoral do estado de São Paulo, é um competidor vigoroso, disputando recursos com seis espécies de decápodes nativos, e um predador eficiente, de hábito onívoro, que pode elevar a pressão predatória sobre quatro grupos de presas, três consideradas ‘engenheiros do ecossistema’. As análises comportamental e fisiológica revelaram ainda que a espécie invasora e a nativa Cronius ruber são mais ativas, realizam mais interações comportamentais intra e interespecífica, tendem a dominar a região do entremarés inferior em costões rochosos e que ambas disputam diretamente as mesmas tocas e os mesmos alimentos quando estão no mesmo ambiente. Dessa forma, o aumento populacional da espécie invasora pode elevar a pressão competitiva sobre C. ruber, aumentando também a chance d... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Ecological processes, such as predation and competition, have the potential to regulate populations, influencing the functioning of the ecosystem through resources partition and loss of species. The addition of alien species into food webs may change these ecological processes and cause cascading effects. In a pioneering study, the impact of the introduction of a species of Asian crab on the Atlantic west coast was evaluated by a multidisciplinary perspective. For this, population, ecological, physiological, and behavioral aspects were evaluated in natural environment and in laboratory experimentation. The results revealed that the species of invasive crab Charybdis hellerii is established on the coast of São Paulo State. This species is a vigorous competitor, competing for resources with six decapod native species, and an efficient predator with omnivorous habit, which can raise the predatory pressure on four prey groups, three of them considered 'ecosystem engineers'. Behavioral and physiological analysis also showed that invasive species and native Cronius ruber are more active, performing more intra and interspecific behavioral interactions. These species tend to dominate the region of the lower intertidal on rocky shores and both compete directly for the same burrow and food when they are in the same environment. Thus, the population growth of invasive species may increase the competitive pressure on C. ruber, also increasing the risk of competitive exclusion. If this ex... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O comportamento espacial dos indivíduos é um componente chave para se entender a dinâmica de população dos organismos e esclarecer o potencial de migração e dispersão das espécies. Vários fatores afetam a atividade de locomoção de moluscos terrestres, como temperatura, luz, umidade, época do ano, tamanho da concha, sexo, estratégia reprodutiva, idade, densidade de coespecíficos e disponibilidade de alimento. Um dos métodos usados para estudar deslocamento de gastrópodes terrestres é o de marcação-recaptura. Gastrópodes terrestres se prestam a este tipo de estudo por causa de (1) seu reduzido tamanho, (2) fácil manejo, (3) fácil captura e (4) pequenas distâncias de deslocamento e, consequentemente, reduzidas áreas de vida. Estes organismos servem como modelo para o estudo de ecologia espacial e dispersão. Estudos de população, investigando o uso do espaço, a distribuição espacial, a densidade populacional e a área de vida são escassos para moluscos terrestres e ainda mais raros em áreas naturais tropicais. Nosso objeto de estudo é Hypselartemon contusulus (Férussac, 1827), um molusco terrestre carnívoro, da família Streptaxidae, muito abundante na serrapilheira, em trechos planos de mata secundária na Trilha da Parnaioca, Ilha Grande, Rio de Janeiro. A espécie é endêmica para o estado do Rio de Janeiro. Seu tamanho é de até 7,2 mm de altura, apresentando 6 a 7 voltas. Neste trabalho estudamos as variáveis temperatura ambiente, temperatura do solo, umidade do ar, luminosidade, profundidade do folhiço, tamanho do animal, densidade de co-específicos e densidade de presas, relacionando estes dados ecológicos ao deslocamento observado em Hypselartemon contusulus. Uma das hipóteses de trabalho é que estas variáveis afetam seu deslocamento. O trabalho foi realizado na Ilha Grande, situada ao sul do Estado do Rio de Janeiro, no município de Angra dos Reis. Os animais foram capturados e marcados com um código individual pintado na concha com corretor ortográfico líquido e caneta nanquim. As distâncias de deslocamento, em cm, foram registradas medindo-se as distâncias entre marcadores subsequentes. Os resultados encontrados indicam que o método utilizado é eficaz para marcar individualmente Hypselartemon contusulus em estudos de médio prazo (até nove meses). Sugerimos o uso deste método de marcação para estudos com gastrópodes terrestres ameaçados de extinção, como algumas espécies das famílias Bulimulidae, Megalobulimidae, Streptaxidae e Strophocheilidae. Hypselartemon contusulus não mantém uma distância mínima de seus vizinhos, é ativo ao longo de todo o ano e ao longo do dia, demonstrando atividade de locomoção e predação. Não foram encontrados animais abrigados sob pedra ou madeira morta. Não foram observados locais de atividade em oposição a lugares de repouso/abrigo. Beckianum beckianum (Pfeiffer, 1846) foi a presa preferencial. A densidade populacional variou de 0,57 a 1,2 indivíduos/m2 entre as campanhas de coleta. A espécie desloca-se, em média, 26,57 17,07 cm/24h, na Trilha da Parnaioca, Ilha Grande. A área de vida de H. contusulus é pequena, sendo de, no máximo, 0,48 m2 em três dias e 3,64 m2 em 79 dias. O deslocamento da espécie variou ao longo do ano, mas esta variação não é afetada pelas variáveis ecológicas estudadas. Este é, portanto, um comportamento plástico em H. contusulus e, provavelmente, controlado por fatores endógenos. / Spatial behavior of individuals is a key component to understanding and clarify migration and dispersion potential of species. Many factors affect locomotory activity of land mollusks, like temperature, light, humidity, period of the year, shell size, sex, reproductive strategy, age, co-specific density and food quantity. The mark-recapture method is used to study displacement of land snails. Land snails lend themselves to this kind of study because of their small size, easy handling, easy capture and small displacement distances and, consequently, small home ranges. These organisms serve as model to study spatial ecology and dispersion. Studies on population, concerning spatial behavior and distribution, population density and home range are rare for land snails and even rariest in natural tropical areas. Our study object is Hypselartemon contusulus (Férussac, 1827), a carnivorous land snail, family Streptaxidae, very common in leaf litter, in plane parts of secondary forest in the Trail of the Parnaioca, Ilha Grande, Rio de Janeiro. The species is endemic to Rio de Janeiro state. His size is 7.2 mm height, in maximum, showing six to seven whorls. In this work, we studied the environment variables temperature, soil temperature, air humidity, luminosity, leaf litter depth, shell size, co-specific density and prey density, connecting these ecologic data to the displacement observed to H. contusulus. The research hypothesis is that these variables affect its displacement. The work was carried out in Ilha Grande, south of the state of Rio de Janeiro, in the Angra dos Reis municipality. The animals were captured and marked with an individual code painted in the shell with orthographic liquid corrector and nankeen ink. The displacement distances, in cm, were recorded measuring the distances between subsequent markers. The results indicate that the used method is effective to mark individually H. contusulus in intermediate-term studies (until nine months). We suggest the use of this mark method to studies about land threatened land snailst, like some species of the families Bulimulidae, Megalobulimidae, Streptaxidae and Strophocheilidae. Hypselartemon contusulus does not maintain a minimum distance from its neighbours. The species is active during all the day and all year, showing locomotory activity and predation. Animals were not found sheltered under rock or dead wood. Sites of activity in opposition of sites of resting were not observed. Beckianum beckianum (Pfeiffer, 1846) was the preferential prey. Population density varied from 0.57 to 1.2 individuals/m2 between sampling episodes. The species move, in media, 26.57 17.07 cm/24h, in the Trail of the Parnaioca, Ilha Grande. Home range of H. contusulus is small and does not exceed 0.48 m2, in three days and 3.64 m2 in 79 days. Displacement varied during the year, but this variation is not affected by the ecological variables. This is a plastic behavior in H. contusulus and, probably, controlled by endogenous factors.

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / As comunidades marinhas são afetadas por diversos fatores, que dentro do contexto de estrutura trófica, podem ser divididos em forças bottom-up (forças ascendentes), como por exemplo, a disponibilidade de nutrientes, e forças top-down (forças descendentes), como por exemplo, a predação. Além de modificações na estrutura das comunidades e populações de organismos, essas forças podem influenciar a produção de metabólitos secundários pelos organismos. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o efeito das perturbações ambientais geradas pelas manipulações separadas e interativas de exclusão de macropredadores e enriquecimento com nutrientes sobre a estrutura e sobre as respostas metabólicas de comunidades marinhas incrustantes de substratos artificiais no costão rochoso de Biscaia, Baía da Ilha Grande, RJ. O desenho experimental utilizou blocos de concreto como substrato artificial, os quais foram espalhados aleatoriamente na região de infralitoral do costão rochoso. O experimento compreendeu o uso de blocos Controle (ausência de manipulação) e quatro tratamentos, todos com cinco réplicas cada. Os tratamentos foram: tratamento Exclusão de predação (gaiola contra a ação de macropredadores), tratamento Nutriente (sacos de fertilizante de liberação lenta), tratamento Nutriente + exclusão de predação (gaiola contra ação de macropredadores e sacos de fertilizante de liberação lenta) e o tratamento Controle de artefatos (gaiola semifechada para avaliar geração de artefatos). Uma área de 15 x 15 cm do bloco foi monitorada a cada 20 dias, totalizando dez medições. Foram utilizados métodos de monitoramento visual e digital de porcentagem de cobertura por espécie. O enriquecimento com nutrientes foi avaliado através de medições da concentração dos nutrientes Ortofosfato, Nitrato, Nitrito e Amônio na água do entorno do bloco. Para analisar os possíveis artefatos foi realizado experimento de fluxo de água (método Clod card) e a luminosidade dentro das gaiolas foi medida. Os dados demonstraram modificações na estrutura das comunidades bentônicas incrustantes dos substratos artificiais devido às manipulações realizadas, ou seja, pelo enriquecimento com nutrientes, pela exclusão de predação e pela interação entre os dois fatores (Nutriente + exclusão de predação). Além disso, diferenças metabólicas foram detectadas nas substâncias extraídas dos organismos dos diferentes tratamentos do experimento. Esses resultados indicam a existência de controle top-down e bottom-up sobre a comunidade bentônica do local. / Marine communities can be affected by many factors. Within the context of trophic structure, these factors can be divided into bottom-up forces, such as nutrient availability, and top-down forces, for example, predation. In addition to changes in the structure of communities and populations of organisms, these forces can influence the production of secondary metabolites. This study aimed to evaluate the effect of environmental perturbations generated by separate and interactive manipulations of macropredators exclusion and nutrient enrichment on the communitys structure and the metabolic responses of marine fouling communities of artificial substrates in Biscaia rocky shores, Ilha Grande Bay, RJ. The experimental design used concrete blocks as artificial substrate. The blocks were randomly scattered in the sub tidal region of the rocky shore. The experiment involved the use of Control blocks (no manipulation) and four treatments with five replicates each. The treatments were: Predator Exclusion treatment (cages excluding macropredators), Nutrient treatment (packs with slow-releasing fertilizer), Nutrient + predator exclusion treatment (cage excluding macropredators and packs with slow-releasing fertilizer), and Artifacts control treatment (semi-closed cage to assess artifacts effects). An area of 15 x 15 cm of each block was monitored every 20 days, totaling ten measurements. Visual and digital species percentage coverage methods were used. To assess nutrient water enrichment, we measured concentration of nutrients (orthophosphate, nitrate, nitrite and ammonium) in the water. To evaluate possible cages experimental artifacts, a water flow test (Clod card method) was performed, and luminosity inside the cages was measured. Data demonstrated changes in the structure of fouling communities on artificial substrates due to the manipulations performed, i.e., the nutrient enrichment, predation exclusion and the interaction between these two factors (Nutrient + predator exclusion). Moreover, differences were observed in substances extracted from organisms in different treatments of the experiment. These results indicate the existence of top-down and bottom-up controls on the benthic community of this site.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Bromeliaceae é uma família vegetal com distribuição essencialmente neotropical frequentemente utilizada em estudos ecológicos devido às suas características de armazenar água livre, sustentar uma biota própria, apresentar tamanho relativamente reduzido e ter fácil replicabilidade por serem abundantes. Estas características conferem às bromélias o status de microcosmos natural e, dentro do ambiente bromelícola as espécies também interagem entre si. Anuros são habitantes comumente encontrados em bromélias sendo que algumas espécies têm estreita relação com estes vegetais ao ponto de passarem todo seu ciclo de vida associados a bromélias. Na presente tese foram estudados distintos organismos que habitam bromélias (e.g. ostracodas, protozoários, helmintos e artrópodes em geral) com ênfase em anuros do gênero Scinax (Hylidae). Foi realizado um experimento controlado em casa de vegetação para testar diferentes aspectos da relação entre anuros e bromélias usando como modelo S. perpusillus e Neoregelia sp. Foram também realizados estudos de campo em três unidades de conservação do estado do Rio de Janeiro, a saber: Monumento Natural do Morro da Urca e Pão-de-Açúcar; Parque Estadual da Serra da Tiririca; e Parque Nacional da Serra dos Órgãos onde, respectivamente, ocorrem os anuros S. perpusillus, S. littoreus e S. v-signatus. A tese está dividida em seis capítulos que abordam diferentes interações interespecíficas como predação, parasitismo, foresia e mutualismo. / Bromeliaceae is a plant family with neotropical distribution often used in ecological studies due to its characteristics of storing free water, maintains a self-biota, has a reduced size and have easy replicability. These features give the status to bromeliad of natural microcosm and, within the bromelicolous environment, the species also interact among themselves. Treefrogs are commonly found in bromeliads and some species is closely related to these plants spending all their life cycle associated with bromeliads. In this thesis different organisms inhabiting bromeliads were studied (e.g. ostracods, protozoa, helminths and arthropods in general) with emphasis on treefrogs of the genus Scinax (Hylidae). A controlled greenhouse experiment to test different aspects of the relationship between treefrogs and bromeliads was performed using as a model S. perpusillus and Neoregelia sp. We also performed field work in three protected areas in the state of Rio de Janeiro: Natural Monument of Morro da Urca and Sugar-Loaf, State Park of Serra da Tiririca, and National Park of Serra dos Órgãos where, respectively, occur the treefrogs S. perpusillus, S. littoreus, and S. v- signatus. The thesis is divided into six chapters that address different interspecific interactions such as predation, parasitism, phoresy, and mutualism.

A Lagoa Mangueira é uma extensa lagoa rasa subtropical localizada no sul do estado do Rio Grande do Sul, Brasil. É um ambiente que varia de oligo à mesotrófico, com extensa área litoral colonizada por macrófitas aquáticas, fornecendo grande área de substrato para o desenvolvimento da comunidade aderida. A parte sul da lagoa é caracterizada pela alta transparência e alto pH, e a parte norte é mais rasa com alta concentração de ácidos húmicos devido a interação com banhado. Devido sua forma e posição geográfica a lagoa sofre constante ação dos ventos de direção NE, com mudanças para o quadrante SE-SO durante as frentes frias. O vento neste ambiente é um fator regulador da hidrodinâmica, afetando espacial e temporalmente as comunidades aquáticas (fitoplâncton, zooplâncton, e peixes), podendo ser considerado um distúrbio constante no ambiente. Entretanto, ainda há uma lacuna quanto à contribuição das algas epifíticas para a teia trófica, bem como a resposta dessa comunidade à hidrodinâmica. O Capítulo 1 apresenta um estudo que testou se as diatomáceas epifíticas respondem a heterogeneidade espacial da lagoa durante dois verões em três pontos distantes (Norte, Centro e Sul). Verificou-se que as diatomáceas exibem um gradiente longitudinal NS e a área central assume características semelhantes aos pontos Norte e Sul dependendo da dinâmica do vento. No Capítulo 2, foi avaliada a sucessão das algas epifíticas no Sul da lagoa, durante 60 dias no verão de 2012, para investigar os fatores reguladores do desenvolvimento da comunidade in situ, considerando o zooplâncton como potencial predador. O estudo evidenciou que a fase avançada da sucessão foi dominada por diatomáceas fortemente aderidas e adaptadas às altas médias da velocidade do vento (±15 m s-1). O epifíton mostrou-se uma grande fonte de produtividade primária para a teia trófica e fortes correlações provaram que a comunidade sustentou o controle bottom-up da comunidade zooplanctônica. O Capítulo 3 descreve o estudo que testou a resposta do epifíton à dinâmica do vento (velocidade e direção) durante frentes frias (inverno de 2013) em três situações diferentes: comunidade natural, sucessão em um banco de macrófitas e um mesocosmo (protegido da ação do vento). O epifíton revelou-se resiliente, uma vez que o vento favoreceu a colonização e estabilização, recuperando-se rapidamente após o distúrbio. O mesocosmo diminuiu a ação do vento atrasando a deposição das células metafíticas para início da colonização e a sucessão só começou após um grande distúrbio (vento 10 m s-1) que nivelou a água do mesocosmo e a água circundante. Dominância de diatomáceas foi registrada em todos os experimentos. As diversidades das comunidades de todos os experimentos responderam à dinâmica do vento, sendo mais baixas quando a velocidade do vento excedeu a média encontrada para o período (5 m s -1). / Mangueira Lake is a large shallow subtropical lake located in the Southern Rio Grande do Sul State, Brazil. The lake ranges from oligo to -mesotrophic conditions and presents a large littoral zone covered by macrophytes, providing large area for attached community development. The southern area of the lake is characterized by high transparency and high pH and the northern area is shallower with high concentration of humic acids because of its interaction with the wetland. Due to its shape and geographic position, the lake undergoes constant wind action from NE direction and from SE‒SW during cold-fronts. The wind regulates the hydrodynamics in this environment affecting spatial and temporally the aquatic communities (phytoplankton, zooplankton and fishes), and can be considered a constant disturbance. However, epiphytic algae contribution for food-web, as well as their responses to hydrodynamics, are still a lack. Chapter 1 presents a study in which we tested if epiphytic diatoms respond to the lake spatial heterogeneity during two summers in three distant sites (North, Center and South). As a result we noted that diatoms exhibited a longitudinal gradient from NS whereas the center area assumes characteristics similar to both North and South areas depending on wind dynamics. In Chapter 2, we investigated epiphyton succession during 60 days in southern part of the lake in the summer of 2012, aiming to describe the driving factors of the community development in situ, considering zooplankton as a potential grazer. The study highlighted that the advanced phase of succession was dominated by tightly attached diatoms adapted to high wind mean velocity (±15 m s-1). We also showed that epiphyton was great source of primary production for the food-web and strong correlations proved that the community is handling zooplankton bottom-up control. Chapter 3 describes a study that tested the response of the epiphyton to the wind dynamics (velocity and direction) during cold-fronts (2013 Winter) in three different situations: natural community, succession in a macrophyte bank and in an enclosure (protected from the wind). As a result, epiphyton revealed to be resilient once wind favored colonization and stabilization, rapidly recovering after disturbance. The enclosure acted buffering wind forces delaying succession derived by settlement of metaphytic cells and the succession only started after a huge disturbance (wind 10 m s-1) which leveled the enclosure water and the lake water. Dominance of diatoms was registered in all experiments. The communities‟ diversities responded to wind dynamics, whereas all experiments showed lower diversities when wind velocity exceeded the system‟s means (5 m s-1).

abstract: A functioning food web is the basis of a functioning community and ecosystem. Thus, it is important to understand the dynamics that control species behaviors and interactions. Alterations to the fundamental dynamics can prove detrimental to the future success of our environment. Research and analysis focus on the global dynamics involved in intraguild predation (IGP), a three species subsystem involving both competition and predation. A mathematical model is derived using differential equations based on pre-existing models to accurately predict species behavior. Analyses provide sufficient conditions for species persistence and extinction that can be used to explain global dynamics. Dynamics are compared for two separate models, one involving a specialist predator and the second involving a generalist predator, where systems involving a specialist predator are prone to unstable dynamics. Analyses have implications in biological conservation tactics including various methods of prevention and preservation. Simulations are used to compare dynamics between models involving continuous time and those involving discrete time. Furthermore, we derive a semi-discrete model that utilizes both continuous and discrete time series dynamics. Simulations imply that Holling's Type III functional response controls the potential for three species persistence. Complicated dynamics govern the IGP subsystem involving the white-footed mouse, gypsy moth, and oak, and they ultimately cause the synchronized defoliation of forests across the Northeastern United States. Acorn mast seasons occur every 4-5 years, and they occur simultaneously across a vast geographic region due to universal cues. Research confirms that synchronization can be transferred across trophic levels to explain how this IGP system ultimately leads to gypsy moth outbreaks. Geographically referenced data is used to track and slow the spread of gypsy moths further into the United States. Geographic Information Systems (GIS) are used to create visual, readily accessible, displays of trap records, defoliation frequency, and susceptible forest stands. Mathematical models can be used to explain both changes in population densities and geographic movement. Analyses utilizing GIS softwares offer a different, but promising, way of approaching the vast topic of conservation biology. Simulations and maps are produced that can predict the effects of conservation efforts. / Dissertation/Thesis / M.S. Applied Biological Sciences 2012

A Lagoa Mangueira é uma extensa lagoa rasa subtropical localizada no sul do estado do Rio Grande do Sul, Brasil. É um ambiente que varia de oligo à mesotrófico, com extensa área litoral colonizada por macrófitas aquáticas, fornecendo grande área de substrato para o desenvolvimento da comunidade aderida. A parte sul da lagoa é caracterizada pela alta transparência e alto pH, e a parte norte é mais rasa com alta concentração de ácidos húmicos devido a interação com banhado. Devido sua forma e posição geográfica a lagoa sofre constante ação dos ventos de direção NE, com mudanças para o quadrante SE-SO durante as frentes frias. O vento neste ambiente é um fator regulador da hidrodinâmica, afetando espacial e temporalmente as comunidades aquáticas (fitoplâncton, zooplâncton, e peixes), podendo ser considerado um distúrbio constante no ambiente. Entretanto, ainda há uma lacuna quanto à contribuição das algas epifíticas para a teia trófica, bem como a resposta dessa comunidade à hidrodinâmica. O Capítulo 1 apresenta um estudo que testou se as diatomáceas epifíticas respondem a heterogeneidade espacial da lagoa durante dois verões em três pontos distantes (Norte, Centro e Sul). Verificou-se que as diatomáceas exibem um gradiente longitudinal NS e a área central assume características semelhantes aos pontos Norte e Sul dependendo da dinâmica do vento. No Capítulo 2, foi avaliada a sucessão das algas epifíticas no Sul da lagoa, durante 60 dias no verão de 2012, para investigar os fatores reguladores do desenvolvimento da comunidade in situ, considerando o zooplâncton como potencial predador. O estudo evidenciou que a fase avançada da sucessão foi dominada por diatomáceas fortemente aderidas e adaptadas às altas médias da velocidade do vento (±15 m s-1). O epifíton mostrou-se uma grande fonte de produtividade primária para a teia trófica e fortes correlações provaram que a comunidade sustentou o controle bottom-up da comunidade zooplanctônica. O Capítulo 3 descreve o estudo que testou a resposta do epifíton à dinâmica do vento (velocidade e direção) durante frentes frias (inverno de 2013) em três situações diferentes: comunidade natural, sucessão em um banco de macrófitas e um mesocosmo (protegido da ação do vento). O epifíton revelou-se resiliente, uma vez que o vento favoreceu a colonização e estabilização, recuperando-se rapidamente após o distúrbio. O mesocosmo diminuiu a ação do vento atrasando a deposição das células metafíticas para início da colonização e a sucessão só começou após um grande distúrbio (vento 10 m s-1) que nivelou a água do mesocosmo e a água circundante. Dominância de diatomáceas foi registrada em todos os experimentos. As diversidades das comunidades de todos os experimentos responderam à dinâmica do vento, sendo mais baixas quando a velocidade do vento excedeu a média encontrada para o período (5 m s -1). / Mangueira Lake is a large shallow subtropical lake located in the Southern Rio Grande do Sul State, Brazil. The lake ranges from oligo to -mesotrophic conditions and presents a large littoral zone covered by macrophytes, providing large area for attached community development. The southern area of the lake is characterized by high transparency and high pH and the northern area is shallower with high concentration of humic acids because of its interaction with the wetland. Due to its shape and geographic position, the lake undergoes constant wind action from NE direction and from SE‒SW during cold-fronts. The wind regulates the hydrodynamics in this environment affecting spatial and temporally the aquatic communities (phytoplankton, zooplankton and fishes), and can be considered a constant disturbance. However, epiphytic algae contribution for food-web, as well as their responses to hydrodynamics, are still a lack. Chapter 1 presents a study in which we tested if epiphytic diatoms respond to the lake spatial heterogeneity during two summers in three distant sites (North, Center and South). As a result we noted that diatoms exhibited a longitudinal gradient from NS whereas the center area assumes characteristics similar to both North and South areas depending on wind dynamics. In Chapter 2, we investigated epiphyton succession during 60 days in southern part of the lake in the summer of 2012, aiming to describe the driving factors of the community development in situ, considering zooplankton as a potential grazer. The study highlighted that the advanced phase of succession was dominated by tightly attached diatoms adapted to high wind mean velocity (±15 m s-1). We also showed that epiphyton was great source of primary production for the food-web and strong correlations proved that the community is handling zooplankton bottom-up control. Chapter 3 describes a study that tested the response of the epiphyton to the wind dynamics (velocity and direction) during cold-fronts (2013 Winter) in three different situations: natural community, succession in a macrophyte bank and in an enclosure (protected from the wind). As a result, epiphyton revealed to be resilient once wind favored colonization and stabilization, rapidly recovering after disturbance. The enclosure acted buffering wind forces delaying succession derived by settlement of metaphytic cells and the succession only started after a huge disturbance (wind 10 m s-1) which leveled the enclosure water and the lake water. Dominance of diatoms was registered in all experiments. The communities‟ diversities responded to wind dynamics, whereas all experiments showed lower diversities when wind velocity exceeded the system‟s means (5 m s-1).

A estrutura de comunidades em poças tem sido explicada por competição de recursos, predação e permanência da água. No presente estudo, eu avaliei o efeito do gradiente predação-hidroperíodo sobre a riqueza de espécies e composição de guildas de girinos em poças, e também a co-ocorrência das espécies, testando a existência de padrões segregados que podem ser atribuídos as interações competitivas. O estudo foi realizado no município de Caçapava do Sul, Rio Grande do Sul, sul do Brasil. Eu amostrei girinos e predadores invertebrados em 38 poças, com diferentes tamanhos e graus de permanência. As coletas foram realizadas em duas estações: na primavera de 2007 (novembro) e no verão de 2008 (janeiro). Eu medi a área e a profundidade das poças em cada evento de coleta e registrei a riqueza da vegetação aquática e das margens, assim como a abundância e riqueza de predadores. Eu classifiquei as espécies em guildas baseadas em oito características eco-morfológicas. As espécies foram agrupadas através de ligação completa, usando o coeficiente de Gower. Eu analisei a relação da riqueza de girinos com as variáveis ambientais através de regressão múltipla, e usei Análise de Correspondência Canônica para relacionar a composição das guildas com os descritores ambientais. A co-ocorrência dos girinos foi analisada através de três algoritmos de modelo nulo: linhas e colunas fixas, linhas fixas e colunas proporcionais descartando-se matrizes degeneradas, linhas fixas e colunas proporcionais incluindo matrizes degeneradas. Nove matrizes de presença ausência foram testadas: ocorrências totais (primavera e verão) do conjunto total de espécies, e distinguindo as espécies em duas guildas (bentônicos e nectônicos), e ocorrências de primavera e verão para o conjunto total e as duas guildas. Das 38 poças com água na primavera, somente 22 permaneceram com água na amostragem de verão. Ao todo 10852 indivíduos de 21 espécies foram coletados. As espécies foram classificadas em sete guildas: suspensor-raspador (Sr), nectônicos (N), suspensor-filtrador (Sf), bentônicos com ninho de espuma, com e sem agregação (BI e BII), e bentônicos sem ninho de espuma com olhos dorsais ou laterais (BIII e BIV). A riqueza de espécies cresceu com a abundância de predadores, que foi a única variável explanatória relacionada a mesma. A composição das guildas foi explicada pela abundância de predadores e a profundidade média registrada na primavera. A co-ocorrência dos girinos mostrou padrões segregados para 14 dos 25 modelos testados. A maioria dos modelos com matrizes degeneradas rejeitou a hipótese nula. Os modelos com linhas e colunas fixas, e com as linhas fixas, colunas proporcionais e sem matrizes degeneradas mostraram muitos resultados similares. A segregação também foi influenciada pela combinação de espécies e estação consideradas. Em geral, para o conjunto total de espécies a coocorrência foi aleatória, para os bentônicos foi segregada para as ocorrências totais e de primavera, para os nectônicos apenas no verão. Os resultados das análises de gradiente e co-ocorrência sugerem que girinos são regulados pelos predadores que filtram a composição das guildas e podem reduzir a competição. Para girinos bentônicos, que ocupam poças com baixa abundância de predadores, competição pode ser um fator de estruturação importante. / The community structure of pond systems has been shown to be affected by resource competition, predation and permanency. Here, I evaluated the effect of the permanency-predation gradient in ponds on species richness and guild composition of tadpoles, and accessed the co-occurrence, searching segregated patterns that could be attributed to competitive interactions. The study was carried out Caçapava do Sul, Rio Grande do Sul state, southern Brazil. I sampled tadpoles and invertebrate predators in 38 ponds, with distinct sizes and permanency degrees. The collections were carried out twice: in spring 2007 (November) and summer, 2008 (January). I measured area and depth at each pond in each collection event, and recorded richness of aquatic and bank vegetation, and abundance and richness of predators. I conducted a guild classification of the species pool based on eight variables related to morphological and ecological features. Species were grouped through complete linkage agglomerative clustering method, using Gower coefficient. I evaluated the relation of tadpole richness with environmental variables using multiple regression, and Canonical Correspondence Analysis for guild composition. The tadpole co-occurrence was analyzed through three null models algorithm: fixed rows and columns; fixed rows, proportional columns, discharging degenerate matrices; and fixed rows, proportional columns, including degenerate matrices. Nine presence/absence matrices were tested: total occurrences (spring and summer) of the complete species pool, and distinguishing species of two tadpole guild (benthonic and nektonic), and spring and summer occurrence of total species pool and two guilds. Of the 38 ponds with water in the spring sampling, only 22 remained with water in the following summer sampling. A total of 10,852 individuals and 21 species of tadpoles were collected in the two sampling events. The species were classified into seven guilds: suspension-rasper (Sr), nektonics (N), suspension-feeder (Sf), benthonics with foam nests with and without school behavior (BI and BII), and benthonics without foam nests with lateral and dorsal eyes (BIII and BIV). Species richness increased with abundance of predators, which was the only explanatory variable related to it. Guild composition was explained by abundance of predators and mean depth recorded in spring, which was correlated with maximal depth. The tadpole co-occurrence showed a segregated pattern for 14 of the 25 tested models. Most models with degenerate matrices rejected the null hypothesis. The models with row and columns fixed, and row fixed, column proportional without degenerate matrices showed more similar results. Segregation was also influenced by the combination of species dataset and the season considered. In general, for the total species pool the co-occurrence was random, for benthonic species was segregated for the total and spring occurrences, and for nektonic in summer. The results of gradient and co-occurrence analysis suggest that tadpoles are regulated by predators that filter guild composition and could reduce competition. For benthonic species, which inhabit ponds with lower abundance of predators, competition can be a major structuring constraint.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-03-14T13:26:00Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) FERREIRA_GFA_TESE.pdf: 3197214 bytes, checksum: ef2fd1d9047788591660941ef6518c89 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-14T13:26:00Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) FERREIRA_GFA_TESE.pdf: 3197214 bytes, checksum: ef2fd1d9047788591660941ef6518c89 (MD5) Previous issue date: 2016-07-28 / FACEPE / Dentre os diversos organismos com alto potencial invasor, as ascídias estão entre os mais prolíficos, pois apresentam características peculiares frente a outros organismos, tais como o fato de serem filtradoras suspensívoras, terem reprodução sexuada e assexuada, hábito incrustante, podendo aderir ao casco das embarcações ou serem transportadas na água de lastro das mesmas. Em especial, ascídias coloniais do gênero Didemnum são as que possuem maior potencial de invasibilidade, apresentando todas as características supracitadas. Dentre as espécies conhecidas, Didemnum psammatodes (Sluiter, 1895) é uma espécie criptogênica no litoral brasileiro, sendo pouco seletiva quanto ao substrato em que se fixa e, por isso, apresenta grande potencial de invasão, tendo sido registrada em todos os oceanos tropicais. Neste contexto, o presente trabalho foi dividido em três capítulos que abordaram experimentalmente questões relacionadas ao recrutamento, sucessão, susceptibilidade à predação e efeito de D. psammatodes sobre a comunidade incrustante. Todos os experimentos foram realizados na região portuária de Suape, no Município do Cabo de Santo Agostinho - PE. No primeiro capítulo, para descrever a variação temporal no recrutamento de D. psammatodes, mensalmente, durante um ano, foram submersas dez placas de PVC, horizontalmente, a 1,5 metros de profundidade. Após 15 dias, as placas foram removidas e o número de recrutas por placa foi registrado. Para avaliar a importância da predação na sobrevivência de recrutas, metade das placas foram protegidas contra predadores através de gaiolas e a outra metade foi sujeita à predação, sem gaiolas de exclusão. A predação apresentou efeito sobre o recrutamento de D. psammatodes em determinados meses, tendo demonstrado picos de recrutamento em fevereiro de 2014 (período mais seco) e reduzido a partir de março, terminando em junho de 2014. No segundo capítulo, foram utilizadas 24 placas de PVC sujeitas a três diferentes tratamentos: 8 protegidas contra predação por gaiolas fechadas, 8 com gaiolas abertas, permitindo o acesso de predadores e 8 sem gaiolas. Mensalmente, ao longo de um ano, as placas foram fotografadas para avaliação do efeito da predação sobre o processo de sucessão ecológica e a dominância de D. psammatodes. Apesar de a predação ser descrita como um fator fundamental para controlar o crescimento de espécies não nativas, no presente estudo, não há evidência de que predadores limitam a ocorrência ou a dominância de D. psammatodes. Entretanto, esta variável esteve negativamente relacionada com o regime de chuvas na região. A alta dominância da ascídia D.psammatodes. Apesar de a predação ser descrita como um fator fundamental para controlar o crescimento de espécies não nativas, no presente estudo, não há evidência de que predadores limitam a ocorrência ou a dominância de D. psammatodes. Entretanto, esta variável esteve negativamente relacionada com o regime de chuvas na região. A alta dominância da ascídia D. psammatodes e da cianofícea Trichodesmium erythraeum (Ehrenberg, 1830) aparentemente inibiu o crescimento de outros organismos na comunidade, resultando sempre em uma baixa diversidade. Para testar essa hipótese, no terceiro capítulo, foi avaliada a influência de D. psammatodes sobre a comunidade incrustante, através da remoção dessa ascídia. Neste experimento foram utilizadas dez placas das quais cinco foram manipuladas por seis meses. A cada 15 dias recrutas e colônias de D. psammatodes foram removidas dessas placas, enquanto que as 5 restantes não foram manipuladas. A alta capacidade de D. psammatodes de monopolizar recursos restringe a riqueza de espécies e, por isso, placas manipuladas foram mais ricas ao longo do estudo. A riqueza de espécies das placas controle só aumentaram após o desaparecimento das colônias de D. psammatodes em consequência das chuvas. Portanto, foi possível inferir que a ascídia colonial D. psammatodes é uma espécie que recruta durante o período do verão, tem potencial para reduzir a diversidade de comunidades incrustantes, sendo pouco suscetível à predação, pode ser limitada na competição com T. erythraeum e também controlada por eventos climáticos aparentemente associados à redução da salinidade. / Among a variety of organisms with high invasive potential, ascidians are between the most prolific ones because they present particular characteristics when compared to other organisms, such as the fact of being suspensive filter feeders, have sexual and asexual reproduction, remain firmly attached to substratum, and that’s how they can accrete to boat’s hulls or be transported in the ballast water. In particular, colonial ascidians of Didemnum genus are ones with the highest potential of invasiveness, presenting all characteristics mentioned above. Between the known species, Didemnum psammatodes (Sluiter, 1895) is a cryptogenic one from the Brazilian cost, being little selective according to the substratum where they may fix, and that is why they have grate potential of invasiveness and have been described in all tropical oceans. In this context, the present work was divided in three chapters which broach experimentally questions related to recruitment, susceptibility to predation and effect of D. psammatodes on fouling community. All experiments were accomplished at Suape harbour, in the city of Cabo de Santo Agostinho – PE. In first chapter, to describe a temporal variation in recruitment of D. psammatodes, ten PVC plates were immersed horizontally at 1.5 meters of depth, monthly along one year. After 15 days, the plates were removed and the number of individuals per plate was registered. To evaluate the importance of predation to the individual’s survival, half of plates were protected against the predators by cages and the other half was left to predation, without the exclusion cages. Predation showed effect on recruitment of D. psammatodes in months with the highest recruitment, showing peaks of recruitment in February 2014 (driest period) and had been reduced since/ March, finishing in June 2014. In the second chapter, were used 24 plates of PVC with three different treatments: 8 protected against predation with closed cages, 8 with opened cages allowing the access of predators and 8 without cages. Monthly, along a year, were taken photos of plates to evaluation of predation effect on the process of ecological succession and dominance of D. psammatodes. Despite predation is described as a fundamental factor to control the growth of nonnative species, in this study there’s no evidence that predators limit occurrence and dominance of D. psammatodes. However, these variables were negativelyrelated to the rainfall pattern in the region. The high dominance of ascidian D. psammatodes and algae cianoficea Trichodesmium erythraeum (Ehrenberg, 1830) apparently limited the growth of others community organisms, resulting always in a low diversity. To test this hypothesis, in the third chapter the influence of D. psammatodes on the encrusting community was evaluated through removal of ascidians D. psammatodes. In this experiment were used 10 plates of which 5 were manipulated for 6 months. Every 15 days individuals and colonies of D. psammatodes had been removed while the remaining plates were not manipulated. The high capacity of D. psammatodes of monopolizing resources restricts the species richness and that is why manipulated plates, even with removal of D. psammatodes were richer along the study. The control plates only increased the richness after the disappearance of D. psammatodes colonies in consequence of rainfalls. Therefore, is possible to say that colonial ascidian D. psammatodes is a recruit species during the summer months, has potential of reducing the diversity of encrusting communities being little susceptible to predation and they are controlled only for climatic events apparently associated to reduction of salinity.