Environmental factors influence species and habitats on multiple scales creating a mosaic of distribution patterns. Studying factors shaping these patterns are central to our understanding of population dynamics and ultimately ecosystem functioning. Information on the distribution of resources and conservation values are also highly needed in marine management as coastal areas are increasingly influenced by human activities. In this thesis, large-scale field data is used to explore how strong environmental gradients found on multiple scales in the coastal areas of the Baltic Sea influence fish habitats. The underlying concepts are based in the field of species distribution modelling, whereby habitat maps can be produced using environmental layers in a geographic information system. Distribution modelling is further used to address both ecological and applied questions by examining effects of habitat limitation on fish population sizes and to evaluate management actions aimed at habitat conservation. I show that specific habitat requirements for fish species of both freshwater and marine origin can be described using environmental variables and that species-environment relationships can be used to predict the distribution of early life-stages of fish in the Baltic Sea archipelagos. Further, predicted habitat availability of a specific life-stage was directly related to adult population size of Eurasian perch Perca fluviatilis, signifying that the abundance of large predatory fish can be limited by specific recruitment habitats. Lastly, by predicting the distribution of an assemblage of coastal fish species and their associated habitats, an assessment of a network of marine protected areas was performed. Results revealed large gaps in the current network and identified areas suitable for future protection. By demonstrating how current habitat protection can be improved by including critical habitats for coastal fish population sizes this thesis points to the benefits of integrating nature conservation and fisheries management. Based on these findings I conclude that species distribution modelling provides a suitable analytical framework for assessing the habitat requirements of organisms. An increased understanding of habitat-population relationships and an ability to accurately map ecologically important features will be of great value for an ecosystem-based marine management. ­ / Felaktigt tryckt som Digital Comprehensive Summaries of Uppsala Dissertations from the Faculty of Science and Technology 709

What will happen to ecosystems if species continue to go extinct at the high rates seen today? Although ecosystems are often threatened by a myriad of physical or chemical stressors, recent evidence has suggested that the loss of species may have impacts on the functions and services of ecosystems that equal or exceed other major environmental disturbances. The underlying causes that link species diversity to ecosystem functioning include species niche complementarity, facilitative interactions, or selection effects, which cause process rates to be enhanced in more diverse communities. Interference competition, antagonistic interactions, or negative selection effects may otherwise reduce the efficiency or resource processing in diverse communities. While several of these mechanisms have been investigated in controlled experiments, there is an urgent need to understand how species diversity affects ecosystem functioning in nature, where variability of both biotic and abiotic factors is usually high. Species functional traits provide an important conceptual link between the effects of disturbances on community composition and diversity, and their ultimate outcomes for ecosystem functioning. Within this framework, I investigated relationships between the decomposition of leaf litter, a fundamental ecosystem process in stream ecosystems, and the composition and diversity of functional traits within the detritivore feeding guild. These include traits related to species habitat and resource preferences, phenology, and size. I focused on disentangling the biotic and abiotic drivers, including functional diversity, regulating ecosystem functioning in streams in a series of field experiments that captured real-world environmental gradients. Leaf decomposition rates were assessed using litter-bags of 0.5 and 10 mm opening size which allow the quantification of microbial and invertebrate + microbial contributions, respectively, to litter decomposition. I also used PVC chambers where leaf litter and a fixed number of invertebrate detritivores were enclosed in the field for a set time-period. The chemical characterisation of stream detritivores and leaf litter, by means of their nitrogen, phosphorus, and carbon concentration, was used to investigate how stoichiometric imbalance between detritivores and leaf litter may affect consumer growth and resource consumption. I found that the diversity and composition of functional traits within the stream detritivore feeding guild sometimes had effects on ecosystem functioning as strong as those of other major biotic factors (e.g. detritivore density and biomass), and abiotic factors (e.g. habitat complexity and agricultural stressors). However, the occurrence of diversity-functioning relationships was patchy in space and time, highlighting ongoing challenges in predicting the role of diversity a priori. The stoichiometric imbalance between consumers and resource was also identified as an important driver of functioning, affecting consumer growth rates, but not leaf decomposition rates. Overall, these results shed light on the understanding of species functional diversity effect on ecosystems, and indicate that the shifts in the functional diversity and composition of consumer guilds can have important outcomes for the functioning of stream ecosystems.

Deciduous dry forests are characterized by both seasonal climate and great leaf fall of the arboreus elements. They are distributed throughout tropical regions and within Triângulo Mineiro region they can be found in uphill turned around rivers. Currently, those forests are in a critical conservation status. Deciduous dry forests are the most threatened of all major tropical forests types. Despite their conservation status, ecological studies about these formations are few yet. The present study aims to research the vegetation structure and soils characteristics of two deciduous forests (Funil I and Funil II) located within Araguari river s valley (Minas Gerais State). For the phytossociology survey sixty 10 x 20 m plots were laid out in both areas. All the trees with a minimum circumference of 15 cm at 1.30 m upper ground were sampled. Composite soils samples were collected at a deep of 0-20cm for 20 plots in both forests. For each soil sample was analyzed pH, C, N, Ca, Mg, K, P, Al, Mn, Fe, thick sand, fine sand, silt and clay available. Canonical correspondence analysis (CCA) was used to check relationships between the distribution of the most abundant species and soil caracters. 2,034 individuals was found in Funil I. They are distributed in 64 species, 49 genera and 32 families. In Funil II was found 1,125 trees distributed in 46 species, 39 genera and 22 families. Shannon index calculed was 2.76 nat/ind. to Funil I and 2.59 nat/ind. to Funil II. Pielou evenness index was equal to both environments (J =0.66). Myracrodruon urundeuva, Myrsine umbellata, Myrcia rostrata and Campomanesia velutina were the most important species of Funil I. In Funil II, M. urundeuva, Tabebuia roseo alba, Anadenanthera colubrina and C. velutina were the most important species. Chemical analysis of both forest s soils showed a high chemical similarity. The pH values of both soils Funil I and II indicated a moderate acid. Soil nutrients available was similar in both areas, except for P. In contrast with similarity chemical was found a high fisical difference between Funil I and Funil II soils. Thick sand contents in Funil II was bigger than Funil I. On the other hand, fine sand, silt and clay available in Funil I was bigger than Funil II. In the correspondence canonical analysis it was evidenced the most of the species is distributed throughout environment in both forests, just altering your abundances. Short gradients suggest that one or several environmental variables not analyzed at present work can be interfering in the species distribution. Therefore, for a best knowledge about the relationship between species distribution and environmental variables it is necessary more studies in different areas because just with a lot of replications we can understand and arrive to a model that really explain the distribution species within environment. / As florestas estacionais deciduais caracterizam-se pela estacionalidade climática e pela caducifolia pronunciada do estrato arbóreo. Estão distribuídas pelas mais diversas regiões do planeta e no Triângulo Mineiro podem ser encontradas em encostas voltadas para rios. Atualmente, essas florestas se encontram em um crítico estado de conservação, estando entre as formações mais ameaçadas do planeta. Mas, mesmo em face a essa problemática conservacionista, ainda são poucos os estudos ecológicos que vislumbrem esses ambientes. O presente trabalho teve como objetivo investigar a estrutura vegetacional e as características edáficas de duas florestas decíduas (Funil I e Funil II) localizadas no vale do rio Araguari (MG). Para o levantamento fitossociológico foram demarcadas 60 parcelas de 10 x 20 m em cada área. Todos os indivíduos arbóreos que apresentaram circunferência a 1,30 m de altura ≥ 15 cm foram amostrados. Para o estudo do solo foram obtidas 20 amostras compostas coletas na profundidade de 0-20 cm em cada ambiente. Para cada amostra foi determinado o pH, %C e %N, disponibilidade de Ca, Mg, K, P, Al, Mn e Fe, e as variáveis físicas: areia grossa, areia fina, silte e argila. Para verificar possíveis relações entre as características do solo e a distribuição das espécies mais abundantes foram realizadas análises de correspondência canônica (CCA). Os 2.034 indivíduos amostrados em Funil I durante o levantamento fitossociológico estão distribuídos em 64 espécies, 49 gêneros e 32 famílias. Em Funil II, os 1125 indivíduos inventariados pertencem a 46 espécies, 39 gêneros e 22 famílias. O índice de diversidade de Shannon obtido para Funil I e Funil II foi de 2,76 nat/ind. e 2,59 nat/ind., respectivamente, sendo a equabilidade semelhante para os dois ambientes (J = 0,66). Myracrodruon urundeuva, Myrsine umbellata, Myrcia rostrata e Campomanesia velutina são as espécies mais importantes de Funil I. Já em Funil II, as espécies que estão entre as mais importantes são Myracrodruon urundeuva, Tabebuia roseo-alba, Anandenanthera colubrina e Campomanesia velutina. As análises químicas realizadas nos solos de Funil I e II evidenciaram fortes semelhanças químicas entre os mesmos. Os valores médios do pH obtido para os solos de Funil I e Funil II indicam solos de acidez moderada. A disponibilidade de nutrientes no solo, excetuando-se o potássio, foi muito semelhante entre esses ambientes. Em contraste à semelhança química foi observada uma diferença considerável dos parâmetros físicos desses solos. O teor de areia grossa foi maior em Funil II, todavia, a disponibilidade de areia fina, argila e silte foi superior em Funil I. A CCA realizada para as duas áreas sugere que a maioria das espécies se distribuem por toda a floresta, alterando apenas suas abundâncias relativas. A existência de gradientes curtos sugere que uma ou diversas variáveis não analisadas no presente trabalho estão interferindo na distribuição das espécies. Assim, para um melhor entendimento da distribuição das espécies face a variáveis ambientais é necessária a realização de mais estudos em diferentes áreas, pois só com muitas repetições poderemos compreender e chegar a um padrão que realmente explique a distribuição das espécies em um dado ambiente. / Mestre em Ecologia e Conservação de Recursos Naturais

Em vista das mudanças ambientais em nível global, disponibilizar informações ecológicas e buscar uma melhor compreensão dos fatores e processos que moldam a distribuição de espécies, é uma iniciativa importante para o planejamento de ações de conservação. Neste contexto, a importância e carência de informações sobre a distribuição geográficas das espécies nos motivaram a predizer a distribuição potencial de arbustos e árvores das famílias Lauraceae e Myrtaceae na Floresta Atlântica, no sul do Brasil. Modelos lineares generalizados (GLM) foram usados para ajustar modelos preditivos com os registros de ocorrência de 88 espécies em função de variáveis ambientais. As variáveis preditoras foram selecionadas com base no menor critério de informação de Akaike corrigido. Nós avaliamos o desempenho dos modelos usando o método de validação cruzada (10-fold) para calcular a habilidade estatística verdadeira (TSS) e a área sob a curva característica do operador receptor (AUC). Nós usamos GLM para testar a influência da área de ocorrência estimada, do número de registros das espécies e da complexidade dos modelos sobre a TSS e a AUC. Nossos resultados mostraram que as variáveis climáticas governam amplamente a distribuição de espécies, mas as variáveis que captam as variações ambientais locais são relativamente importantes na área de estudo. A TSS foi significativamente influenciada pelo número de registros e complexidade dos modelos, enquanto a AUC sofreu com o efeito de todos os três fatores avaliados. A interação entre estes fatores é uma questão importante e a ser considerada em novas avaliações sobre ambas medidas e com diferentes técnicas de modelagem. Nossos resultados também mostraram que as distribuições de algumas espécies foram superestimadas e outras corresponderam bem com a ocorrência por nós conhecida. Efetivamente nossos resultados têm fundamentos para embasar novos levantamentos de campo, a avaliação de áreas prioritárias e planos de conservação, além de inferências dos efeitos de mudanças ambientais sobre as espécies da Mata Atlântica. / In view of environmental change on a global level, providing ecological information and getting a better understanding of the factors and processes that shape species distribution is an important initiative for planning conservation actions. In this context, the importance and lack of information about the geographical distribution of species motivated us to predict the potential species distribution of shrubs and trees of the family Lauraceae and Myrtaceae, in the Atlantic Forest in southern Brazil. Generalized linear models (GLM) were used to fit predictive models with records of occurrence of 88 species according to environmental variables. Predictor variables were selected based on the lowest corrected Akaike information criterion. We evaluate the performance of the models using the method of cross-validation (10-fold) to calculate the true skill statistic (TSS) and area under the receiver operator characteristic curve (AUC). We used GLM to test the influence of the area of occurrence estimated, the number of records of the species and the complexity of the models on the TSS and AUC. Our results show that climatic variables largely govern the distribution of species, but the variables that capture the local environmental variations are relatively important in the study area. The TSS was significantly influenced by the number of records and complexity of models while the AUC suffered from the effect of all three evaluated factors. The interaction between these factors is an important issue and be considered for new reviews on both measures and with different modeling techniques. Our results also showed that the distributions of some species were overestimated and other corresponded well with the occurrence known to us. Indeed our results have foundations to support new field surveys, assessment of priority areas and conservation plans, and inferences of the effects of environmental change on species of the Atlantic Forest.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Os fatores que explicam a distribuição observada em plantas e animais é uma pergunta que intriga naturalistas, biogeógrafos e ecólogos há mais de um século. Ainda nos primórdios da disciplina de ecologia, as tolerâncias ambientais já haviam sido apontadas como as grandes responsáveis pelo padrão observado da distribuição dos seres vivos, o que mais tarde levou à concepção de nicho ecológico das espécies. Nos últimos anos, o estudo das distribuições dos organismos ganhou grande impulso e destaque na literatura. O motivo foi a maior disponibilidade de catálogos de presença de espécies, o desenvolvimento de bancos de variáveis ambientais de todo o planeta e de ferramentas computacionais capazes de projetar mapas de distribuição potencial de um dado organismo. Estes instrumentos, coletivamente chamados de Modelos de Distribuição de Espécies (MDEs) têm sido desde então amplamente utilizados em estudos de diferentes escopos. Um deles é a avaliação de potenciais áreas suscetíveis à invasão de organismos exóticos. Este estudo tem, portanto, o objetivo de compreender, através de MDEs, os fatores subjacentes à distribuição de duas espécies de corais escleractíneos invasores nativos do Oceano Pacífico e ambas invasoras bem sucedidas de diversas partes do Oceano Atlântico, destacadamente o litoral fluminense. Os resultados mostraram que os modelos preditivos da espécie Tubastraea coccinea (LESSON, 1829), cosmopolita amplamente difundida na sua região nativa pelo Indo- Pacífico demonstraram de maneira satisfatória suas áreas de distribuição nas áreas invadidas do Atlântico. Sua distribuição está basicamente associada a regiões com alta disponibilidade de calcita e baixa produtividade fitoplanctônica. Por outro lado, a aplicação de MDEs foi incapaz de predizer a distribuição de T. tagusensis (WELLS,1982) no Atlântico. Essta espécie, ao contrário de sua congênere, tem distribuição bastante restrita em sua região nativa, o arquipélago de Galápagos. Através de análises posteriores foi possível constatar a mudança no nicho observado durante o processo de invasão. Finalmente, o sucesso preditivo para T. coccinea e o fracasso dos modelos para T. tagusensis levantam importantes questões sobre quais os aspectos ecológicos das espécies são mais favoráveis à aplicação de MDEs. Adicionalmente, lança importantes ressalvas na utilização recentemente tão difundida destas ferramentas como forma de previsão de invasões biológicas e em estudos de efeitos de alterações climáticas sobre a distribuição das espécies. / The factors underpinning the observed distribution of plants and animals across time and space are a central question in ecology and has intrigued scientists for over a century. But even back on those early times, the role of climatic tolerances of the species were recognized as one of the main explanations for such distributional patterns. Later, these assumptions gave rise to the concept of niche which triggered several advances in the study of natural history. Recently, these studies were addressed in the light of novel computational techniques capable of providing potential distributional maps for a given species, generically called Species Distribution Models (SDMs). This coupled with the broader availability of species occurrence records and of environmental data from international databases made studies with SDMs very popular and ubiquitous in the literature. One of the main uses of the SDMs approach is the assessment of potentially susceptible areas of invasion by non- indigenous species. Therefore, here we used SDMs to better understand the major factors related to the current distribution of two well established invasive scleractinian coral species in the Atlantic, both from the Pacific Ocean. The results showed that the models were successful in predicting the potentially invaded sites by the cosmopolitan Tubastraea coccinea (LESSON, 1829), broadly distributed throughout the Pacific. This species distribution was basically associated with increasing concentrations of calcite and lower levels of phytoplankton activity. However, the models were incapable of predicting the survival and establishment of T. tagusensis (WELLS, 1982) in the Atlantic. This species, unlike its congener, has a very restricted distribution in its native regions, the Galapagos Islands. A posterior analyzes indeed showed a niche shift during the invasion event of T. tagusensis in the Atlantic. Finally, the good modelling results for T. coccinea contrasted with the failure of modelling T. tagusensis invasion highlight important explanations on methodological procedures in SDMs. It also helps to better understand which ecological aspects of the species are favourable toward good modelling performance. In addition to that, these results calls for precaution when analyzing SDMs results, particularly in invasion and climate change scenarios studies.

abstract: This work investigates the effects of non-random sampling on our understanding of species distributions and their niches. In its most general form, bias is systematic error that can obscure interpretation of analytical results by skewing samples away from the average condition of the system they represent. Here I use species distribution modelling (SDM), virtual species, and multiscale geographically weighted regression (MGWR) to explore how sampling bias can alter our perception of broad patterns of biodiversity by distorting spatial predictions of habitat, a key characteristic in biogeographic studies. I use three separate case studies to explore: 1) How methods to account for sampling bias in species distribution modeling may alter estimates of species distributions and species-environment relationships, 2) How accounting for sampling bias in fossil data may change our understanding of paleo-distributions and interpretation of niche stability through time (i.e. niche conservation), and 3) How a novel use of MGWR can account for environmental sampling bias to reveal landscape patterns of local niche differences among proximal, but non-overlapping sister taxa. Broadly, my work shows that sampling bias present in commonly used federated global biodiversity observations is more than enough to degrade model performance of spatial predictions and niche characteristics. Measures commonly used to account for this bias can negate much loss, but only in certain conditions, and did not improve the ability to correctly identify explanatory variables or recreate species-environment relationships. Paleo-distributions calibrated on biased fossil records were improved with the use of a novel method to directly estimate the biased sampling distribution, which can be generalized to finer time slices for further paleontological studies. Finally, I show how a novel coupling of SDM and MGWR can illuminate local differences in niche separation that more closely match landscape genotypic variability in the two North American desert tortoise species than does their current taxonomic delineation. / Dissertation/Thesis / Doctoral Dissertation Geography 2018

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Os fatores que explicam a distribuição observada em plantas e animais é uma pergunta que intriga naturalistas, biogeógrafos e ecólogos há mais de um século. Ainda nos primórdios da disciplina de ecologia, as tolerâncias ambientais já haviam sido apontadas como as grandes responsáveis pelo padrão observado da distribuição dos seres vivos, o que mais tarde levou à concepção de nicho ecológico das espécies. Nos últimos anos, o estudo das distribuições dos organismos ganhou grande impulso e destaque na literatura. O motivo foi a maior disponibilidade de catálogos de presença de espécies, o desenvolvimento de bancos de variáveis ambientais de todo o planeta e de ferramentas computacionais capazes de projetar mapas de distribuição potencial de um dado organismo. Estes instrumentos, coletivamente chamados de Modelos de Distribuição de Espécies (MDEs) têm sido desde então amplamente utilizados em estudos de diferentes escopos. Um deles é a avaliação de potenciais áreas suscetíveis à invasão de organismos exóticos. Este estudo tem, portanto, o objetivo de compreender, através de MDEs, os fatores subjacentes à distribuição de duas espécies de corais escleractíneos invasores nativos do Oceano Pacífico e ambas invasoras bem sucedidas de diversas partes do Oceano Atlântico, destacadamente o litoral fluminense. Os resultados mostraram que os modelos preditivos da espécie Tubastraea coccinea (LESSON, 1829), cosmopolita amplamente difundida na sua região nativa pelo Indo- Pacífico demonstraram de maneira satisfatória suas áreas de distribuição nas áreas invadidas do Atlântico. Sua distribuição está basicamente associada a regiões com alta disponibilidade de calcita e baixa produtividade fitoplanctônica. Por outro lado, a aplicação de MDEs foi incapaz de predizer a distribuição de T. tagusensis (WELLS,1982) no Atlântico. Essta espécie, ao contrário de sua congênere, tem distribuição bastante restrita em sua região nativa, o arquipélago de Galápagos. Através de análises posteriores foi possível constatar a mudança no nicho observado durante o processo de invasão. Finalmente, o sucesso preditivo para T. coccinea e o fracasso dos modelos para T. tagusensis levantam importantes questões sobre quais os aspectos ecológicos das espécies são mais favoráveis à aplicação de MDEs. Adicionalmente, lança importantes ressalvas na utilização recentemente tão difundida destas ferramentas como forma de previsão de invasões biológicas e em estudos de efeitos de alterações climáticas sobre a distribuição das espécies. / The factors underpinning the observed distribution of plants and animals across time and space are a central question in ecology and has intrigued scientists for over a century. But even back on those early times, the role of climatic tolerances of the species were recognized as one of the main explanations for such distributional patterns. Later, these assumptions gave rise to the concept of niche which triggered several advances in the study of natural history. Recently, these studies were addressed in the light of novel computational techniques capable of providing potential distributional maps for a given species, generically called Species Distribution Models (SDMs). This coupled with the broader availability of species occurrence records and of environmental data from international databases made studies with SDMs very popular and ubiquitous in the literature. One of the main uses of the SDMs approach is the assessment of potentially susceptible areas of invasion by non- indigenous species. Therefore, here we used SDMs to better understand the major factors related to the current distribution of two well established invasive scleractinian coral species in the Atlantic, both from the Pacific Ocean. The results showed that the models were successful in predicting the potentially invaded sites by the cosmopolitan Tubastraea coccinea (LESSON, 1829), broadly distributed throughout the Pacific. This species distribution was basically associated with increasing concentrations of calcite and lower levels of phytoplankton activity. However, the models were incapable of predicting the survival and establishment of T. tagusensis (WELLS, 1982) in the Atlantic. This species, unlike its congener, has a very restricted distribution in its native regions, the Galapagos Islands. A posterior analyzes indeed showed a niche shift during the invasion event of T. tagusensis in the Atlantic. Finally, the good modelling results for T. coccinea contrasted with the failure of modelling T. tagusensis invasion highlight important explanations on methodological procedures in SDMs. It also helps to better understand which ecological aspects of the species are favourable toward good modelling performance. In addition to that, these results calls for precaution when analyzing SDMs results, particularly in invasion and climate change scenarios studies.

Em vista das mudanças ambientais em nível global, disponibilizar informações ecológicas e buscar uma melhor compreensão dos fatores e processos que moldam a distribuição de espécies, é uma iniciativa importante para o planejamento de ações de conservação. Neste contexto, a importância e carência de informações sobre a distribuição geográficas das espécies nos motivaram a predizer a distribuição potencial de arbustos e árvores das famílias Lauraceae e Myrtaceae na Floresta Atlântica, no sul do Brasil. Modelos lineares generalizados (GLM) foram usados para ajustar modelos preditivos com os registros de ocorrência de 88 espécies em função de variáveis ambientais. As variáveis preditoras foram selecionadas com base no menor critério de informação de Akaike corrigido. Nós avaliamos o desempenho dos modelos usando o método de validação cruzada (10-fold) para calcular a habilidade estatística verdadeira (TSS) e a área sob a curva característica do operador receptor (AUC). Nós usamos GLM para testar a influência da área de ocorrência estimada, do número de registros das espécies e da complexidade dos modelos sobre a TSS e a AUC. Nossos resultados mostraram que as variáveis climáticas governam amplamente a distribuição de espécies, mas as variáveis que captam as variações ambientais locais são relativamente importantes na área de estudo. A TSS foi significativamente influenciada pelo número de registros e complexidade dos modelos, enquanto a AUC sofreu com o efeito de todos os três fatores avaliados. A interação entre estes fatores é uma questão importante e a ser considerada em novas avaliações sobre ambas medidas e com diferentes técnicas de modelagem. Nossos resultados também mostraram que as distribuições de algumas espécies foram superestimadas e outras corresponderam bem com a ocorrência por nós conhecida. Efetivamente nossos resultados têm fundamentos para embasar novos levantamentos de campo, a avaliação de áreas prioritárias e planos de conservação, além de inferências dos efeitos de mudanças ambientais sobre as espécies da Mata Atlântica. / In view of environmental change on a global level, providing ecological information and getting a better understanding of the factors and processes that shape species distribution is an important initiative for planning conservation actions. In this context, the importance and lack of information about the geographical distribution of species motivated us to predict the potential species distribution of shrubs and trees of the family Lauraceae and Myrtaceae, in the Atlantic Forest in southern Brazil. Generalized linear models (GLM) were used to fit predictive models with records of occurrence of 88 species according to environmental variables. Predictor variables were selected based on the lowest corrected Akaike information criterion. We evaluate the performance of the models using the method of cross-validation (10-fold) to calculate the true skill statistic (TSS) and area under the receiver operator characteristic curve (AUC). We used GLM to test the influence of the area of occurrence estimated, the number of records of the species and the complexity of the models on the TSS and AUC. Our results show that climatic variables largely govern the distribution of species, but the variables that capture the local environmental variations are relatively important in the study area. The TSS was significantly influenced by the number of records and complexity of models while the AUC suffered from the effect of all three evaluated factors. The interaction between these factors is an important issue and be considered for new reviews on both measures and with different modeling techniques. Our results also showed that the distributions of some species were overestimated and other corresponded well with the occurrence known to us. Indeed our results have foundations to support new field surveys, assessment of priority areas and conservation plans, and inferences of the effects of environmental change on species of the Atlantic Forest.

Em vista das mudanças ambientais em nível global, disponibilizar informações ecológicas e buscar uma melhor compreensão dos fatores e processos que moldam a distribuição de espécies, é uma iniciativa importante para o planejamento de ações de conservação. Neste contexto, a importância e carência de informações sobre a distribuição geográficas das espécies nos motivaram a predizer a distribuição potencial de arbustos e árvores das famílias Lauraceae e Myrtaceae na Floresta Atlântica, no sul do Brasil. Modelos lineares generalizados (GLM) foram usados para ajustar modelos preditivos com os registros de ocorrência de 88 espécies em função de variáveis ambientais. As variáveis preditoras foram selecionadas com base no menor critério de informação de Akaike corrigido. Nós avaliamos o desempenho dos modelos usando o método de validação cruzada (10-fold) para calcular a habilidade estatística verdadeira (TSS) e a área sob a curva característica do operador receptor (AUC). Nós usamos GLM para testar a influência da área de ocorrência estimada, do número de registros das espécies e da complexidade dos modelos sobre a TSS e a AUC. Nossos resultados mostraram que as variáveis climáticas governam amplamente a distribuição de espécies, mas as variáveis que captam as variações ambientais locais são relativamente importantes na área de estudo. A TSS foi significativamente influenciada pelo número de registros e complexidade dos modelos, enquanto a AUC sofreu com o efeito de todos os três fatores avaliados. A interação entre estes fatores é uma questão importante e a ser considerada em novas avaliações sobre ambas medidas e com diferentes técnicas de modelagem. Nossos resultados também mostraram que as distribuições de algumas espécies foram superestimadas e outras corresponderam bem com a ocorrência por nós conhecida. Efetivamente nossos resultados têm fundamentos para embasar novos levantamentos de campo, a avaliação de áreas prioritárias e planos de conservação, além de inferências dos efeitos de mudanças ambientais sobre as espécies da Mata Atlântica. / In view of environmental change on a global level, providing ecological information and getting a better understanding of the factors and processes that shape species distribution is an important initiative for planning conservation actions. In this context, the importance and lack of information about the geographical distribution of species motivated us to predict the potential species distribution of shrubs and trees of the family Lauraceae and Myrtaceae, in the Atlantic Forest in southern Brazil. Generalized linear models (GLM) were used to fit predictive models with records of occurrence of 88 species according to environmental variables. Predictor variables were selected based on the lowest corrected Akaike information criterion. We evaluate the performance of the models using the method of cross-validation (10-fold) to calculate the true skill statistic (TSS) and area under the receiver operator characteristic curve (AUC). We used GLM to test the influence of the area of occurrence estimated, the number of records of the species and the complexity of the models on the TSS and AUC. Our results show that climatic variables largely govern the distribution of species, but the variables that capture the local environmental variations are relatively important in the study area. The TSS was significantly influenced by the number of records and complexity of models while the AUC suffered from the effect of all three evaluated factors. The interaction between these factors is an important issue and be considered for new reviews on both measures and with different modeling techniques. Our results also showed that the distributions of some species were overestimated and other corresponded well with the occurrence known to us. Indeed our results have foundations to support new field surveys, assessment of priority areas and conservation plans, and inferences of the effects of environmental change on species of the Atlantic Forest.

Submitted by Rafael Santana (rafael.silvasantana@ufpe.br) on 2017-04-26T19:32:19Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_B_Macena_Full_Tubaleia_oficial_FINAL_BIB.pdf: 3006322 bytes, checksum: 3a1ffaf6152b8966edc8c3989913e65f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-26T19:32:19Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_B_Macena_Full_Tubaleia_oficial_FINAL_BIB.pdf: 3006322 bytes, checksum: 3a1ffaf6152b8966edc8c3989913e65f (MD5) Previous issue date: 2016-12-01 / CNPQ / Compreender detalhadamente a história de vida do tubarão-baleia é fundamental para assegurar a sua conservação. No entanto, apesar da espécie possuir distribuição circumglobal e ser relativamente bem estudada entre os elasmobrânquios, ainda existe uma grande escassez de informações relacionadas a muitos dos seus aspectos ecológicos e biológicos em todo o mundo, principalmente no que diz respeito aos seus movimentos migratórios e ciclo reprodutivo. No Oceano Atlântico, particularmente, a espécie vem sendo investigada majoritariamente no Golfo do México/ Mar do Caribe, permanecendo uma grande lacuna para o restante dessa bacia oceânica. O presente estudo representa a primeira iniciativa de investigação da distribuição espacial do tubarão-baleia em escala oceânica no sudoeste do Atlântico baseada em registros de ocorrências na costa do Brasil, além de ter sido o primeiro trabalho também sobre o rastreamento de tubarões-baleia na região equatorial. Com o objetivo de complementar o conhecimento acerca da distribuição geográfica e movimentação do tubarão-baleia nas regiões sudoeste e equatorial do oceano Atlântico, foram empregadas técnicas modernas de modelagem ecológica e rastreamento via satélite, além da utilização do método tradicional de censo visual para identificação de aspectos populacionais no Arquipélago de São Pedro e São Paulo (ASPSP). Primeiramente, foram realizadas predições referentes à distribuição espacial de habitats adequados para alimentação e inferências sobre a influência de variáveis ambientais específicas para ocorrência do tubarão-baleia na costa do Brasil/ sudoeste do oceano Atlântico. Em seguida, a sazonalidade, a abundância relativa e a estrutura populacional dos tubarões-baleia que visitam o ASPSP foram investigadas, incluindo inferências acerca da importância de ecossistemas insulares oceânicos para a parcela madura da espécie. Por fim, na terceira parte da Tese, os deslocamentos horizontais e verticais de tubarões-baleia marcados com transmissores via satélite no ASPSP foram descritos e o comportamento de mergulho avaliado com relação a fatores biofísicos e ambientais específicos. Os resultados obtidos no presente estudo são relevantes não somente para a conservação do tubarão-baleia, mas para o ecossistema marinho na costa do Brasil, de uma forma geral, posto que o mapeamento de habitats ideais para alimentação da espécie também serve para identificar áreas ecologicamente importantes para outras espécies. Ademais, a identificação do ASPSP como uma área importante para a parcela adulta dos tubarões-baleia ressalta sua importância ecológica no ciclo de vida da espécie, destacando a necessidade de se envidar maiores esforços para a conservação do local. / Understanding the life history of the whale shark is fundamental to assure its conservation. However, in spite of the circumglobal distribution of the species and the fact that it is relatively well studied among elasmobranchs, there is still a serious lack of information concerning its biology in the entire world, mainly regarding its migratory movements and reproductive cycle. In the Atlantic Ocean, particularly, the whale sharks have been predominantly studied in the Gulf of Mexico/Caribbean Sea, with a big gap still remaining for the rest of this ocean basin. Aiming to help to fill this gap on geographical distribution and movement patterns of whale sharks in the Equatorial and Southwest Atlantic regions, modern techniques of ecological modelling and satellite tracking were used, in addition to the use of scientific traditional method of visual census to describe the population aspects of the species in the archipelago of São Pedro and São Paulo (ASPSP). Firstly, geographical predictions of suitable habitats for whale shark feeding and inferences of the influence of specific environmental variables on the occurrence distribution in the Brazilian coast/southwestern Atlantic Ocean were conducted to describe the potential spatial distribution of the species. Then, the seasonality of occurrence, relative abundance and population structure of the whale sharks visiting the ASPSP were investigated, including a discussion regarding the importance of the insular oceanic ecosystems to the mature portion of the species. Finally, in the third part of the thesis, the horizontal and vertical displacements of whale sharks satellite tagged off ASPSP were described and the diving behavior assessed in relation to specific biophysical and environmental factors. The present study represents the first oceanic-scale spatial distribution investigation effort in the southwest Atlantic on whale shark presence records from the Brazilian coast, besides of being the first study using satellite tracking on the species in the equatorial Atlantic as well. The results presented here are of great relevance not only for the whale shark conservation but also for the Brazilian marine ecosystem, as the mapping of suitable feeding habitats could contribute to the identification of areas of ecological importance to other marine species. Moreover, the identification of the ASPSP as an important area for the mature part of whale shark populations highlights its ecological relevance on the species life cycle, emphasizing the need of increasing the conservation efforts in this habitat.