Radiações evolutivas estão entre os eventos mais fascinantes da evolução. Grande parte da diversidade da vida, tanto de espécies como ecológica, surgiu nos breves intervalos temporais de rápida especiação que configuram as radiações. As causas ecológicas e não-ecológicas do surgimento da diversidade em radiações evolutivas, em especial nas radiações adaptativas, são tema de pesquisa há muito tempo, pelo menos desde que Darwin observou a imensa diversidade de um grupo de pássaros nas ilhas Galápagos. Desde então, as ilhas têm sido os ambientes ideais para o estudo desse fenômeno, e foi a partir das observações e experimentos em ilhas que toda a teoria ecológica das radiações evolutivas surgiu. Contudo, as causas ecológicas das radiações explosivas ocorridas em amplas escalas continentais permanecem tema de constante debate. Nesta tese, foram investigados os determinantes ecológicos e não-ecológicos (e.g., geografia, contingências históricas, efeitos filogenéticos) da evolução morfológica dos roedores sigmodontíneos durante sua radiação na região Neotropical, em especial no continente sul-americano. Para isso, foi quantificada a morfologia do crânio e mandíbula de mais de dois mil exemplares do grupo, e foram investigadas variações ecomorfológicas nos níveis interespecífico (I), intraespecífico (II), e entre assembleias de sigmodontíneos (III). Na Parte I da tese, foram investigadas duas predições da teoria da radiação adaptativa, a correlação-fenótipo ambiente (capítulo 1) e a funcionalidade do fenótipo através da força da mordida (capítulo 2), permitindo determinar o papel da divergência ecológica na evolução morfológica das espécies. Na Parte II (capítulo 3), foram investigadas as contribuições relativas de processos determinísticos e neutros sobre a variação morfológica entre populações de uma espécie de roedor sigmodontíneo amplamente distribuída, Akodon cursor. Na Parte III, a influência da variação ambiental e da distribuição espacial das linhagens filogenéticas de sigmodontíneos sobre o tamanho corporal (capítulo 4) e forma do crânio e mandíbula (capítulo 5), foram investigados no contexto biogeográfico da variação no tamanho e forma média entre assembleias de sigmodontíneos. As contribuições originais desta tese foram: (i) mostrar que a radiação evolutiva dos roedores sigmodontíneos foi guiada principalmente por fatores históricos e geográficos ao invés de fatores ecológicos; (ii) sugerir que radiações evolutivas ocorridas em escalas continentais, especialmente de roedores, têm um componente geográfico e histórico mais determinante do que o componente ecológico; (iii) revelar que a força da mordida varia pouco entre roedores sigmodontíneos herbívoros e granívoros, o que provavelmente é resultado do fenótipo generalista desses roedores; (iv) apontar que sigmodontíneos com dieta insetívora têm uma taxa de evolução mais rápida, e parecem estar evoluindo sua forma do crânio/mandíbula e sua força da mordida em uma direção diferente das demais espécies; (v) demonstrar que, dentro de uma espécie de sigmodontíneo (Akodon cursor), fluxo gênico e deriva genética explicam melhor a forma do crânio entre populações, enquanto a variação ambiental explica melhor o tamanho do crânio, indicando que o tamanho é uma característica mais lábil e mais sujeita a pressões ambientais do que a forma do crânio; (vi) mostrar que a variação biogeográfica, tanto do tamanho quanto da forma média do crânio/mandíbula entre assembleias de sigmodontíneos, está sob influência da distribuição diferencial das linhagens filogenéticas ao longo do espaço geográfico, bem como de variáveis ambientais; o que indica conservação filogenética de nicho à nível de metacomunidades. De modo geral, ao investigar as contribuições relativas dos componentes adaptativo e não-adaptativo da evolução morfológica, foram obtidas informações importantes para conhecer as causas da diversificação morfológica em Sigmodontinae, aumentando nosso conhecimento sobre as origens de toda a diversidade biológica. / Evolutionary radiations are among the most fascinating phenomena of evolution. Most of the biological diversity on the planet, both in terms of species and ecological diversity, appeared during these brief intervals of rapid speciation. The ecological and non-ecological causes of the emergence of diversity in evolutionary radiations, especially in adaptive radiations, have long been the subject of research, beginning with Darwin and his notice of the astonishing diversity of bird forms in the Galapagos Islands. Islands have since been ideal environments in which to study evolutionary and adaptive radiations, and indeed it was from observations and experiments on islands that all ecological theory of evolutionary radiations arose. However, the ecological causes of explosive radiations occurring on large continental scales are still a matter of debate. In this dissertation, I investigated the ecological and non-ecological (e.g., geography, historical contingencies, phylogenetic effects) determinants of morphological evolution in sigmodontine rodents during their radiation in the Neotropical region, particularly on the South-American continent. The skull and mandible morphology of more than two thousand specimens was quantified, and ecomorphological variation was investigated on three levels: interspecific (I), intraspecific (II), and among sigmodontine assemblages (III). In part I, two predictions from the ecological theory of adaptive radiation were investigated: the phenotype-environment correlation (chapter 1), and the trait utility through the bite force (chapter 2). This approach enabled determination of the role of ecological divergence in species morphological evolution. In part II (chapter 3), I investigated the relative contributions of deterministic and neutral processes to morphological variation among populations of one widely distributed sigmodontine species, Akodon cursor. In part III, I investigated the influence of environmental variation and spatial distribution of phylogenetic lineages on body size (chapter 4) and on shape of the skull and mandible (chapter 5), in the context of biogeographical variation of mean size and shape in sigmodontine assemblages. The original contributions of this dissertation are as follows: (i) to demonstrate that the evolutionary radiation of sigmodontines was driven mainly by historical and geographical factors instead of ecological factors; (ii) to suggest that evolutionary radiations on continental scales, especially rodent radiations, have a more determinant historical and geographical component than an ecological one; (iii) to show small variation in bite force between sigmodontine herbivores and granivores, which is likely a consequence of the generalist phenotype of these rodents; (iv) to highlight that insectivorous sigmodontines have a faster rate of morphological evolution than other diet groups, and that skull and mandible morphology and bite force are evolving in different directions than in other species; (v) to demonstrate that within a sigmodontine species (Akodon cursor), gene flow and genetic drift better explain variation in skull shape among populations, while environmental variation better explains variation in skull size, which suggests that size is more labile feature than shape and thus more prone to change with environmental pressures; and (vi) to show that biogeographical variation in mean body size, mean skull shape, and mean mandible shape across sigmodontine assemblages is influenced by the different distributions of phylogenetic lineages over geographical space, as well by environmental variables, which indicates phylogenetic niche conservatism at the metacommunity level. These results shed light on some of the factors driving morphological diversification in Sigmodontinae. Further, the analytical approach(es) utilized may be useful for general investigations of the relative contributions of adaptive and non-adaptive components of morphological evolution, thereby potentially increasing our knowledge of the origins of all biological diversity.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Atualmente observa-se uma expressiva perda de biodiversidade global resultante de atividades antrópicas, sendo a introdução de espécies exóticas uma das mais impactantes. A jaqueira Artocarpus heterophyllus é uma espécie exótica introduzida no Brasil durante o período colonial, sendo considerada invasora em diversas localidades. Na Mata Atlântica invade áreas de mata aberta e de borda, habitualmente associadas a ambientes antrópicos. Na Ilha Grande é encontrada em grande abundância em decorrência do histórico de ocupação humana. Para compreender como a mastofauna responde a presença da jaqueira, o Laboratório de Ecologia de Mamíferos da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ) vem desenvolvendo um estudo ao longo de seis anos nos arredores da Vila Dois Rios, localizada na face oceânica da Ilha Grande. A partir dos resultados prévios iniciou-se uma segunda etapa do estudo no mesmo local que buscou avaliar diferentes métodos de controle das jaqueiras. O presente estudo é uma continuação direta desses dois trabalhos anteriores e teve como objetivo acompanhar as respostas da comunidade de pequenos mamíferos no período imediatamente posterior ao controle. Durante 18 meses foram amostradas bimestralmente 18 grades, 10 aonde foi efetuado o controle das jaqueiras e 8 aonde não foi constatada a presença desta árvore. Em cada grade foram colocadas 11 armadilhas de captura viva sendo banana a isca utilizada. Os mamíferos capturados foram medidos e suas fezes coletadas. A quantidade de jacas em cada área também foi anotada bimensalmente. As fezes foram analisadas em laboratório e as sementes encontradas identificadas. Os resultados obtidos indicam que a influência de A. heterophyllus sobre a estrutura da comunidade de pequenos mamíferos foi menor após o tratamento de controle. A única espécie que parece ainda responder a abundância de jaqueiras é o roedor Trinomys dimidiatus, que apresentou densidades mais elevadas nas áreas em tratamento, porém mais próximas a resultados obtidos para espécies congêneres em áreas pouco antropizadas. Utilizando uma abordagem de redes complexas observamos que, embora T. dimidiatus seja a espécie mais abundante em termos de número de indivíduos, o gambá Didelphis aurita parece ser a espécie de mamífero mais importante para dispersão de sementes nativas, aparecendo como espécie com maior número de conexões com espécies de sementes nas redes contruídas para as áreas sem jaqueiras e com jaqueiras antes e após o tratamento. Finalmente, a partir dos dados obtidos criamos um modelo matemático para a população de T. dimidiatus dos arredores da Vila Dois Rios, baseado em um crescimento logístico. Os resultados do modelo proposto se mostraram correlacionados com os dados de abundância reais, de modo que ele parece ser um simulador adequado da população local. / Currently, the world is experiencing a severe loss of biodiversity as consequence of human activities. Of these, the introduction of exotic species is one of the most harmful. The jackfruit tree, Artocarpus heterophyllus, is considered an exotic species in Brazil, where it was introduced during colonial times. In the Brazilian Atlantic Rainforest, A. heterophyllus colonizes open canopy and edge areas, mostly associated with anthropic environments. In Ilha Grande it can be found in high densities as a result of the historical process of human occupation of the island. To better understand if and how the small mammalian fauna responded to the presence of A. heterophyllus, the Laboratory of Mammal Ecology of Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ) has been developing a study in the course of the last six years in the surroundings of Vila Dois Rios, located in the oceanic front of Ilha Grande. Based on previous results, a second phase of the study was implemented in the same local. This second study aimed to evaluate the best control method for the jackfruit trees (Moura 2011). The present study is a direct continuation of both studies, its main objective being to accompany the responses of mammalian community in the period immediately after the treatment of the jackfruit trees. During the course of 18 months 18 grids were sampled in a bimonthly basis, 10 where the jackfruit trees were treated and 8 where jackfruit trees were absent. In each grid 11 live traps were opened, and the bait was banana. The captured mammals were ear-tagged and measured and their feces collected. The number of jackfruits was also counted in each area bimonthly. The feces were analyzed in laboratory and the found seeds identified. Our results indicate that the community structure is being less influenced by A. heterophyllus abundances after the control treatment. The only species that still presented a response to the presence of A. heterophyllus was the spiny rat Trinomys dimidiatus. Even so, although the density of T. dimidiatus was high, it was lower than the density found previously, being more similar to results obtained for congeneric species in less anthropized sites. By using complex network analysis we observed that, although T. dimidiatus is the most abundant species in the study area, the opossum Didelphis aurita seems to be the most important species in terms of seed dispersal. D. aurita was the species with most connections in all built networks for areas without jackfruit trees and with jackfruit trees before and after the treatment. Finally, based on the obtained results we created a mathematical model for T. dimidiatus population of the surroundings of Vila Dois Rios, based on the logistic growth equation. The results of the proposed model were statistically correlated with our actual data, and so may be considered an adequate simulator for this particular population.

Les microorganismes occupent une place centrale dans la diversité du vivant et les processus écosystémiques, notamment dans le sol où ils sont en interaction avec les plantes. Cette thèse vise à caractériser l'influence respective des plantes et du contexte abiotique dans la distribution spatiale des microorganismes. Le travail s'appuie sur un modèle simplifié de la biologie des sols, les plantes en coussins des falaises de haute montagne. Nous avons suivi une seule espèce aux morphotypes variés, Silene acaulis, une espèce ingénieure de l'écosystème dont la croissance mène à la création d'un sol de novo. L'échantillonnage comprend le prélèvement de sol de plante et de sol extérieur comme témoin, pour des coussins distribués le long de gradients altitudinaux et géologiques. Des méthodes moléculaires ont été utilisées pour décrire la diversité microbienne et le génotypage des coussins.Les coussins structurent la beta diversité bactérienne et fongique à l'échelle régionale en agissant comme un tampon à échelle locale sur les effets de la roche mère et de l'altitude en homogénéisant le pH et par un apport de nutriments. Cet effet ingénieur est d'autant plus fort que la contrainte abiotique augmente et varie selon le génotype des coussins. La beta diversité bactérienne diffère de la beta diversité fongique. Alors que les communautés bactériennes sont sensibles au pH du sol et convergent sous les coussins, les communautés fongiques sont corrélées à la génétique des coussins, particulièrement les clades aux modes de vie biotrophes/pathogènes. Ce travail montre que les plantes sont un filtre biotique majeur de la biogéographie microbienne. / Microorganisms are key component of Hearth biodiversity and ecosystem processes, especially in soils where they interact with plants. The objectives of the PhD was to caracterize the plant and abiotic respective influence on microbial spatial distribution. The work was based on a simplified soil biology model, the alpine cushion plants. We choose one species composed of variable morphotype, Silene acaulis,can ecosystem engineer species that creates de novo soil through growth. Sampling design includes soil within cushions and outside, spanning altitudinal and geological gradients. Molecular approachs were used to describe diversity and to genotype cushions.Cushions structures bacterial and fungal regional beta diversity through a local buffering of the influence of abiotic context, homogeneizing soil pH and by nutrient supply. This engineering effect increased in stressful conditions and varied according to plant genotype. Betadiversity differed between bacteria and fungi. Bacterial communities are mainly influenced by pH and converge within cushions while fungal communities correlate to cushion genetic, especially plant-associated biotrophs fungal clades. This work shows that plants act as a major biotic filter on microbial biogeography.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Atualmente observa-se uma expressiva perda de biodiversidade global resultante de atividades antrópicas, sendo a introdução de espécies exóticas uma das mais impactantes. A jaqueira Artocarpus heterophyllus é uma espécie exótica introduzida no Brasil durante o período colonial, sendo considerada invasora em diversas localidades. Na Mata Atlântica invade áreas de mata aberta e de borda, habitualmente associadas a ambientes antrópicos. Na Ilha Grande é encontrada em grande abundância em decorrência do histórico de ocupação humana. Para compreender como a mastofauna responde a presença da jaqueira, o Laboratório de Ecologia de Mamíferos da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ) vem desenvolvendo um estudo ao longo de seis anos nos arredores da Vila Dois Rios, localizada na face oceânica da Ilha Grande. A partir dos resultados prévios iniciou-se uma segunda etapa do estudo no mesmo local que buscou avaliar diferentes métodos de controle das jaqueiras. O presente estudo é uma continuação direta desses dois trabalhos anteriores e teve como objetivo acompanhar as respostas da comunidade de pequenos mamíferos no período imediatamente posterior ao controle. Durante 18 meses foram amostradas bimestralmente 18 grades, 10 aonde foi efetuado o controle das jaqueiras e 8 aonde não foi constatada a presença desta árvore. Em cada grade foram colocadas 11 armadilhas de captura viva sendo banana a isca utilizada. Os mamíferos capturados foram medidos e suas fezes coletadas. A quantidade de jacas em cada área também foi anotada bimensalmente. As fezes foram analisadas em laboratório e as sementes encontradas identificadas. Os resultados obtidos indicam que a influência de A. heterophyllus sobre a estrutura da comunidade de pequenos mamíferos foi menor após o tratamento de controle. A única espécie que parece ainda responder a abundância de jaqueiras é o roedor Trinomys dimidiatus, que apresentou densidades mais elevadas nas áreas em tratamento, porém mais próximas a resultados obtidos para espécies congêneres em áreas pouco antropizadas. Utilizando uma abordagem de redes complexas observamos que, embora T. dimidiatus seja a espécie mais abundante em termos de número de indivíduos, o gambá Didelphis aurita parece ser a espécie de mamífero mais importante para dispersão de sementes nativas, aparecendo como espécie com maior número de conexões com espécies de sementes nas redes contruídas para as áreas sem jaqueiras e com jaqueiras antes e após o tratamento. Finalmente, a partir dos dados obtidos criamos um modelo matemático para a população de T. dimidiatus dos arredores da Vila Dois Rios, baseado em um crescimento logístico. Os resultados do modelo proposto se mostraram correlacionados com os dados de abundância reais, de modo que ele parece ser um simulador adequado da população local. / Currently, the world is experiencing a severe loss of biodiversity as consequence of human activities. Of these, the introduction of exotic species is one of the most harmful. The jackfruit tree, Artocarpus heterophyllus, is considered an exotic species in Brazil, where it was introduced during colonial times. In the Brazilian Atlantic Rainforest, A. heterophyllus colonizes open canopy and edge areas, mostly associated with anthropic environments. In Ilha Grande it can be found in high densities as a result of the historical process of human occupation of the island. To better understand if and how the small mammalian fauna responded to the presence of A. heterophyllus, the Laboratory of Mammal Ecology of Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ) has been developing a study in the course of the last six years in the surroundings of Vila Dois Rios, located in the oceanic front of Ilha Grande. Based on previous results, a second phase of the study was implemented in the same local. This second study aimed to evaluate the best control method for the jackfruit trees (Moura 2011). The present study is a direct continuation of both studies, its main objective being to accompany the responses of mammalian community in the period immediately after the treatment of the jackfruit trees. During the course of 18 months 18 grids were sampled in a bimonthly basis, 10 where the jackfruit trees were treated and 8 where jackfruit trees were absent. In each grid 11 live traps were opened, and the bait was banana. The captured mammals were ear-tagged and measured and their feces collected. The number of jackfruits was also counted in each area bimonthly. The feces were analyzed in laboratory and the found seeds identified. Our results indicate that the community structure is being less influenced by A. heterophyllus abundances after the control treatment. The only species that still presented a response to the presence of A. heterophyllus was the spiny rat Trinomys dimidiatus. Even so, although the density of T. dimidiatus was high, it was lower than the density found previously, being more similar to results obtained for congeneric species in less anthropized sites. By using complex network analysis we observed that, although T. dimidiatus is the most abundant species in the study area, the opossum Didelphis aurita seems to be the most important species in terms of seed dispersal. D. aurita was the species with most connections in all built networks for areas without jackfruit trees and with jackfruit trees before and after the treatment. Finally, based on the obtained results we created a mathematical model for T. dimidiatus population of the surroundings of Vila Dois Rios, based on the logistic growth equation. The results of the proposed model were statistically correlated with our actual data, and so may be considered an adequate simulator for this particular population.

Radiações evolutivas estão entre os eventos mais fascinantes da evolução. Grande parte da diversidade da vida, tanto de espécies como ecológica, surgiu nos breves intervalos temporais de rápida especiação que configuram as radiações. As causas ecológicas e não-ecológicas do surgimento da diversidade em radiações evolutivas, em especial nas radiações adaptativas, são tema de pesquisa há muito tempo, pelo menos desde que Darwin observou a imensa diversidade de um grupo de pássaros nas ilhas Galápagos. Desde então, as ilhas têm sido os ambientes ideais para o estudo desse fenômeno, e foi a partir das observações e experimentos em ilhas que toda a teoria ecológica das radiações evolutivas surgiu. Contudo, as causas ecológicas das radiações explosivas ocorridas em amplas escalas continentais permanecem tema de constante debate. Nesta tese, foram investigados os determinantes ecológicos e não-ecológicos (e.g., geografia, contingências históricas, efeitos filogenéticos) da evolução morfológica dos roedores sigmodontíneos durante sua radiação na região Neotropical, em especial no continente sul-americano. Para isso, foi quantificada a morfologia do crânio e mandíbula de mais de dois mil exemplares do grupo, e foram investigadas variações ecomorfológicas nos níveis interespecífico (I), intraespecífico (II), e entre assembleias de sigmodontíneos (III). Na Parte I da tese, foram investigadas duas predições da teoria da radiação adaptativa, a correlação-fenótipo ambiente (capítulo 1) e a funcionalidade do fenótipo através da força da mordida (capítulo 2), permitindo determinar o papel da divergência ecológica na evolução morfológica das espécies. Na Parte II (capítulo 3), foram investigadas as contribuições relativas de processos determinísticos e neutros sobre a variação morfológica entre populações de uma espécie de roedor sigmodontíneo amplamente distribuída, Akodon cursor. Na Parte III, a influência da variação ambiental e da distribuição espacial das linhagens filogenéticas de sigmodontíneos sobre o tamanho corporal (capítulo 4) e forma do crânio e mandíbula (capítulo 5), foram investigados no contexto biogeográfico da variação no tamanho e forma média entre assembleias de sigmodontíneos. As contribuições originais desta tese foram: (i) mostrar que a radiação evolutiva dos roedores sigmodontíneos foi guiada principalmente por fatores históricos e geográficos ao invés de fatores ecológicos; (ii) sugerir que radiações evolutivas ocorridas em escalas continentais, especialmente de roedores, têm um componente geográfico e histórico mais determinante do que o componente ecológico; (iii) revelar que a força da mordida varia pouco entre roedores sigmodontíneos herbívoros e granívoros, o que provavelmente é resultado do fenótipo generalista desses roedores; (iv) apontar que sigmodontíneos com dieta insetívora têm uma taxa de evolução mais rápida, e parecem estar evoluindo sua forma do crânio/mandíbula e sua força da mordida em uma direção diferente das demais espécies; (v) demonstrar que, dentro de uma espécie de sigmodontíneo (Akodon cursor), fluxo gênico e deriva genética explicam melhor a forma do crânio entre populações, enquanto a variação ambiental explica melhor o tamanho do crânio, indicando que o tamanho é uma característica mais lábil e mais sujeita a pressões ambientais do que a forma do crânio; (vi) mostrar que a variação biogeográfica, tanto do tamanho quanto da forma média do crânio/mandíbula entre assembleias de sigmodontíneos, está sob influência da distribuição diferencial das linhagens filogenéticas ao longo do espaço geográfico, bem como de variáveis ambientais; o que indica conservação filogenética de nicho à nível de metacomunidades. De modo geral, ao investigar as contribuições relativas dos componentes adaptativo e não-adaptativo da evolução morfológica, foram obtidas informações importantes para conhecer as causas da diversificação morfológica em Sigmodontinae, aumentando nosso conhecimento sobre as origens de toda a diversidade biológica. / Evolutionary radiations are among the most fascinating phenomena of evolution. Most of the biological diversity on the planet, both in terms of species and ecological diversity, appeared during these brief intervals of rapid speciation. The ecological and non-ecological causes of the emergence of diversity in evolutionary radiations, especially in adaptive radiations, have long been the subject of research, beginning with Darwin and his notice of the astonishing diversity of bird forms in the Galapagos Islands. Islands have since been ideal environments in which to study evolutionary and adaptive radiations, and indeed it was from observations and experiments on islands that all ecological theory of evolutionary radiations arose. However, the ecological causes of explosive radiations occurring on large continental scales are still a matter of debate. In this dissertation, I investigated the ecological and non-ecological (e.g., geography, historical contingencies, phylogenetic effects) determinants of morphological evolution in sigmodontine rodents during their radiation in the Neotropical region, particularly on the South-American continent. The skull and mandible morphology of more than two thousand specimens was quantified, and ecomorphological variation was investigated on three levels: interspecific (I), intraspecific (II), and among sigmodontine assemblages (III). In part I, two predictions from the ecological theory of adaptive radiation were investigated: the phenotype-environment correlation (chapter 1), and the trait utility through the bite force (chapter 2). This approach enabled determination of the role of ecological divergence in species morphological evolution. In part II (chapter 3), I investigated the relative contributions of deterministic and neutral processes to morphological variation among populations of one widely distributed sigmodontine species, Akodon cursor. In part III, I investigated the influence of environmental variation and spatial distribution of phylogenetic lineages on body size (chapter 4) and on shape of the skull and mandible (chapter 5), in the context of biogeographical variation of mean size and shape in sigmodontine assemblages. The original contributions of this dissertation are as follows: (i) to demonstrate that the evolutionary radiation of sigmodontines was driven mainly by historical and geographical factors instead of ecological factors; (ii) to suggest that evolutionary radiations on continental scales, especially rodent radiations, have a more determinant historical and geographical component than an ecological one; (iii) to show small variation in bite force between sigmodontine herbivores and granivores, which is likely a consequence of the generalist phenotype of these rodents; (iv) to highlight that insectivorous sigmodontines have a faster rate of morphological evolution than other diet groups, and that skull and mandible morphology and bite force are evolving in different directions than in other species; (v) to demonstrate that within a sigmodontine species (Akodon cursor), gene flow and genetic drift better explain variation in skull shape among populations, while environmental variation better explains variation in skull size, which suggests that size is more labile feature than shape and thus more prone to change with environmental pressures; and (vi) to show that biogeographical variation in mean body size, mean skull shape, and mean mandible shape across sigmodontine assemblages is influenced by the different distributions of phylogenetic lineages over geographical space, as well by environmental variables, which indicates phylogenetic niche conservatism at the metacommunity level. These results shed light on some of the factors driving morphological diversification in Sigmodontinae. Further, the analytical approach(es) utilized may be useful for general investigations of the relative contributions of adaptive and non-adaptive components of morphological evolution, thereby potentially increasing our knowledge of the origins of all biological diversity.

O conjunto de alterações causadas pela poluição atmosférica é considerado uma fonte importante de estresse ambiental. A poluição é hoje uma das maiores preocupações ambientais do mundo, pois afeta todas as fontes de recursos naturais que as populações humanas utilizam para a sobrevivência. Agravando esse quadro, somam-se as modificações na paisagem, que intensificam ainda mais os efeitos da poluição. As comunidades de liquens, entre as mais sensíveis em nível de ecossistema, são capazes de demonstrar sinais precoces como resposta às mudanças ambientais e ser úteis como biondicadoras e biomonitoras dessas mudanças. Avaliações em nível de indivíduos e de comunidades de liquens podem ser ferramentas de monitoramento ambiental, assim como uma abordagem com base na estrutura funcional dessas comunidades. Ainda, o uso de atributos funcionais pode permitir compreender como os liquens são capazes de se adaptar funcionalmente à forte pressão ambiental da poluição, além de servir como nova ferramenta para o biomonitoramento da qualidade do ar. Assim sendo, o objetivo geral desta tese foi avaliar os efeitos da poluição atmosférica e da paisagem (como descritora de poluição) na estrutura e na resposta funcional das comunidades de liquens. A partir dos resultados obtidos demonstramos que os liquens de áreas urbanas têm clara influência da poluição atmosférica e das mudanças na paisagem como estresse ambiental, tanto em nível estrutural quanto funcional. No primeiro artigo, avaliamos a qualidade do ar em cada um dos municípios amostrados, contribuindo para a gestão destas áreas com informações relevantes em nível de saúde pública e ambiental. No segundo, demonstramos que tanto a riqueza, cobertura e composição de espécies, além da vitalidade dos liquens, são afetadas pela poluição atmosférica e pelas mudanças da paisagem, sendo a vitalidade e a composição de espécies os melhores indicadores para avaliar os efeitos de múltiplos distúrbios ambientais neste tipo de áreas urbanas. No terceiro artigo, verificamos que alguns atributos funcionais de liquens podem ser bons indicadores da qualidade do ar, relacionados ao tipo de alga, tipo de crescimento, estratégia reprodutiva e à presença de proteção no talo. Fechamos a tese com a descrição de uma nova espécie encontrada, até o momento, somente em áreas pouco urbanizadas. Portanto, novas formas de se utilizar os liquens como bioindicadores e biomonitores de qualidade do ar foram propostas, ampliando ainda mais a aplicação prática desses organismos. / The set of changes caused by air pollution is an important source of environmental stress. Pollution is one of the greatest environmental concerns worldwide in the present days, since it affects all natural resources that people need to survive. Worsening this panorama, there are serious changes in land cover intensifying the effects of pollution. Lichens, which are among the most sensitive organisms in the ecosystem, are able to show early signs as responses to environmental changes. Besides, they can also be useful as bioindicators and biomonitors of such changes. Evaluations using single lichen species and/or lichen communities can be tools of environmental monitoring, as well as an approach based on the functional structure of these communities. The use of functional traits may allow the understanding of how lichens are able to functionally adapt to the strong pressure of pollution. Furthermore, this is also a promising method to be used as a new tool for air quality biomonitoring. Therefore, the main objective of this thesis was to evaluate the effects of air pollution and land cover changes (as surrogates of this pollution) on lichen communities structure and functional response. From the results found, we could demonstrate that lichens from urban areas have clear influence of atmospheric pollution and land cover changes as environmental stresses. The effects are both in structure and function of these communities. In the first paper, we evaluated the air quality in each of the studied cities, contributing to the environmental management of these areas with relevant information for public and environmental health. In the second, we demonstrated that lichen species richness, cover and composition, besides thallus vitality, are affected by air pollution and land cover changes. Among these parameters, we showed that vitality and species composition are the best indicators to evaluate multiple disturbances in this type of urban environment. In the third paper, we verified that some functional traits can be good indicators of air quality, namely the ones related to the type of lichen algae, growing form, reproduction strategy and the presence of any protection (physical or chemical) in the thallus. We ended the thesis with the description of a new species which is so far only found in low urbanized areas. Thus, new means of using lichens as bioindicators and biomonitors of air quality were proposed, helping to expand the application of these organisms in environmental studies and actions.

This study proposed to assess how the structureis abiotic community in atemporary aquatic ecosystem of bioma Caatinga. Two species of aquatic macrophytes present in three temporary reservoirs Hydrocleys parviflora Seub. (Alismataceae) and Egeria densa (Hydrocharitaceae) from three lagoon are located in the zone of damping, outside of protected Unit Conservation Natural Monument Grota do Angico, Sergipe-Brazil. The macrophytes and associated macroinvertebrates were sampled in Surber 0.25 mm for a period of four months, from June to September 2011, during which the lakes were full. Samples of macrophytes were repeated at intervals of fifteen days, as well as variables measured were physical - chemical: pH, DO, water temperature, salinity, volume, transparency, concentration of phosphate and nitrate from water by the multiparameter instrument mod. Hanna HI. The macrophytes and macroinvertebrates were preserved in alcohol 70%. After analysis of macroinvertebrates and identified at taxonomic family. It was determined the weight per capita biomass of aquatic macrophytes. The abiotics variable had presented significant differences between the lagoons, how much to the space distribution of the macrophytes, it observed a relation of codominnace in a lagoon and dominance of H. parviflora in others two. The average biomass of dominant H. parviflora was estimated: 64,84±30,52 g.m-² and E. densa was 79,25±30,27 g.m-² (n = 36 and 18) respectively, however statistically had not significance variation between lagoons. The macroinvertebrates (4668 individuals) are distributed in 31 families belonging to four classes: Insecta> Hirundinidae> Gastropoda> Aracnidae. The class Insecta showed the highest abundance (45.40%) followed by the Hirundinidae (40.70%) of individuals sampled. The application of canonical correlation analysis found no significant relationships between the abiotic factors and the presence of most families of macroinvertebrates. The lagoons presented high levels of nutrients which indicate a process of eutrophication, but the presence of aquatic macrophytes, common in natural and artificial lakes in the semiarid, suggests that its functional role has attenuated this process. We did not find any relationship between macroinvertebrate diversity and different species of macrophytes present. The macrophytes, however, influenced the homogeneity of communities, softening the variations both in time scale as a function of more dramatic changes in the physical environment. The lakes with higher macroinvertebrates richness were more stable than the one that occurrence only one species. These ponds are the predominance of pollution tolerant species, and a large proportion of predators, especially the latter, a response to the large supply of prey. / Considerando a necessidade de ampliar o conhecimento sobre a biodiversidade da Caatinga, especialmente acerca de suas comunidades aquáticas, este estudo tem por objetivo avaliar a composição de macroinvertebrados associados a macrófitas aquáticas em lagoas intermitentes no semi-árido sergipano, bem como avaliar a composição e possíveis relações entre estas duas comunidades. As macrófitas encontradas neste trabalho foram Hydrocleys parviflora Seub. (Alismataceae) e Egeria densa (Hydrocharitaceae), localizadas em 3 lagoas na zona de amortecimento da Unidade de Conservação Monumento Natural Grota do Angico, entre os municípios de Poço Redondo e Canindé de São Francisco. As coletas foram realizadas no período de junho a setembro de 2011. Neste período foram feitas as medições dos variáveis abióticas: O.D., pH, temperatura da água, salinidade, volume da lagoa, transparência, fosfato e nitrato. Foram Coletados Macroinvertebrados com amostrador tipo surber, de malha com 0,25 mm, identificados até o nível taxonômico de família. As variáveis abióticas apresentaram diferenças significativas entre as lagoas. Quanto à distribuição das macrófitas, observou-se uma relação de codominância em uma das lagoas, enquanto nas outras duas H. parviflora foi a espécie dominante. A biomassa seca média estimada da H. parviflora foi 64,84 ± 30,52 g m-² (n = 36), enquanto a E. densa, apresentou biomassa seca estimada 79,25 ± 30,27 g m-² (n = 18) sem variações significativas entre as lagoas. Os macroinvertebrados (4668 indivíduos) estão distribuídos em 31 famílias pertencentes a quatro classes: Gastropoda, Hirundinidae, Aracnidae e Insecta. A classe Insecta apresentou maior abundância (45,40%) seguida dos Hirundinidae (40,70%) dos indivíduos amostrados. A aplicação de Analise de Correlações Canônicas não encontrou relações significativas entre as características abióticas e a presença da maioria das famílias de macroinvertebrados. As lagoas apresentaram elevados teores de nutrientes o que indica um processo de eutrofização, porém a presença das macrófitas aquáticas, comum nos lagos naturais e artificiais no semiárido, sugere que seu papel funcional tem atenuado este processo. Não foram encontradas quaisquer relações entre a diversidade de macroinvertebrados e as diferentes espécies de macrófitas presentes. As macrófitas, contudo, influenciaram a homogeneidade das comunidades, amenizando as variações tanto em escala temporal, como em função de mudanças mais drásticas no ambiente físico. As lagoas com maior riqueza de macrófitas se mostraram mais estáveis que aquela em que ocorreu apenas uma espécie. Nestas lagoas ocorre o predomínio de espécies tolerantes à poluição, e uma grande proporção de predadores, principalmente, este último, uma resposta à grande oferta de presas.

Orientador: Ricardo Jannini Sawaya / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-25T23:18:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pires_ThiagoAugusto_M.pdf: 2411650 bytes, checksum: 8eb94586d77742cae5062b5aec5233a8 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Em termos gerais, comunidades biológicas podem ser estruturadas por elementos que ocorrem em escalas espaciais diversas, que incluem fatores bióticos (e.g., competição e predação); fatores abióticos (e.g., heterogeneidade ambiental), históricos (e.g., eventos de extinção e colonização; e dinâmicas neutras (e.g., dispersões e extinções locais e aleatórias). Uma das formas mais interessantes de se estudar a estrutura de comunidades é a partir da investigação de como diferentes processos e mecanismos influenciam diferentes escalas ou componentes da biodiversidade. Por exemplo, o componente da diversidadebeta, uma medida de dissimilaridade entre comunidades, primariamente avaliada através da presença e ausência das espécies em cada comunidade. Outra forma utilizada por ecólogos para compreender a estrutura de comunidades é avaliar a estrutura filogenética das comunidades. Através da avaliação dessas propriedades e quais possíveis fatores a influenciam, se torna possível compreender as regras de montagem e manutenção de comunidades. Nesse contexto, nossos objetivos gerais nessa dissertação foram: estimar a diversidade beta de anuros das planícies costeiras paulistas em seus diferentes componentes: funcional, taxonômico e filogenético; examinar quais preditores espaciais e ambientais melhor explicam a variação nos três componentes da diversidade avaliadas; avaliar a estrutura filogenética e funcional das comunidades de anuros; testar a conservação filogenética de atributos nos girinos para melhor compreensão da estrutura filogenética e funcional; e analisar quais preditores ambientais explicam melhor a variação na estrutura filogenética e funcional dos anuros. Encontramos que os preditores que mais explicam a variação nas diferentes faces da diversidade beta estudadas aqui (i.e. taxonômica, funcional e filogenética) são as variáveis espaciais. Esse resultado demostra a existência de uma clara x estrutura espacial nas diferentes faces diversidade beta de anuros nas planícies costeiras da mata atlântica no estado de São Paulo. Embora bem menos importante, as variáveis ambientais selecionadas (e.g. condutividade da água, pH e estrutura vegetal) também explicam uma fração importante da variação dos diferentes componentes da diversidade beta de anuros. As variações da diversidade beta taxonômica, funcional e filogenética dos girinos apresentam uma estrutura semelhante espacial assim como ambiental. Esse resultado pode estar revelando que processos, espaciais ou ecológicos, semelhantes, podem estar estruturando a diversidade beta de anuros nas planícies costeiras. Outro resultado interessante é que encontramos foi que das 33 comunidades avaliadas, 17 apresentam uma clara estrutura filogenética (agrupamento filogenético) e 12 apresentaram uma estrutura funcional agregada. A diversidade de atributos dos girinos é significantemente concentrada em poucos nós e próximos da raiz da filogenia, demostrando que girinos apresentam conservação filogenética de atributos na região estudada. Uma significante parte da variação na estrutura filogenética das comunidades é explicada por seis variáveis ambientais selecionadas, tais como a presença de potenciais predadores, diversidade de vegetação externa, cobertura de dossel, variáveis importantes, dentre as cinco selecionadas, para a estrutura funcional. Todas essas variáveis são importantes para o desenvolvimento, sobrevivência e consequentemente a ocorrência de anuros. Assim, estes resultados demonstram o importante papel dos processos ecológicos (filtros ambientais) e evolutivos (conservação filogenética de atributos) na estrutura funcional, refletida até mesmo na estrutura filogenética de anuros em planícies costeiras / Abstract: Generally, biological communities can be structured by elements that occurring in different spatial scales, which include biotic factors (e.g., competition and predation); abiotic factors (e.g., environmental heterogeneity); historical (e.g., colonization and extinction events); and neutral dynamics (e.g., local and random dispersal and extinctions). One of the most interesting approaches to study the structure of communities is based on the investigation of how different processes and mechanisms influence different scales or components of biodiversity. Such as the beta diversity component, a measure of dissimilarity between communities primarily assessed through the presence and absence of species in each community. Another method used by ecologists to understand the structure of communities is the evaluation of the phylogenetic and functional structure of the community. Through the assessment of these properties and the possible factors that may influencing it, is possible to comprehend the rules for assembly and maintenance of communities. In this context, our general objectives in this dissertation were: estimate the tadpoles¿ beta diversity from coastal plains of São Paulo states, in its different components: functional, taxonomic and phylogenetic; examine spatial and environmental predictors that best explain the variation in the three evaluated components of the beta diversity; assess the phylogenetic and functional structure of tadpoles¿ communities; test the traits phylogenetic conservation of tadpoles to better understand the phylogenetic and functional structure; and investigate the environmental predictors that better explain the variance in phylogenetic and functional structure of tadpoles¿ communities. We found that the spatial predictors explain more variation in the different faces of beta diversity studied here. This result demonstrates the existence of a clear spatial structure in different components of tadpoles¿ beta diversity in the coastal plains of the Atlantic Forest in the state of São Paulo. Although much less important, the selected environmental variables (e.g., water conductivity, pH and vegetation structure) also explain an important fraction of the variation in the different components of beta diversity. The variance of taxonomic, functional and phylogenetic tadpoles¿ beta diversity showed a similar spatial structure as well as environmental structure. This result could be revealing that processes similar (spatial or ecological) may be structuring beta diversity of anuran in the coastal plains. Another interesting result is that out of 33 communities assessed, 18 showed phylogenetic structure (phylogenetic clustering) and 12 displayed an aggregated functional structure. Furthermore, the diversity of tadpoles¿ traits is significantly concentrated in a few nodes and close to the root of the phylogeny, showing that tadpoles present traits phylogenetic conservation in the study area. A significant part of the variation in the phylogenetic structure of communities is explained by six environmental variables selected, such as presence of potential predators, external vegetation structure diversity and canopy cover, variables also significant to the functional structure, among the five selected. All variables are significant for development and survival of tadpoles. Thus, these results demonstrate the important role of ecological (environmental filters) and evolutionary processes (phylogenetic conservatism of traits) in functional structure, reflected even in phylogenetic structure of anurans in coastal plains / Mestrado / Ecologia / Mestre em Ecologia

En 2013, Le Groupe d'experts Intergouvernemental sur l'Evolution du Climat (GIEC) publie son cinquième rapport concernant les changements climatiques. Il y est souligné que le réchauffement climatique est sans équivoque, et que de nouvelles émissions de gaz à effet de serre impliqueront une poursuite du réchauffement et des changements affectant toutes les composantes du système climatique. En région tropicale, une hausse de la température, ainsi qu'une intensification des événements de sécheresse et de pluviométrie extrêmes sont à prévoir. C'est dans ce contexte que s'inscrit ce travail, dont le but est d'étudier la réponse de la forêt tropicale à ces changements climatiques prédits en Guyane Française. Pour ce faire, j'ai utilisé les données du dispositif de suivi forestier de Paracou pour construire un modèle de dynamique individuel basé sur les traits fonctionnels des arbres. Un modèle de mortalité a d'abord été réalisé puis couplé à un modèle de croissance.Le modèle couplé ainsi construit permet de modéliser la croissance et la mortalité des arbres sur un pas de temps de 2 ans tout en tenant compte de leur ontogénie et de leurs traits fonctionnels. Ce modèle a d'abord été appliqué aux essences commerciales de Guyane Française en forêt naturelle et exploitée en y ajoutant un indice de stress hydrique. Ceci permet de montrer que le stress hydrique fait baisser la croissance et augmenter la mortalité, tandis que l'exploitation a l'effet inverse. Malgré le signal commun, différentes réponses sont observées selon les espèces. Le modèle a ensuite été appliqué à la communauté en forêt naturelle pour identifier les drivers climatiques et les processus impactés. Il ressort que la croissance est impactée par le stress hydrique et la température, et que la mortalité est impactée par le stress hydrique et la pluviométrie totale.Ces résultats ont enfin permis de construire un modèle complet de dynamique forestière climat dépendant, et de simuler l'évolution d'une communauté pendant un siècle selon différents scénarios correspondant aux prédictions du GIEC. Les simulations mettent en évidence une très forte diminution de la croissance, ainsi qu'une plus faible diminution de la mortalité. Ceci entraine une diminution notable de la surface terrière, du diamètre quadratique et de la biomasse fraiche. Une analyse de sensibilité montre que ces changements sont principalement dus à l'augmentation sévère des températures prédites pour le siècle à venir. Des pistes de réflexion sur les enjeux de modélisation et les échelles considérées sont proposées en discussion de ce travail. / In 2013 the intergovernmental panel on climate change (ipcc) publishes its fifth report. This report underlines that an increase of temperature and a strengthening of drought and extreme rainfall are expected in tropical regions. This work was made in this context of climate changes, and aimed to study the response of the rainforest to predicted climate changes. To do this, i used the data from the study site of Paracou French Guiana to build an individual based dynamics model based on the functional traits of trees. This model was first applied to species with a commercial interest in French Guiana, in natural and logged forest and adding a water stress index as predictor. Water stress decreases growth and increases mortality, while logging had the opposite effect. The model was then applied to the community in natural forest for identifying potential climate drivers and impacted processes. Growth is impacted by the water stress and temperature and mortality is imp acted by the water stress and the total rainfall. These results allowed us to build a climate dependent model of forest dynamics and to run simulations of the evolution of a community under different scenarios for the next century. Simulations showed a decrease of growth and a small decrease of mortality. This resulted in a substantial decrease of basal area, squared diameter and fresh biomass.

Les perturbations d’origine anthropique sont à l’origine de l’érosion de la biodiversité avec des conséquences sur la structure des communautés et pour le fonctionnement des écosystèmes. La vitesse de ces changements a stimulé de nombreuses recherches portant sur les effets de ces modifications sur la biodiversité des organismes et leurs propriétés fonctionnelles. En effet il a été montré que les traits des espèces sont plus importants que leur identité elle-même pour tenir compte de leurs rôles écologiques. Même si la majorité de ces travaux ont étudié la réponse des producteurs primaires sur les écosystèmes terrestres, la contribution d’autres organismes est toutefois essentielle pour maintenir un fonctionnement et une résilience des écosystèmes corrects.Les fourmis sont des organismes cibles intéressants pour étudier de telles modifications du fait de leur abondance et de leur dominance écologique. En effet elles ont une distribution cosmopolite et participent à de nombreuses fonctions dans l’écosystème terrestre. Elles sont également faciles à étudier et des méthodes d’échantillonnage standard existent. Bien que de nombreuses recherches aient démontré des modifications dans la composition spécifique des fourmis dans des gradients environnementaux, un nombre réduit d’entre elles ont étudié la contribution de ces organismes sur le fonctionnement des écosystèmes. De plus, les traits responsables de la stabilité des communautés de fourmis en réponse à ces modifications sont encore peu connus. Il est donc nécessaire de développer une méthodologie capable d‘identifier la participation des fourmis dans des processus écosystémiques permettant également de quantifier leur activité afin de comprendre comment ces organismes agissent sur les capacités de résistance et résilience des écosystèmes.Ainsi, cette thèse vise mettre en lumière i) en quoi la simplification des habitats liée aux activités humaines a des répercussions sur les communautés de fourmis, ii) quels sont les traits responsables du succès écologique d’une espèce ou de son déclin au sein d’un environnement donné, et iii) comment ces variations en composition spécifique impactent l’intensité de participation des fourmis aux processus écosystémiques. / Land-use changes have deep consequences on species diversity, community structure and ecosystem functioning. Consequently, many works have tried to understand the effects of such changes on the diversity and functional properties of organisms. It has been demonstrated that species traits are oftenly more important than the identity of species per se in order to account understand the ecological roles of species. Besides, while the majority of assessments about land-use change effects on ecosystem functioning have focused on primary producers, the contribution of other organisms is essential to maintain the functioning and resilience of ecosystems.Ants are interesting organisms to track land-use changes due to their abundance, ubiquity and ecological dominance. Ants are present in most of terrestrial biomes and participate in several ecosystem processes through their consumption of food resources. They are also easy to sample and standard methods exist to provide accurate comparisons between studies. While a number of studies have demonstrated abrupt changes in ant species composition along environmental gradients, only a reduced number of such studies have tried to understand how ant community changes affect ecosystem processes. Moreover, the traits responsible for the stability of ant communities in response to land-use changes are little known. It is therefore necessary to develop a methodology that enables a proper identification of ant participation to different ecosystem processes and their contribution to ecosystems’ resistance and resilience.In this thesis I aim to bring some light about i) how land-use changes affect ant community structure? ii) what traits are responsible of the ecological success of a species or it’s extinction from a given environment? iii) how changes in the species or trait composition affect the participation intensity of ants in different ecosystem processes ?