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.

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.

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.

Optical parameters measured via absorption spectroscopy and high-resolution fluorescence spectroscopy were used to characterize dissolved organic matter (DOM) in the springshed of Kings Bay, a spring-fed estuary located on Florida's Springs Coast. Over the past 40 years, springs supplying groundwater to Kings Bay have shown an increase in nitrate concentration. The overall goal of this project was to fingerprint wells and spring sites with elevated nitrogen concentrations using CDOM optical properties and establish relationships between nutrient and optical parameters. Samples were obtained from various sites: springs, Kings Bay surface (KBS), wells, coastal waters in and at the mouth of Crystal River (Coast) and lakes and rivers (LNR), during dry and wet seasons. The relationships between the environmental parameters and traditional optical parameters which provide insight into source characteristics were analyzed. Excitation emission matrix spectroscopy (EEMS) provided information about the concentration and chemical nature of organic matter in the study area. CDOM optical properties combined with salinity clearly separated the sources of fixed nitrogen in the Bay. Northern springs with elevated dissolved inorganic nitrogen (DIN) concentration had lower salinities and showed a presence of protein peaks. CDOM concentration was negatively correlated with total nitrogen (TN) and DIN, which suggests that these are subjected to anthropogenic influences. Humic peaks dominated the composition of the southern springs. CDOM concentrations were much higher than in the northern springs and there was a positive correlation between CDOM and both TN and DIN. These findings suggest that the fixed nitrogen in the southern springs is naturally occurring organic matter and the low concentrations may partially be a result of subsurface mixing of saltwater and freshwater in the aquifer. Thus, hypothesis testing showed that there was a significant difference between northern and southern springs Hypothesis testing also showed that there is a significant and unexpected positive relationship between CDOM and salinity studying Kings Bay, which is due to the low CDOM concentration in the springs discharging fresh water. This unique dataset also determined that the intercept of the mixing line was significantly different form zero. This indicates that CDOM is present and detectable at very low concentrations. Parallel Factor Analysis (PARAFAC) was used to evaluate CDOM composition from excitation emission matrix spectra (EEMs) and five components were identified: two humic, two marine humic, and one protein-like. The marine-like components, peak M, were produced in the marine environment and in meteoric groundwater. The study found a unique groundwater marker for coastal regions. Northern Kings Bay sites were characterized by a protein-like component, which has been associated with wastewater. Additional optical and environmental parameters were used in discriminate analysis, which successfully identified the CDOM markers for both natural and anthropogenic sources of nutrients in the environment. It is vital to improve the analysis of water, nutrients, and carbon from groundwater discharge into the coastal zone. Elevated DIN concentrations in groundwater are a widespread problem in Florida and over the past 30 years many spring waters have shown an increase in DIN concentrations. Nutrient discharge into delicate coastal areas can lead to ecological concerns. Investigating CDOM and nutrient distribution together can be a beneficial tool that can help differentiate sources from riverine/lacustrine, estuarine, marine, groundwater, and sewage impacted categories.

Une taxonomie révisée et une connaissance des limites d’espèces demeurent toujours importantes dans les points chauds en biodiversité comme les Antilles où de nombreuses espèces endémiques sont retrouvées. Des limites d’espèces divergentes impliquent un différent nombre d’espèces retrouvées dans un écosystème, ce qui peut exercer une influence sur les décisions prises face aux enjeux de conservation. Les genres Gesneria et Rhytidophyllum qui forment les principaux représentants de la famille des Gesneriaceae dans les Antilles comprennent plusieurs taxons aux limites d’espèces ambigües et quelques espèces qui ont des sous-espèces reconnues. C’est le cas de Gesneria viridiflora (Decne.) Kuntze qui comprend quatre sous-espèces géographiquement isolées et qui présentent des caractères végétatifs et reproducteurs similaires et variables. Une délimitation d’espèces approfondie de ce complexe d’espèce est effectuée ici à partir d’une approche de taxonomie intégrative considérant des données morphologiques, génétiques et bioclimatiques. Les données morphologiques quantitatives et qualitatives obtenues à partir de spécimens d’herbier sont utilisées pour délimiter des groupes morphologiques à l’aide d’une analyse en coordonnées principales. Ces groupes sont ensuite testés à l’aide de séquences d’ADN de quatre régions nucléaires en utilisant une méthode bayesienne basée sur la théorie de la coalescence. Finalement, les occurrences et les valeurs de variables de température et de précipitation qui y prévalent sont utilisées dans une analyse en composantes principales bioclimatique pour comparer les groupes délimités morphologiquement et génétiquement. Les résultats de l’analyse morphologique multivariée supportent la distinction entre les groupes formés par les sous-espèces actuellement reconnues de G. viridiflora. Les résultats, incluant des données génétiques, suggèrent une distinction jusqu’ici insoupçonnée des populations du Massif de la Hotte au sud-ouest d’Haïti qui sont génétiquement plus rapprochées des populations de Cuba que de celles d’Hispaniola. Bioclimatiquement, les groupes délimités par les analyses morphologiques et génétiques sont distincts. L’approche de taxonomie intégrative a permis de distinguer cinq espèces distinctes plutôt que les quatre sous-espèces acceptées jusqu’à aujourd’hui. Ces espèces sont : G. acrochordonanthe, G. quisqueyana, G. sintenisii, G. sylvicola et G. viridiflora. Une carte de distribution géographique, un tableau de la nouvelle taxonomie applicable et une clé d’identification des espèces sont présentés. La nouvelle taxonomie déterminée dans cette étude démontre un endémisme insoupçonné dans plusieurs régions du point chaud en biodiversité des Antilles et souligne l’importance d’investiguer les limites d’espèces dans les groupes diversifiés comprenant des taxons aux limites d’espèces incomprises. / An accurate taxonomy and knowledge of species limits is of great importance in endemic species-rich biodiversity hotspots like the Caribbean. Indeed, conflicting species limits can alter biodiversity estimates and influence the decisions taken on conservation issues. The genera Gesneria and Rhytidophyllum constitute the main representatives of the Caribbean Gesneriaceae and comprise a few species with unclear boundaries as well as species having several recognized subspecies. Gesneria viridiflora (Decne.) Kuntze is a good example of the latter and consists of four geographically isolated subspecies that possess similar but variable vegetative and reproductive characters. We conducted a thorough investigation of species delimitation in this species complex using an integrative taxonomic approach that includes morphology, genetics and bioclimatic data. Qualitative and quantitative morphological data obtained from herbarium specimens were used to circumscribe morphologically distinct groups using a principal coordinates analysis. These groups were then tested at the genetic level using a Bayesian Phylogenetics and Phylogeography (BPP) species delimitation approach based on four nuclear regions. Bioclimatic multivariate analyses of temperature and precipitation variables obtained from occurrence data were used to compare the groups delimited by morphological and genetic data. The results suggest the presence of five distinct species in this complex. Four of these broadly correspond to the actually defined subspecies: G. quisqueyana, G. sintenisii, G. sylvicola and G. viridiflora. An additional highly endemic species was recognized, G. acrochordonanthe, that consists of the populations found at the Massif de la Hotte in Southwestern Haiti. A distribution map, a table of the new taxonomy and an identification key to the species are provided. The new taxonomy proposed in this study shows an unsuspected species endemism in some regions of the Caribbean biodiversity hotspot and underlines the importance of investigating species boundaries in diversified groups containing taxa with poorly understood boundaries.

Se propusieron innovaciones en la predicción espacio y espacio-temporal, a partir de métodos geoestadísticos y de funciones de base radial (RBF), considerando métodos basados en distancias. En este sentido, por medio de las distancias entre las variables explicativas, incorporadas específicamente en la regresión basada en distancias, se propusieron modificaciones en: el método kriging universal y en la interpolación con splines espacial y espacio-temporal usando las RBF. El método basado en la distancia se utiliza en un modelo Geoestadístico para estimar la tendencia y la estructura de covarianza. Esta estrategia aprovecha al máximo la información existente, debido a la relación entre las observaciones, mediante el uso de una descomposición espectral de una distancia seleccionada y las coordenadas principales correspondientes. Para el método propuesto kriging universal basado en distancias (DBUK), se realizó un estudio de simulación que permitió comparar la capacidad predictiva del método tradicional kriging universal con respecto a kriging universal basado en distancias; mientras que en la interpolación con Splines espacial y espacio-temporal, los estudios de simulación permitieron comparar el funcionamiento de las funciones de base radial espaciales y espaciotemporales, considerando en la tendencia las coordenadas principales generadas a partir de las variables explicativas mixtas mediante el uso del método basado en distancias. El método propuesto DBUK muestra, tanto en las simulaciones como en las aplicaciones, ventajas en la reducción del error con respecto al método clásico de krigeado universal. Esta reducción de los errores se asocia a una mejor modelización de la tendencia y a un menor error en el ajuste y modelado del variograma, al considerar las coordenadas principales obtenidas a partir de las variables explicativas mixtas. Entre muchas otras posibles causas, el error es generado por omisión de variables y por considerar formas funcionales incorrectas. El estudio de simulación muestra que el método propuesto DBUK es mejor que el método de krigeado universal tradicional ya que se encontró una notoria reducción del error, asociada a un RMSPE más pequeño, esta reducción en general fue superior al 10%. El método DBUK podrá producir una mejor estimación de la variable regionalizada si el número de coordenadas principales se incrementa. Esto es posible, incluyendo las coordenadas principales más significativas tanto en modelo de tendencia como en el variograma; se presenta una aplicación que ilustra este hecho. Los métodos propuestos de interpolación espacial basada en distancias con RBF (DBSIRBF) e interpolación espacio-temporal basada en distancias con RBF (DBSTIRBF) analizados mediante una estructura de krigeado considerando en la tendencia las coordenadas principales, presentan un buen funcionamiento al trabajar con vecindarios grandes, indicando en general que se tendrá un menor error asociado a un RMSPE más pequeño En diversos estudios, la detección de variabilidad entre zonas es una tarea muy difícil, y por lo cual los métodos propuestos DBUK, DBSIRBF y DBSTIRBF son útiles de acuerdo a los resultados obtenidos en la tesis, ya que aprovechan al máximo la información existente asociada a las variables explicativas. Aunque la correlación de las variables explicativas puede ser baja con respecto a la variable respuesta, el punto clave en los métodos propuestos es la correlación entre las coordenadas principales (construida con las variables explicativas) y la variable respuesta. Los métodos propuestos se aplicaron a datos agronómicos (Concentración de calcio medido a una profundidad de 0-20 cm de Brasil) y climatológicos (Temperaturas medias diarias de la Tierra en Croacia en el año 2008). Los resultados de validación cruzada “leave-one-out” mostraron un buen rendimiento de los predictores propuestos, lo cual indica que se pueden utilizar como métodos alternos y validos a los tradicionales para el modelado de variables correlacionadas espacialmente y espacio-temporalmente, considerando siempre covariables en la remoción de la tendencia. / Space-time geostatistical analysis based on distances and splines with applications. Innovations were proposed in the space and space-time prediction, based on geostatistical methods and radial basis function (RBF), considering distance-based methods. In this sense, through the distances between the explanatory variables, specifically incorporated in the regression based on distances, changes were proposed in: the universal kriging and interpolation with space and space-time splines using RBF. The distance-based method is used in a geostatistical model to estimate the trend and the covariance structure. This strategy takes full advantage of existing information, because of the relationship between the observations, using a spectral decomposition of a selected distance and the corresponding principal coordinates. For the universal kriging method proposed based on distances (DBUK), we performed a simulation study, which allowed to compare the predictive capacity of traditional universal kriging over universal kriging based on distances. The simulation study shows that the proposed method DBUK, is better than the traditional universal kriging method and was found a marked reduction of error associated with a smaller RMSPE, this reduction was generally greater than 10%. Spatial and spatio-temporal spline interpolation in simulation studies possible to compare the performance of space and spatio-temporal radial basis functions, considering the trend in the principal coordinates generated from the mixed explanatory variables using the method based distances. The proposed spatial interpolation methods based on distances with RBF (DBSIRBF) and spatio-temporal interpolation based on distances RBF (DBSTIRBF) analyzed through kriging structure whereas in the trend the principal coordinates, show good performance when working with large neighborhoods, indicating that in general will have less error associated with a smaller RMSPE. The key point in the proposed methods is the correlation between the principal coordinates (constructed with the explanatory variables) and the response variable. The proposed methods were applied to agronomic data (concentration of calcium measured at a depth of 0-20 cm from Brazil) and climatological (average daily temperature of the Earth in Croatia in 2008). The results of cross-validation "leave-one-out" showed a good performance of the proposed predictors, indicating that can be used as alternative methods to traditional and valid for the modeling of spatially correlated variables in space and time, always considering covariates in the removal of the trend.