Estimativas recentes mostram que as taxas atuais de extinção são muito maiores do que o indicado pelo registro fóssil, sendo as principais ameaças resultado da atividade humana. Como a crise da biodiversidade age em todas as escalas e não apresenta fronteiras políticas, a aplicação do arcabouço teórico da biogeografia da conservação e do planejamento sistemático para conservação se torna muito útil para a identificação de áreas com alto valor de conservação que sejam significativas em um contexto global, continental ou regional. Além da dimensão taxonômica, as dimensões funcional e filogenética da biodiversidade são componentes importantes para a conservação, e a sua perda implica não somente em perda de espécies, mas também na perda de funções ecossistêmicas e de trajetórias evolutivas. O objetivo desta tese foi avaliar como o impacto humano atual gerado pelo uso da terra, influencia padrões funcionais (relacionados ao risco de extinção, Capítulo 1) e filogenéticos (Capítulo 2) de distribuição, e como informações filogenéticas e de atributos podem ser utilizadas para informar priorização espacial pra conservação (Capítulo 3). Nos capítulos 1 e 2 encontrei que a influência do uso da terra sobre a biodiversidade não está restrita apenas às escalas mais locais e de paisagem, mas também já é perceptível em escalas geográficas amplas. Além disso, verifiquei que o uso da terra tem impacto não somente na dimensão taxonômica, mas também nas dimensões filogenética e funcional da diversidade de vertebrados nessa escala macrogeográfica. Isso demonstra a necessidade de um planejamento de ocupação e manejo de áreas utilizadas para atividades humana em ampla escala também, pois o impacto humano não se dá mais somente em escalas finas. O uso atual da terra representa uma ameaça real maior para algumas linhagens de anfíbios (Capítulo 1) e de primatas (Capítulo 2), como, por exemplo, Microhylidae e Atelidae, respectivamente. Isso reforça a necessidade de utilizarmos abordagens filogenéticas que identifiquem quais linhagens estão mais suscetíveis aos impactos decorrentes de atividades humanas. Ao tentar maximizar a a conservação das dimensões taxonômica, filogenética e funcional da biodiversidade de mamíferos, a congruência entre as áreas selecionadas como prioritárias foi baixa. A integração dos diferentes componentes da biodiversidade para selecionar áreas mais eficientes para a conservação das espécies ainda é um desafio. O desencontro entre as prioridades de conservação para as diferentes dimensões da biodiversidade ressalta a necessidade o desenvolvimento de abordagens mais integrativas para a conservação da biodiversidade. / Recent estimates show that current exticntion rates are much higher than the indicated by fossil records. The causes of this elevated rate are mostly result of human activities. The biodiversity crisis affects all scales and presents no political boundaries, the application of the theoretical and analytical framework of Conservation Biogeography and Systematic Conservation Planning becomes very useful to identify meaningful areas with high conservation value locally and globally. In addition to taxonomic diversity, functional and phylogenetic dimensions of biodiversity are also important components to preserve, and their loss implies not only on species number, but also loss of ecosystem services and evolutionary history. The aim of the thesis was to evaluate how impacts of human land use influences functional (related to extinction risk, Chapter 1) and phylogenetic (Chapter 2) distribution patterns, and how phylogenetic and trait information could be used to inform spatial conservation prioritization (Chapter 3). In the chapter 1 and 2 I found that the influence of land use on the biodiversity is not constrained to local and landscape scales, but has an effect at broad-scales too. Besides, I verified that land use impacts on phylogenetic and functional dimensions on macrogeographical scales. These results show a need of creating a broad scale planning for ocupation and management of areas intended to human activities. Current land use is a major threat to some lineages of amphibians (Chapter 1) and primates (Chapter 2), as for example Microhylidae and Atelidae respectively. That reinforces the need of phylogenetics approaches that identify which lineages are more exposed to human activities. We found low congruence between priority areas for maximize the conservation of taxonomic, functional and phylogenetics dimensions of biodiversity. The integration of the differnt componentes of diversity to conservation still is a chalenge. The mismatch of the conservation priorities across the different dimension highlights the necessity of an integrative approach to biodiversity conservation.

A busca de padrões consistentes na natureza tem sido a principal meta dos ecólogos. Essa dissertação teve como objetivo usar abordagens filogenéticas na tentativa de compreender melhor o processo ecológico da expansão florestal sobre áreas abertas. O uso da informação filogenética em análises ecológicas considera as espécies não independentes umas das outras, pois estas compartilham grande parte da história evolutiva. Essa hierarquia de organização das espécies é muito importante para determinar as regras que governam os processos de montagem das comunidades locais. Nesta dissertação foram avaliados padrões filogenéticos de estruturação da vegetação lenhosa florestal ocorrente em ecótonos de áreas abertas com vegetação florestal distribuídos em diferentes regiões do extremo sul do Brasil. Estes ecótonos são formados por diversas formações florestais, as quais tendem a expandir sobre as áreas abertas. Dados sobre composição de espécies provieram de estudos já realizados e de amostragens em alguns sítios. Duas métricas filogenéticas complementares foram usadas para avaliar a estrutura filogenética em cada categoria de habitat nos ecótonos: índice de parentesco líquido (NRI) e coordenadas principais da estrutura filogenética (PCPS). As análises dos valores de NRI não mostraram um padrão nítido de estruturação filogenética das comunidades. Já a análise dos PCPS mostrou padrões consistentes nas três escalas espaciais abordadas e independente da composição de espécies. Clados basais associaram-se às áreas florestais, enquanto clados de diversificação recente associaram-se às áreas abertas. Estes resultados indicam que áreas abertas atuam como um filtro filogenético de habitat para as espécies lenhosas florestais em todos os locais analisados, independentemente da escala e da composição de espécies de cada local. Os resultados sugerem que os clados de Rosanae e Asteranae estão na linha de frente do processo de expansão florestal sobre as áreas abertas, e o clado de Magnolianae restrito às áreas florestais. A busca por padrões gerais de organização das comunidades ecológicas a partir de sua estrutura filogenética parece consistir numa ferramenta útil para a exploração e entendimento sobre o funcionamento de sistemas ecológicos. Estas abordagens poderiam beneficiar estratégias de gerenciamento e conservação destes sistemas, por simplificarem sistemas ecológicos complexos e por mostrarem padrões gerais independentes da escala espacial analisada. / The search for consistent patterns in nature has been a major goal of ecologists. This study aimed to employ phylogenetic analyses to improve the understanding of an ecological process, the expansion of forest expansion over open areas. The use of evolutionary information considers species as not independent units in relation to each other, as they share their evolutionary history. Such hierarchical organization of species is very important to determine the rules governing assembly processes in local communities. Phylogenetic approaches were used to evaluate phylogenetic patterns in forest woody vegetation occurring in ecotones comprising open areas and forest vegetation, and distributed across different regions in the southernmost Brazilian region. Those ecotones are composed by different forest vegetation types, which tend to expand over open areas. Data on species composition were compiled from previous studies, and vegetation sampling was carried out in sites without available information on species composition in ecotones. Two complementary phylogenetic metrics were used to evaluate the phylogenetic structure in each habitat type occurring in ecotones: net relatedness index (NRI) and principal coordinates of phylogenetic structure (PCPS). Analyses of NRI values did not show any clear pattern of phylogenetic structuring of the communities. Nonetheless, PCPS analysis showed consistent patterns across the threes spatial scales evaluated, which were independent of the species composition of the sites. Basal clades were associated with forest areas, while late-divergence clades were associated with open areas. These findings indicate that open areas act as a phylogenetic habitat filtering to forest woody species throughout the region, independently of the spatial scale and of the species composition in each site. The results suggest that the clades Rosanae and Asteranae represent the vanguard in theforest expansion process over open areas, while the distribution of the basal clade Magnolianae is restricted to forest sites. The search for general organization patterns in ecological communities based on their phylogenetic structure seems to be a useful tool for exploring and understanding the functioning of ecological systems. Such approach might benefit ecosystem managing and conservation strategies, as it simplifies complex ecological systems, and shows general patterns independently of the scale analyzed.

Os padrões de associação entre epífitos e forófitos não podem ser considerados espécie-específicos, mas as árvores que os epífitos colonizam também não são um conjunto aleatório das espécies forofíticas de um determinado local. Ao invés disso, parece haver uma preferência de certos epífitos por diferentes forófitos. No entanto, se conhece pouco sobre os fatores que determinam essa preferência. Nosso objetivo nesse trabalho é avaliar como os atributos funcionais e a filogenia dos epífitos vasculares influenciam na associação dos epífitos com os forófitos em uma Floresta Ombrófila Mista no sul do Brasil. Para isso nós (1) investigamos padrões de associação positiva e negativa entre grupos funcionais de epífitos e grupos de forófitos e como a diversidade e os atributos funcionais dos epífitos variavam em função do tamanho do forófito e (2) inferimos sobre a existência de sinal filogenético no uso de árvores hospedeiras pelos epífitos, procuramos por estrutura filogenética nas comunidades epifíticas e investigamos diferenças de composição filogenética de epífitos vasculares em diferentes clados de forófitos. Foram amostrados 70 forófitos compreendendo 15 espécies pertencentes a diversos clados e com arquiteturas e características variadas. A amostragem compreendeu 31 espécies epifíticas com os principais clados sendo Polypodiaceae, Bromeliaceae e Orchidaceae. A associação de grupos de epífitos vasculares com diferentes grupos de forófitos sugere que as características dos forófitos proporcionam ambientes contrastantes e que diferentes valores de atributos são necessários para colonizar esses ambientes. Mais especificamente espécies epifíticas com menor área específica foliar (SLA) parecem predominar em árvores maiores e maior SLA em árvores menores. Encontramos sinal filogenético na utilização dos forófitos, sugerindo que a conservação das interações com os forófitos deve ter sido importante ao longo da evolução dos epífitos. A tendência a agrupamento filogenético nas comunidades epifíticas sugere a influência de filtros ambientais representados pelas diferentes características dos forófitos estruturando as assembleias de epífitos. Clados mais basais de forófitos apresentaram composição filogenética distinta devido, sobretudo, a presença de diferentes clados de monilófitos epifíticos nessas árvores. Angiospermas epifíticas ocorreram principalmente em forófitos pertencente as eurosídeas. A preferência de epífitos por forófitos parece ser influenciada pelo surgimento de novidades morfológicas e ecofisiológicas em alguns clados, enquanto outros mantiveram o seu nicho ancestral. A composição florística das florestas quando da origem dos clados epifíticos também parece influenciar a associação entre epífitos e forófitos. Ao utilizar informações sobre os atributos e filogenia das espécies de epífitos vasculares nós podemos melhor compreender os mecanismos ecológicos e históricos que influenciam os padrões de associação entre epífitos e forófitos. / It has been shown that patterns of association between epiphytes and phorophytes can not be considered species-specific, although the trees that epiphytes colonize are not a random subset of phorophyte species in a particular location. Instead, there seems to be a preference of some epiphytes for different phorophytic species. However, little is known about the factors determining this choice. Our objective in this study is to assess how functional attributes and phylogeny of vascular epiphytes influence the association of epiphytes with the phorophytes in an Araucaria Forest in Southern Brazil. For that we (1) investigated the positive and negative association patterns between functional groups of epiphytes and groups of phorophytes and how functional diversity and functional traits of epiphytes varied with host tree size and (2) inferred about the existence of phylogenetic signal on the host trees use by epiphytes, looked for phylogenetic structure in the epiphytic communities and investigated differences in the phylogenetic composition of vascular epiphytes in different phorophyte clades. We used a sample of 70 phorophytes comprising 15 species and belonging to different clades and with different architectures and traits. The sample comprised 31 epiphytic species, the major clades being Polypodiaceae, Bromeliaceae and Orchidaceae. The combination of vascular epiphyte groups with different groups of 15 phorophytes suggests that phorophyte traits provide contrasting environments and that different trait values are needed to colonize these environments. More specifically, epiphytic species with lower specific leaf area (SLA) seem to predominate on larger trees and with higher SLA values on smaller trees. We found phylogenetic signal on the host tree use, suggesting that conservatism of the interactions with phorophytes must have been important throughout the evolution of epiphytes. The tendency to phylogenetic clustering in the epiphytic communities suggests the influence of environmental filters represented by phorophyte traits structuring epiphyte assemblages. More basal clades of phorophytes showed different phylogenetic composition mainly due to the presence of different epiphytic monilophyte clades on these trees. Epiphytic angiosperms occurred mainly on those trees belonging to eurosids. The preference of epiphytes for phorophytes seems to be influenced by morphological and ecophysiological novelties in some lineages, while other clades kept their ancestral niche. The floristic composition of forests at the origins of epiphytic lineages also appears to influence the association between epiphytes and phorophytes. By using information about the traits and phylogeny of species of vascular epiphytes we can better understand the ecological and historical mechanisms that influence the patterns of association between epiphytes and phorophytes.

Os padrões de associação entre epífitos e forófitos não podem ser considerados espécie-específicos, mas as árvores que os epífitos colonizam também não são um conjunto aleatório das espécies forofíticas de um determinado local. Ao invés disso, parece haver uma preferência de certos epífitos por diferentes forófitos. No entanto, se conhece pouco sobre os fatores que determinam essa preferência. Nosso objetivo nesse trabalho é avaliar como os atributos funcionais e a filogenia dos epífitos vasculares influenciam na associação dos epífitos com os forófitos em uma Floresta Ombrófila Mista no sul do Brasil. Para isso nós (1) investigamos padrões de associação positiva e negativa entre grupos funcionais de epífitos e grupos de forófitos e como a diversidade e os atributos funcionais dos epífitos variavam em função do tamanho do forófito e (2) inferimos sobre a existência de sinal filogenético no uso de árvores hospedeiras pelos epífitos, procuramos por estrutura filogenética nas comunidades epifíticas e investigamos diferenças de composição filogenética de epífitos vasculares em diferentes clados de forófitos. Foram amostrados 70 forófitos compreendendo 15 espécies pertencentes a diversos clados e com arquiteturas e características variadas. A amostragem compreendeu 31 espécies epifíticas com os principais clados sendo Polypodiaceae, Bromeliaceae e Orchidaceae. A associação de grupos de epífitos vasculares com diferentes grupos de forófitos sugere que as características dos forófitos proporcionam ambientes contrastantes e que diferentes valores de atributos são necessários para colonizar esses ambientes. Mais especificamente espécies epifíticas com menor área específica foliar (SLA) parecem predominar em árvores maiores e maior SLA em árvores menores. Encontramos sinal filogenético na utilização dos forófitos, sugerindo que a conservação das interações com os forófitos deve ter sido importante ao longo da evolução dos epífitos. A tendência a agrupamento filogenético nas comunidades epifíticas sugere a influência de filtros ambientais representados pelas diferentes características dos forófitos estruturando as assembleias de epífitos. Clados mais basais de forófitos apresentaram composição filogenética distinta devido, sobretudo, a presença de diferentes clados de monilófitos epifíticos nessas árvores. Angiospermas epifíticas ocorreram principalmente em forófitos pertencente as eurosídeas. A preferência de epífitos por forófitos parece ser influenciada pelo surgimento de novidades morfológicas e ecofisiológicas em alguns clados, enquanto outros mantiveram o seu nicho ancestral. A composição florística das florestas quando da origem dos clados epifíticos também parece influenciar a associação entre epífitos e forófitos. Ao utilizar informações sobre os atributos e filogenia das espécies de epífitos vasculares nós podemos melhor compreender os mecanismos ecológicos e históricos que influenciam os padrões de associação entre epífitos e forófitos. / It has been shown that patterns of association between epiphytes and phorophytes can not be considered species-specific, although the trees that epiphytes colonize are not a random subset of phorophyte species in a particular location. Instead, there seems to be a preference of some epiphytes for different phorophytic species. However, little is known about the factors determining this choice. Our objective in this study is to assess how functional attributes and phylogeny of vascular epiphytes influence the association of epiphytes with the phorophytes in an Araucaria Forest in Southern Brazil. For that we (1) investigated the positive and negative association patterns between functional groups of epiphytes and groups of phorophytes and how functional diversity and functional traits of epiphytes varied with host tree size and (2) inferred about the existence of phylogenetic signal on the host trees use by epiphytes, looked for phylogenetic structure in the epiphytic communities and investigated differences in the phylogenetic composition of vascular epiphytes in different phorophyte clades. We used a sample of 70 phorophytes comprising 15 species and belonging to different clades and with different architectures and traits. The sample comprised 31 epiphytic species, the major clades being Polypodiaceae, Bromeliaceae and Orchidaceae. The combination of vascular epiphyte groups with different groups of 15 phorophytes suggests that phorophyte traits provide contrasting environments and that different trait values are needed to colonize these environments. More specifically, epiphytic species with lower specific leaf area (SLA) seem to predominate on larger trees and with higher SLA values on smaller trees. We found phylogenetic signal on the host tree use, suggesting that conservatism of the interactions with phorophytes must have been important throughout the evolution of epiphytes. The tendency to phylogenetic clustering in the epiphytic communities suggests the influence of environmental filters represented by phorophyte traits structuring epiphyte assemblages. More basal clades of phorophytes showed different phylogenetic composition mainly due to the presence of different epiphytic monilophyte clades on these trees. Epiphytic angiosperms occurred mainly on those trees belonging to eurosids. The preference of epiphytes for phorophytes seems to be influenced by morphological and ecophysiological novelties in some lineages, while other clades kept their ancestral niche. The floristic composition of forests at the origins of epiphytic lineages also appears to influence the association between epiphytes and phorophytes. By using information about the traits and phylogeny of species of vascular epiphytes we can better understand the ecological and historical mechanisms that influence the patterns of association between epiphytes and phorophytes.

Os padrões de associação entre epífitos e forófitos não podem ser considerados espécie-específicos, mas as árvores que os epífitos colonizam também não são um conjunto aleatório das espécies forofíticas de um determinado local. Ao invés disso, parece haver uma preferência de certos epífitos por diferentes forófitos. No entanto, se conhece pouco sobre os fatores que determinam essa preferência. Nosso objetivo nesse trabalho é avaliar como os atributos funcionais e a filogenia dos epífitos vasculares influenciam na associação dos epífitos com os forófitos em uma Floresta Ombrófila Mista no sul do Brasil. Para isso nós (1) investigamos padrões de associação positiva e negativa entre grupos funcionais de epífitos e grupos de forófitos e como a diversidade e os atributos funcionais dos epífitos variavam em função do tamanho do forófito e (2) inferimos sobre a existência de sinal filogenético no uso de árvores hospedeiras pelos epífitos, procuramos por estrutura filogenética nas comunidades epifíticas e investigamos diferenças de composição filogenética de epífitos vasculares em diferentes clados de forófitos. Foram amostrados 70 forófitos compreendendo 15 espécies pertencentes a diversos clados e com arquiteturas e características variadas. A amostragem compreendeu 31 espécies epifíticas com os principais clados sendo Polypodiaceae, Bromeliaceae e Orchidaceae. A associação de grupos de epífitos vasculares com diferentes grupos de forófitos sugere que as características dos forófitos proporcionam ambientes contrastantes e que diferentes valores de atributos são necessários para colonizar esses ambientes. Mais especificamente espécies epifíticas com menor área específica foliar (SLA) parecem predominar em árvores maiores e maior SLA em árvores menores. Encontramos sinal filogenético na utilização dos forófitos, sugerindo que a conservação das interações com os forófitos deve ter sido importante ao longo da evolução dos epífitos. A tendência a agrupamento filogenético nas comunidades epifíticas sugere a influência de filtros ambientais representados pelas diferentes características dos forófitos estruturando as assembleias de epífitos. Clados mais basais de forófitos apresentaram composição filogenética distinta devido, sobretudo, a presença de diferentes clados de monilófitos epifíticos nessas árvores. Angiospermas epifíticas ocorreram principalmente em forófitos pertencente as eurosídeas. A preferência de epífitos por forófitos parece ser influenciada pelo surgimento de novidades morfológicas e ecofisiológicas em alguns clados, enquanto outros mantiveram o seu nicho ancestral. A composição florística das florestas quando da origem dos clados epifíticos também parece influenciar a associação entre epífitos e forófitos. Ao utilizar informações sobre os atributos e filogenia das espécies de epífitos vasculares nós podemos melhor compreender os mecanismos ecológicos e históricos que influenciam os padrões de associação entre epífitos e forófitos. / It has been shown that patterns of association between epiphytes and phorophytes can not be considered species-specific, although the trees that epiphytes colonize are not a random subset of phorophyte species in a particular location. Instead, there seems to be a preference of some epiphytes for different phorophytic species. However, little is known about the factors determining this choice. Our objective in this study is to assess how functional attributes and phylogeny of vascular epiphytes influence the association of epiphytes with the phorophytes in an Araucaria Forest in Southern Brazil. For that we (1) investigated the positive and negative association patterns between functional groups of epiphytes and groups of phorophytes and how functional diversity and functional traits of epiphytes varied with host tree size and (2) inferred about the existence of phylogenetic signal on the host trees use by epiphytes, looked for phylogenetic structure in the epiphytic communities and investigated differences in the phylogenetic composition of vascular epiphytes in different phorophyte clades. We used a sample of 70 phorophytes comprising 15 species and belonging to different clades and with different architectures and traits. The sample comprised 31 epiphytic species, the major clades being Polypodiaceae, Bromeliaceae and Orchidaceae. The combination of vascular epiphyte groups with different groups of 15 phorophytes suggests that phorophyte traits provide contrasting environments and that different trait values are needed to colonize these environments. More specifically, epiphytic species with lower specific leaf area (SLA) seem to predominate on larger trees and with higher SLA values on smaller trees. We found phylogenetic signal on the host tree use, suggesting that conservatism of the interactions with phorophytes must have been important throughout the evolution of epiphytes. The tendency to phylogenetic clustering in the epiphytic communities suggests the influence of environmental filters represented by phorophyte traits structuring epiphyte assemblages. More basal clades of phorophytes showed different phylogenetic composition mainly due to the presence of different epiphytic monilophyte clades on these trees. Epiphytic angiosperms occurred mainly on those trees belonging to eurosids. The preference of epiphytes for phorophytes seems to be influenced by morphological and ecophysiological novelties in some lineages, while other clades kept their ancestral niche. The floristic composition of forests at the origins of epiphytic lineages also appears to influence the association between epiphytes and phorophytes. By using information about the traits and phylogeny of species of vascular epiphytes we can better understand the ecological and historical mechanisms that influence the patterns of association between epiphytes and phorophytes.

Contrary to the other forest ecosystems in the Democratic Republic of Congo (D.R. Congo), semi-deciduous forests have so far attracted little attention and studies regarding their ecological aspects remain sketchy. Yet semi-deciduous forests are among the most important non-flooded ecosystems in the Congo Basin and their importance is high, both ecologically and economically. They are home to a variety of species, some of them being exploited for timber by forest companies acting in the region. There is a constant need to focus on their composition and diversity, and to understand factors shaping their communities.<p>Using a sampling method broadly inspired from the synusial phytosociology approach, we examined plant communities within each of the forest layers composing the overstorey (canopy and emergent trees) and the understorey (shrub and herbaceous layers). <p>The role of edaphic heterogeneity on plant communities in the considered semi-deciduous forests was examined. We mainly focused on:<p>- Floristic parameters within these ecosystems;<p>- Spatial structure of edaphic variables;<p>- Species responses to edaphic heterogeneity;<p>- Distance decay in the considered ecosystems;<p>- Phylogenetic patterns within plant communities.<p>Some of the species found in the considered semi-deciduous forests are more related to a type of soil than another, defining some “edaphic specialists” species while many others can be considered “generalists”. Spatial distance effect in the considered plant communities is marked by a decrease of floristic similarity with the geographical distance and all the forest layers showed a pattern of spatial phylogenetic clustering meaning that species cohabiting within a same plot are more related than species from distant plots.<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Marine Inseln beherbergen einen großen Teil der biologischen Vielfalt unseres Planeten und weisen gleichzeitig einen hohen Anteil endemischer Arten auf. Inselbiota sind allerdings zudem besonders anfällig für anthropogene Einflüsse wie den globalen Klimawandel, Habitatverlust und invasive Arten. Für ihren Erhalt ist es daher wichtig, die ökologischen Prozesse auf Inseln detailliert zu verstehen. Aufgrund ihrer definierten Größe und isolierten Lage eignen sich Inseln als Modellsysteme in der ökologischen und evolutionären Forschung. Der Großteil der bisherigen Inselstudien hat sich allerdings mit kleinräumigen Mustern befasst, so dass standardisierte globale Daten zu den biogeographischen Eigenschaften und eine makroökologische Synthese ihrer Biota bislang fehlen. In dieser Arbeit stelle ich eine physische und bioklimatische Charakterisierung der Inseln der Welt vor und behandle die Frage, wie abiotische Inseleigenschaften die Diversität von Inselfloren beeinflussen. Ich bearbeite zwei Hauptaspekte dieser Fragestellung: Zuerst konzentriere ich mich auf historische und heutige Klimabedingungen und physische Inseleigenschaften als Triebfedern von Pflanzendiversitätsmustern auf Inseln. Hierbei setze ich einen Schwerpunkt auf die räumliche Anordnung von Inseln und Struktur von Archipelen. Als Zweites behandle ich taxon-spezifische Unterschiede in der Antwort von Diversitätsmustern auf abiotische Faktoren. Hierzu stelle ich eine globale Datenbank mit historischen und heutigen Klimabedingungen und physischen Eigenschaften, wie Fläche, Isolation und Geologie, von 17883 Inseln größer als 1 km² vor. Mit Hilfe von Ordinations- und Klassifikationsverfahren charakterisiere und klassifiziere ich die Inseln in einem multidimensionalen Umweltraum. Außerdem entwickele ich einen Satz von ökologisch relevanten Maßen zur Beschreibung von Isolation von Inseln und ihrer räumlichen Anordnung in Archipelen, darunter Maße zu Trittstein-Inseln, Wind- und Meeresströmungen, klimatischer Ähnlichkeit, Distanzen zwischen Inseln und umgebender Landfläche. Diese Maße berücksichtigen verschiedene Aspekte von Isolation, welche Immigration, Artbildung und Aussterben auf Inseln sowie Austausch zwischen Inseln beeinflussen. Um abiotische Bedingungen mit biotischen Eigenschaften von Inselfloren in Verbindung zu bringen, nutze ich eine für diese Arbeit erstellte Datenbank aus 1295 Insel-Artenlisten, die insgesamt ca. 45000 heimische Gefäßpflanzenarten umfassen. Dies ist der umfassendste und erste globale Datensatz für Pflanzen auf Inseln, der Artidentitäten anstatt lediglich Artenzahlen beinhaltet. Die globale Insel-Charakterisierung bestätigt quantitativ, dass sich Inseln in bioklimatischen und physischen Eigenschaften vom Festland unterscheiden. Inseln sind im Durchschnitt signifikant kühler, feuchter und weniger saisonal geprägt als das Festland. Die weiteren Ergebnisse zeigen, dass eine sorgfältige Beschreibung der räumlich-physischen Eigenschaften von Inseln und Archipelen nötig ist, um die Diversitätsmuster ihrer Biota zu verstehen. Isolation ist nach Inselfläche der zweitwichtigste Einflussfaktor für den Gefäßpflanzenartenreichtum auf Inseln. Von den verglichenen Isolationsmaßen eignet sich der Anteil an umgebender Landfläche am besten zur Erklärung der Artenzahlen. Außerdem erhöht sich durch die Berücksichtigung von Trittsteininseln, großen Inseln als Quell-Landflächen und klimatischer Ähnlichkeit der Quell-Landflächen die Vorhersagekraft der Modelle. Isolation spielt eine geringere Rolle auf großen Inseln, wo in situ Diversifizierung den negativen Effekt von Isolation auf Immigration ausgleicht. Die räumliche Struktur innerhalb von Archipelen ist von besonderer Bedeutung für β-Diversität, d.h. für den Unterschied in der Artenzusammensetzung der Inseln. Außerdem beeinflusst sie indirekt, durch den Effekt auf die β-Diversität, auch die γ-Diversität, d.h. die Diversität des gesamten Archipels. Die Ergebnisse heben die enorme Bedeutung der relativen räumlichen Position von Inseln zueinander für Diversitätsmuster auf Inseln hervor und zeigen die Notwendigkeit für Inselforschung und Naturschutz, Inseln im Kontext ihres Archipels zu betrachten. Die Ergebnisse für Farne auf südostasiatischen Inseln zeigen, dass die Bedeutung von physischen Inseleigenschaften für Diversität kontinuierlich mit der Größe der betrachteten Untersuchungsfläche von der Insel- bis zur Plotebene abnimmt, wohingegen der Einfluss von lokalen Umweltbedingungen zunimmt. Lokale Artgemeinschaften sind häufig gesättigt, wodurch die Anzahl an Arten, die aus dem regionalen Artenbestand einwandern können, limitiert wird. Um Vorhersagen über lokalen Artenreichtum zu machen, ist es daher wichtig, die Skalenabhängigkeit der Effekte des regionalen Artenbestandes zu berücksichtigen. Großgruppen von Pflanzen unterscheiden sich in ihrer Ausbreitungsfähigkeit, ihrem Genfluss, Artbildungsraten und Anpassungen an das Klima. Dementsprechend zeigen die vergleichenden Analysen zwischen taxonomischen Pflanzengruppen deutliche Unterschiede in der Reaktion von Artenreichtum und phylogenetischen Diversitätsmustern auf abiotische Faktoren. Die Arten-Fläche-Beziehung, d.h. die Zunahme von Artendiversität mit zunehmender Fläche, variiert zwischen den Pflanzengruppen. Die Steigung der Arten-Fläche-Beziehung ist für Spermatophyten größer als für Pteridophyten und Bryophyten, wohingegen der y-Achsenabschnitt kleiner ist. Unter der Annahme, dass Merkmale und klimatische Anpassungen innerhalb von taxonomischen Gruppen phylogenetisch konserviert sind, führen die Filterwirkung von Ausbreitungsbarrieren und Umwelteigenschaften sowie in situ Artbildung zu Gemeinschaften eng verwandter Arten (phylogenetic clustering). Die Ergebnisse zeigen, dass physische und bioklimatische Inseleigenschaften, die mit der Filterwirkung und Artbildung in Verbindung stehen, die phylogenetische Struktur von Inselgemeinschaften beeinflussen. Die Stärke und Richtung der Zusammenhänge variieren zwischen taxonomischen Gruppen. Abiotische Faktoren erklären mehr Variation in phylogenetischer Diversität für alle Angiospermen und Palmen als für Farne, was auf Grund höherer Ausbreitungsfähigkeit und größerer Verbreitungsgebiete von Farnen den Erwartungen entspricht. Die abiotische Charakterisierung und Klassifizierung der weltweiten Inseln und die zugehörigen Daten ermöglichen eine integrativere Berücksichtigung von Inseln in der makroökologischen Forschung. In dieser Arbeit präsentiere ich die ersten Vorhersagen globaler Pflanzenartenvielfalt auf Inseln und die ersten Analysen zu unterschiedlichen Diversitätskomponenten (α, β, γ und phylogenetische Diversität) von Inselsystemen und ihren abiotischen Einflussfaktoren auf globalem Maßstab. Ich zeige, dass Zusammenhänge zwischen Umweltfaktoren und Artenzahl sowie phylogenetischen Eigenschaften von Inselgemeinschaften zwischen unterschiedlichen taxonomischen Gruppen in Abhängigkeit ihrer vorwiegenden Ausbreitungs- und Artbildungseigenschaften variieren können. Dies ist eine neue Sichtweise in der makroökologischen Inselforschung, die Rückschlüsse auf die Mechanismen hinter Diversitätsmustern von Pflanzen auf Inseln erlaubt. Ein detailliertes Verständnis davon, wie Diversität unterschiedlicher Pflanzengruppen durch Immigration und Diversifizierung auf Inseln entsteht, dürfte auch das Verständnis globaler Diversitätsmuster im Allgemeinen verbessern.

L’origine de la structuration spatiale de la diversité inter spécifique (SSDS) des forêts d’Afrique centrale est l'objet de vigoureux débats quant à l’importance relative des facteurs historiques, stochastiques et déterministes. De plus, la SSDS est le plus souvent mal caractérisée, en particulier la variation spatiale de la composition des communautés (diversité beta).<p>L’hypothèse la plus souvent avancée pour expliquer l’origine des centres de diversité et d’endémisme est historique :ces centres constitueraient d’anciens refuges forestiers formés pendant les périodes sèches du Quaternaire. Cependant, la forte hétérogénéité environnementale de ces régions pourrait tout aussi bien expliquer la SSDS.<p>L'objectif principal de cette thèse est de tester l'importance de ces facteurs (historiques et/ou hétérogénéité environnementale) :si les facteurs historiques sont déterminants, on s’attend à observer une concordance spatiale entre la SSDS et la structure spatiale de la diversité génétique (SSDG). En effet, la variation neutre au sein des espèces est en grande partie soumise aux processus qui affectent également la SSDS (dérive génétique/écologique et dispersion des espèces/flux de gènes). L’approche utilisée dans cette thèse consiste donc à comparer et évaluer la concordance spatiale entre la SSDS et la SSDG.<p>Le modèle biologique et le cadre géographique de cette étude sont les communautés et les populations d’arbres des forêts humides d’Afrique centrale atlantique, avec une attention particulière pour les forêts gabonaises. La SSDS a été étudiée sur la base de relevés de communautés d’arbres (16308 individus) et la SSDG sur la base de séquences d’ADN chloroplastiques de six espèces d’arbres (Greenwayodendron suaveolens, Scorodophloeus zenkeri, Afrostyrax lepidophyllus, Afrostyrax kamerunensis, Santiria trimera et Erythrophleum suaveolens).<p>Quatre objectifs spécifiques ont été retenus :<p>(i)\ / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished