A dispersão de sementes por vertebrados é um processo ecológico muito importante para a manutenção da biodiversidade, especialmente nas regiões tropicais. Estas interações mutualistas podem ser rompidas devido à caça e a perda e fragmentação de habitats, na medida em que estas ameaças podem levar os parceiros mutualistas à extinção. No presente trabalho, buscamos entender as consequências de possíveis extinções de aves frugívoras sobre a organização de sistemas de dispersão de sementes na floresta Atlântica brasileira. Primeiro, nós caracterizamos o papel que cada uma das espécies desempenha em estruturar as redes de interação de que fazem parte. Em seguida, investigamos possíveis correlatos biológicos deste papel estrutural e vimos que as plantas com sementes pequenas e com períodos de frutificação extensos tendem a ser estruturalmente mais importantes. Por outro lado, características morfológicas (tamanho do bico e massa corpórea) e ecológicas (abundância e grau de frugivoria) não se mostraram relevantes em explicar o papel das aves nas redes de dispersão de sementes. O risco de extinção, no entanto, está associado ao papel estrutural das espécies de aves, de tal modo que aves mais ameaçadas tendem a ser mais importantes para a estrutura das redes. Estes resultados indicam que a perda de espécies ameaçadas pode ter consequências para a organização dos sistemas de dispersão de sementes de que fazem parte. Em um capítulo posterior, buscamos entender como os sistemas de dispersão de sementes responderiam a crescentes perdas de habitat. Com base em dados empíricos, estimamos uma sequência de extinções de aves decorrentes da perda de habitat na floresta Atlântica. Simulamos esta sequência de extinções em redes de dispersão de sementes provenientes de uma área protegida, avaliando os impactos de tais remoções de espécies sobre a organização das interações. Nossos resultados sugerem relativa robustez das redes de dispersão de sementes à remoção de espécies decorrente da perda de habitat. Por outro lado, a estrutura das redes parece colapsar quando a porcentagem de habitat é reduzida a menos de 30% da paisagem. É possível que um limiar de riqueza de espécies gere também um limiar na resposta da estrutura das redes à perda de habitat. Por fim, em um capítulo de perspectivas sobre os impactos da defaunação, avaliamos a importância de grandes vertebrados frugívoros como dispersores de sementes. Sugerimos que a inclusão de aspectos da história natural dos grandes frugívoros na abordagem de redes complexas pode trazer novas contribuições e permitir avanços nos estudos que investigam como esses dispersores podem influenciar a dinâmica das comunidades de plantas. Considerando o conjunto de resultados apresentados nesta tese, ilustramos como a abordagem de redes pode ser útil ao se estudar sistemas com muitos elementos, como é o caso da dispersão de sementes. Contribuímos para um melhor entendimento dos aspectos da biologia das espécies que influenciam a posição que ocupam dentro das redes de dispersão de sementes. Ademais, procuramos combinar princípios da ecologia de paisagens e análises de redes complexas para entender as consequências da perda de habitat sobre a organização de sistemas de dispersão de sementes / Seed dispersal by vertebrates is a key ecological process for biodiversity maintenance, particularly in tropical regions. These mutualistic interactions can be disrupted due to hunting and habitat loss and fragmentation, threats that may lead mutualistic partners to extinction. In the present work, we seek to understand the consequences of possible extinctions of frugivorous birds on the organization of seed dispersal systems in the Brazilian Atlantic forest. First, we described the role each species plays in structuring the interaction networks they are part of. Then, we investigated potential biological correlates of these structural roles and we found that plants with small seeds and long fruiting periods tend to be more important to network structure. On the other hand, morphological traits (bill size and body mass) and ecological traits (abundance and degree of frugivory) were not relevant to explain the role bird species play in seed dispersal networks. Extinction risk, however, is associated with the structural role of bird species, so that higher-risk species tend to me more important for network structure. Our results suggest that the loss of higher-risk bird species may affect the organization of seed dispersal systems. In a later chapter, we seek to understand how seed dispersal systems would respond to increasing habitat loss. Based on empirical data, we estimated a sequence of bird species extinctions following habitat loss in the Atlantic forest. We simulated that sequence of extinctions in seed dispersal networks from a protected area, evaluating the impacts of such species deletions on the organization of interactions. Our results point out relative robustness of seed dispersal networks to removal of species due to habitat loss. On the other hand, the structure of the networks seems to collapse when the percentage of habitat cover shrinks to less than 30% of the landscape. It is possible that a threshold in species richness creates a threshold in network structure response to habitat loss. Finally, in a chapter of perspectives on the impacts of defaunation, we evaluated the importance of large frugivorous vertebrates as seed dispersers. We suggest that the inclusion of aspects of the natural history of large frugivores in complex networks may allow new insights and advances in studies investigating how these seed dispersers can influence the dynamics of plant communities. Considering the overall results presented in this work, we illustrate how the network approach can be useful when studying systems with many components, such as seed dispersal. We contribute to a better understanding of the biological aspects that affect the position species occupy within seed dispersal networks. Furthermore, we combined principles from landscape ecology and analysis of complex networks to understand the consequences of habitat loss on the organization of seed dispersal systems

A dispersão de sementes por vertebrados é um processo ecológico muito importante para a manutenção da biodiversidade, especialmente nas regiões tropicais. Estas interações mutualistas podem ser rompidas devido à caça e a perda e fragmentação de habitats, na medida em que estas ameaças podem levar os parceiros mutualistas à extinção. No presente trabalho, buscamos entender as consequências de possíveis extinções de aves frugívoras sobre a organização de sistemas de dispersão de sementes na floresta Atlântica brasileira. Primeiro, nós caracterizamos o papel que cada uma das espécies desempenha em estruturar as redes de interação de que fazem parte. Em seguida, investigamos possíveis correlatos biológicos deste papel estrutural e vimos que as plantas com sementes pequenas e com períodos de frutificação extensos tendem a ser estruturalmente mais importantes. Por outro lado, características morfológicas (tamanho do bico e massa corpórea) e ecológicas (abundância e grau de frugivoria) não se mostraram relevantes em explicar o papel das aves nas redes de dispersão de sementes. O risco de extinção, no entanto, está associado ao papel estrutural das espécies de aves, de tal modo que aves mais ameaçadas tendem a ser mais importantes para a estrutura das redes. Estes resultados indicam que a perda de espécies ameaçadas pode ter consequências para a organização dos sistemas de dispersão de sementes de que fazem parte. Em um capítulo posterior, buscamos entender como os sistemas de dispersão de sementes responderiam a crescentes perdas de habitat. Com base em dados empíricos, estimamos uma sequência de extinções de aves decorrentes da perda de habitat na floresta Atlântica. Simulamos esta sequência de extinções em redes de dispersão de sementes provenientes de uma área protegida, avaliando os impactos de tais remoções de espécies sobre a organização das interações. Nossos resultados sugerem relativa robustez das redes de dispersão de sementes à remoção de espécies decorrente da perda de habitat. Por outro lado, a estrutura das redes parece colapsar quando a porcentagem de habitat é reduzida a menos de 30% da paisagem. É possível que um limiar de riqueza de espécies gere também um limiar na resposta da estrutura das redes à perda de habitat. Por fim, em um capítulo de perspectivas sobre os impactos da defaunação, avaliamos a importância de grandes vertebrados frugívoros como dispersores de sementes. Sugerimos que a inclusão de aspectos da história natural dos grandes frugívoros na abordagem de redes complexas pode trazer novas contribuições e permitir avanços nos estudos que investigam como esses dispersores podem influenciar a dinâmica das comunidades de plantas. Considerando o conjunto de resultados apresentados nesta tese, ilustramos como a abordagem de redes pode ser útil ao se estudar sistemas com muitos elementos, como é o caso da dispersão de sementes. Contribuímos para um melhor entendimento dos aspectos da biologia das espécies que influenciam a posição que ocupam dentro das redes de dispersão de sementes. Ademais, procuramos combinar princípios da ecologia de paisagens e análises de redes complexas para entender as consequências da perda de habitat sobre a organização de sistemas de dispersão de sementes / Seed dispersal by vertebrates is a key ecological process for biodiversity maintenance, particularly in tropical regions. These mutualistic interactions can be disrupted due to hunting and habitat loss and fragmentation, threats that may lead mutualistic partners to extinction. In the present work, we seek to understand the consequences of possible extinctions of frugivorous birds on the organization of seed dispersal systems in the Brazilian Atlantic forest. First, we described the role each species plays in structuring the interaction networks they are part of. Then, we investigated potential biological correlates of these structural roles and we found that plants with small seeds and long fruiting periods tend to be more important to network structure. On the other hand, morphological traits (bill size and body mass) and ecological traits (abundance and degree of frugivory) were not relevant to explain the role bird species play in seed dispersal networks. Extinction risk, however, is associated with the structural role of bird species, so that higher-risk species tend to me more important for network structure. Our results suggest that the loss of higher-risk bird species may affect the organization of seed dispersal systems. In a later chapter, we seek to understand how seed dispersal systems would respond to increasing habitat loss. Based on empirical data, we estimated a sequence of bird species extinctions following habitat loss in the Atlantic forest. We simulated that sequence of extinctions in seed dispersal networks from a protected area, evaluating the impacts of such species deletions on the organization of interactions. Our results point out relative robustness of seed dispersal networks to removal of species due to habitat loss. On the other hand, the structure of the networks seems to collapse when the percentage of habitat cover shrinks to less than 30% of the landscape. It is possible that a threshold in species richness creates a threshold in network structure response to habitat loss. Finally, in a chapter of perspectives on the impacts of defaunation, we evaluated the importance of large frugivorous vertebrates as seed dispersers. We suggest that the inclusion of aspects of the natural history of large frugivores in complex networks may allow new insights and advances in studies investigating how these seed dispersers can influence the dynamics of plant communities. Considering the overall results presented in this work, we illustrate how the network approach can be useful when studying systems with many components, such as seed dispersal. We contribute to a better understanding of the biological aspects that affect the position species occupy within seed dispersal networks. Furthermore, we combined principles from landscape ecology and analysis of complex networks to understand the consequences of habitat loss on the organization of seed dispersal systems

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Made available in DSpace on 2014-12-17T14:33:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 IgorGB_DISSERT.pdf: 695705 bytes, checksum: 0611f2165b1e05afa1e64ceaedeacebb (MD5) Previous issue date: 2012-08-27 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / High levels of local, regional, and global extinctions has progressively simplified communities in terms of both species and ecosystem functioning. Theoretical models demonstrated that the degree of functional redundancy determines the rates of functional group loss in response to species extinctions. Here, we improve the theoretical predictions by incorporating in the model interactions between species and between functional groups. In this study, we tested the effect of different scenarios of interspecific interactions and effects between functional groups on the resistance to loss of community functional groups. Virtual communities have been built with different distribution patterns of species in functional groups, both with high and low evenness. A matrix A was created to represent the net effect of interspecific interactions among all species, representing nesting patterns, modularity, sensitive species, and dominant species. Moreover, a second matrix B was created to represent the interactions between functional groups, also exhibiting different patterns. The extinction probability of each species was calculated based on community species richness and by the intensity of the interspecific interactions that act upon it and group to which it belongs. In the model, successive extinctions decrease the community species richness, the degree of functional redundancy and, consequently, the number of functional groups that remain in the system. For each scenario of functional redundancy, A, and B, we ran 1000 simulations to generate an average functional extinction curve. Different model assumptions were able to generate remarkable variation on functional extinction curves. More extreme variations occurred when the matrix A and B caused a higher heterogeneity in the species extinction probability. Scenarios with sensitive species, positive or negative, showed a greater variation than the scenarios with dominant species. Nested interactions showed greater variation than scenarios where the interactions were in modules. Communities with maximal functional evenness can only be destabilized by the interactions between species and functional groups. In contrast, communities with low functional evenness can have its resistance either increased or decreased by the interactions. The concentration of positive interactions in low redundancy groups or negative interactions in high redundancy groups was able to decrease the functional extinction rates. In contrast, the concentration of negative interactions in low redundancy groups or positive interactions in high redundancy groups was able to increase the functional extinction rates. This model shows results that are relevant for species priorization in ecosystem conservation and restoration / Os n?veis elevados de extin??es locais, regionais e globais t?m simplificado progressivamente comunidades em termos de esp?cies e funcionamento do ecossistema. Modelos te?ricos demonstraram que o grau de redund?ncia funcional determina as taxas de perda de grupos funcionais ? medida que as comunidades sofrem extin??o de esp?cies. Aqui n?s aprimoramos as predi??es te?ricas pela incorpora??o no modelo de intera??es entre esp?cies e entre grupos funcionais. Neste estudo, testamos o efeito de diferentes cen?rios de intera??es interespec?ficas e de efeitos entre grupos funcionais sobre a resist?ncia das comunidades ? perda de grupos funcionais. Comunidades virtuais foram constru?das com diferentes padr?es de distribui??o de esp?cies nos grupos funcionais, tanto com alta quanto com baixa equitabilidade. Uma matriz A foi criada para representar o efeito l?quido das intera??es interespec?ficas entre todas as esp?cies, representando padr?es de aninhamento, modularidade, esp?cies sens?veis ou dominantes. Al?m disto, uma segunda matriz B foi criada para representar as intera??es entre grupos funcionais, tendo tamb?m diferentes padr?es. A probabilidade de extin??o de cada esp?cie foi calculada com base na riqueza de esp?cie da comunidade e pela intensidade das intera??es interespec?ficas que atuam sobre ela e sobre o grupo funcional ao qual ela pertence. No modelo, extin??es de esp?cies sucessivas diminuem a riqueza da comunidade, o grau de redund?ncia funcional e consequentemente o n?mero de grupos funcionais que permanecem no sistema. Para cada cen?rio de redund?ncia funcional, A e B, n?s rodamos 1000 simula??es para gerar uma curva de extin??o funcional m?dia. Diferentes suposi??es do modelo foram capazes de gerar varia??es not?veis nas curvas de extin??o funcional. Varia??es mais extremas ocorreram quando as matrizes A e B definem um efeito diferencial acentuado na probabilidade de extin??o das esp?cies dos grupos funcionais. Cen?rios com esp?cies sens?veis, positivas ou negativas, apresentaram uma maior varia??o que os cen?rios com esp?cies dominantes. Intera??es aninhadas apresentaram maior varia??o do que cen?rios em que as intera??es s?o modulares. Comunidades com redund?ncia funcional m?xima podem somente ser fragilizadas pelas intera??es entre esp?cies e grupos funcionais. Em contraste, comunidades com baixa riqueza funcional pode ter sua resist?ncia aumentada ou diminu?da pelas intera??es. A concentra??o de intera??es positivas in grupos de baixa redund?ncia ou intera??es negativas em grupos de alta redund?ncia foi capaz de diminuir as taxas de extin??o funcional. Em contraste, a concentra??o de intera??es negativas em grupos de baixa redund?ncia ou de intera??es positivas em grupos de alta redund?ncia foi capaz de aumentar as taxas de extin??o funcional. Este modelo apresenta resultados relevantes para prioriza??o de esp?cies em trabalhos de conserva??o e restaura??o dos ecossistemas