Grasslands comprise the greatest biome by land area, are sensitive to environmental factors affected by climate change, and can impact future climate change through their ability to store and release greenhouse gasses (GHGs). I performed two studies: 1) evaluated the effects of increased temperature and precipitation on slug herbivory/abundance and pasture forage production; 2) quantified different homeowner lawn system effects on soil-to-atmosphere GHG emissions. Climate change will likely affect pasture forage production, with implications for slug herbivory and abundance. I found little evidence that slugs have or will have significant effects on pasture production or plant community. Warming altered the abundance of slugs and modified seasonal trends, increasing slug abundance in spring/winter and reducing it in late-summer/fall, through both direct effects and changes in plant community and forage quality. Home lawns vary in levels of management, influencing the exchange of GHGs. I quantified the effects of three common home lawn systems of central Kentucky on GHG emissions, but found no significant differences in CO2, N2O, and NH3 fluxes. My research suggests that slug herbivory is not a dominant ecological process in Kentucky pastures and that common home lawn systems have similar soil-to-atmosphere GHG emissions.

A fundamental goal in ecology and evolutionary biology has been to understand how microevolutionary forces affect the origin and maintenance of mutualisms over ecological and evolutionary time scales. Mutualistic partners vary in the reciprocal benefits they provide, yet the role of partner variation on microevolutionary forces that impact the maintenance of mutualisms is unclear. Using the mutualism between legumes and nitrogen fixing symbionts, my dissertation investigated the ecological and evolutionary consequences of variation in partner quality. In the first experiment, I demonstrate how insect herbivory can change the costs and benefits of associating with exploiters, and that some degree of exploitation from non-beneficial rhizobia can reduce insect herbivory, thus removing the fitness advantage of associating purely with beneficial rhizobia. In the second study, I examine how rhizobia genotype modifies competition between hosts grown in kin and non-kin groups. I show that lower fitness in plant kin groups can simply be a by-product of genetic variance in plant size and non-linear relationships between plant size and fitness. I further show that the symbiotic community can change difference in fitness between kin and non-kin groups independent of these by-product effects. In my last chapter, I provide the first empirical evidence that an important mechanism for mutualism stability-- the ability for hosts to preferentially associate with beneficial rhizobia-- is genetically variable and can evolve in response to exploitation. I also show that host preference for beneficial rhizobia can be maintained in legume populations, even in the absence of exploitation. My dissertation provides insight into the potential evolutionary dynamics of stabilizing mechanisms by suggesting that the agents of selection that affect the level of host exploitation can come from biotic factors other than the exploiters themselves. My dissertation has also shown that inclusion of other ecological interactions, such as herbivory, can provide valuable perspective on fitness effects of symbionts on their hosts, and can even change our fundamental assumptions about the effects of exploitation on host fitness, which has formed the backbone of mutualism theory.

A fundamental goal in ecology and evolutionary biology has been to understand how microevolutionary forces affect the origin and maintenance of mutualisms over ecological and evolutionary time scales. Mutualistic partners vary in the reciprocal benefits they provide, yet the role of partner variation on microevolutionary forces that impact the maintenance of mutualisms is unclear. Using the mutualism between legumes and nitrogen fixing symbionts, my dissertation investigated the ecological and evolutionary consequences of variation in partner quality. In the first experiment, I demonstrate how insect herbivory can change the costs and benefits of associating with exploiters, and that some degree of exploitation from non-beneficial rhizobia can reduce insect herbivory, thus removing the fitness advantage of associating purely with beneficial rhizobia. In the second study, I examine how rhizobia genotype modifies competition between hosts grown in kin and non-kin groups. I show that lower fitness in plant kin groups can simply be a by-product of genetic variance in plant size and non-linear relationships between plant size and fitness. I further show that the symbiotic community can change difference in fitness between kin and non-kin groups independent of these by-product effects. In my last chapter, I provide the first empirical evidence that an important mechanism for mutualism stability-- the ability for hosts to preferentially associate with beneficial rhizobia-- is genetically variable and can evolve in response to exploitation. I also show that host preference for beneficial rhizobia can be maintained in legume populations, even in the absence of exploitation. My dissertation provides insight into the potential evolutionary dynamics of stabilizing mechanisms by suggesting that the agents of selection that affect the level of host exploitation can come from biotic factors other than the exploiters themselves. My dissertation has also shown that inclusion of other ecological interactions, such as herbivory, can provide valuable perspective on fitness effects of symbionts on their hosts, and can even change our fundamental assumptions about the effects of exploitation on host fitness, which has formed the backbone of mutualism theory.

Orientador: Tatiane Maria Rodrigues / Resumo: A morfologia, histoquímica e ultraestrutura dos tricomas glandulares têm sido estudadas em muitas espécies vegetais. Entretanto, alguns aspectos têm sido pouco abordados, como o envolvimento do citoesqueleto na morfologia e funcionamento glandular. Estudo recente demonstrou a relação entre a predominância de filamentos de actina e microtúbulos em células secretoras e a composição da secreção em tricomas glandulares. Além disso, pesquisas têm comprovado o envolvimento dos elementos do citoesqueleto na origem e manutenção dos tricomas tectores em plantas, sem informações para os tricomas glandulares. Sabe-se que o funcionamento do citoesqueleto está relacionado com a disponibilidade do cálcio, sendo que baixas concentrações desse íon podem prejudicar processos modulados por microtúbulos e actina. Apesar da presença de tricomas glandulares representar um caráter constitutivo em diversas espécies vegetais, fatores exógenos podem influenciar o desenvolvimento e o funcionamento glandular. Estudos têm mostrado que o ataque de herbívoros induz a formação de tricomas glandulares, levando a produção de substâncias com potencial repelente ou inseticida. Os objetivos desse trabalho foram investigar o papel do citoesqueleto na morfogênese e funcionamento de tricomas glandulares e no transporte lipídico em células secretoras de óleo, além de investigar a influência da herbivoria no desenvolvimento e funcionamento de tricomas glandulares. Foram estudadas duas espécies de Lamiaceae (Hyptis v... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The morphology, histochemistry and ultrastructure of glandular trichomes have been studied in many plant species. However, some aspects have been poorly approached, such as the involvement of the cytoskeleton on the gland morphology and functioning. Recent study demonstrated a relation between the predominance of actin filaments and microtubules in secretory cells and the secretion composition in glandular trichomes. In addition, researches have proven the involvement of the cytoskeletal elements in the origin and maintenance of non-glandular trichomes in plants, with no information for glandular trichomes. It is known that the cytoskeleton functioning is related with calcium availability and that low concentration of this ion can harm process modulated by actin filaments and microtubules. Despite the presence of glandular trichomes is a constitutive character in several plant species, exogenous factors can influence their development and functioning. Studies have showed that herbivore attacks induce the glandular trichomes formation, leading to the production of substances with repellent and insecticide potential. This work aimed to investigate the role of cytoskeleton in the glandular trichome morphogenesis and functioning, and in the lipid transport in oil secretory cells, in addition to investigate the influence of herbivory in the glandular trichomes formation and functioning. We studied two Lamiaceae species (Hyptis villosa and Ocimum gratissimum) and the model species ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

The first part of my thesis is focused on observation of the leaf damage by invertebrate herbivores during season. I examined how the selected traits affect the palatability of plant species. In the next project, I investigated the effect of herbivory and gaps on seedling establishment. And finally, in the last part, I studied the effect of herbivory of terrestrial gastropods on competitive relationships among selected species.

As plantas, produtores da base das cadeias tróficas, apresentam diversos tipos de defesas contra a ação de consumidores, os herbívoros, podendo ser defesas físicas, químicas e bióticas. Nas defesas bióticas, plantas fornecem recursos alimentares (e.g. néctar extrafloral) e/ou moradia para predadores que em troca podem fornecer proteção contra herbívoros. Assim, a partir de comportamentos agressivos e/ou de patrulha, formigas são consideradas os principais protetores de plantas. Nessa perspectiva, a presente dissertação buscou investigar a influência que o néctar extrafloral tem sob a interação formiga-planta em uma área de Cerrado. O estudo foi realizado na Reserva Ecológica do Clube Caça e Pesca Itororó de Uberlândia, no município de Uberlândia, MG, em uma área com fitofisionomia de cerrado sentido restrito. A espécie de planta utilizada neste estudo foi Qualea multiflora (Vochysiaceae), uma das espécies mais abundantes do Cerrado, a qual apresenta nectários extraflorais (NEFs) na base do pecíolo foliar e nas inflorescências. Nossas hipóteses principais foram: a) que formigas visitantes dos NEFs de Q. multiflora impactam positivamente a planta, reduzindo a ação de herbívoros; b) que essas interações formigas-plantas são modificadas ao longo do desenvolvimento fenológico das folhas das plantas; c) que diferentes níveis de herbivoria nas plantas produzem também diferentes reações nas formigas visitantes; e d) que diferentes estruturas das plantas apresentam diferentes níveis de defesas. Os resultados demonstrados no Capítulo 1 comprovam que a herbivoria foliar em Q. multiflora foi baixa e similar nos diferentes estágios de desenvolvimento da folha, mostrando que as defesas expressas pela planta são eficientes. Das três defesas foliares avaliadas durante o desenvolvimento foliar, observou-se que a densidade de tricomas apresenta pico de efetividade no início do desenvolvimento, a defesa biótica (produtividade dos NEFs) apresenta pico de efetividade no período intermediário do desenvolvimento, e a dureza foliar apresenta pico de efetividade no período em que a folha já está adulta. Esses resultados comprovam a eficiência da variação temporal nas defesas foliares de Q. multiflora, o que interfere diretamente na interação formiga-planta. No Capítulo 2, foi mostrado que NEFs localizados em inflorescências produzem néctar mais volumoso e energético que atrai maior quantidade de formigas comparado ao néctar produzido pelos NEFs foliares. A produtividade e a atratividade dos NEFs, assim como o forrageamento de formigas, também foram afetados por variações na herbivoria (simulada experimentalmente). Esses resultados demonstram que Q. multiflora sincroniza suas defesas foliares ao longo do tempo garantindo a proteção contra herbívoros e que essas defesas (como evidenciado para defesa biótica) podem ser alteradas de acordo com o valor e probabilidade de ataque de suas estruturas. / Plants, producers of food chains, have different types of defenses against action of consumers, herbivores, which can be physical, chemical and biotic defenses. In biotic defenses, plants provide food resources (e.g. extrafloral nectar) and/or shelter for predators, which in turn may provide protection against herbivores. Thus, from patrol and/or aggressive behavior, ants are considered main plants protectors. From this perspective, the present work aimed to investigate the influence that extrafloral nectar has under ant-plant interaction in an area of Cerrado. The study was conducted in Reserva Ecológica do Clube Caça e Pesca Itororó de Uberlândia, in Uberlândia, MG, in an area with cerrado stricto sensu vegetation. The plant species used was Qualea multiflora (Vochysiaceae), one of the most abundant species of Cerrado, which has extrafloral nectaries (EFNs) at the base of leaf petiole and in inflorescences. Our main assumptions were: a) EFNs visitors ants of Q. multiflora positively impact the plant reducing the herbivore action; b) these ants-plants interactions are modified along the phenological development of plant leaves; c) different herbivory levels in plants produce different reactions in visitors ants; and d) different plant structures have different defenses levels. Results presented in Chapter 1 show that foliar herbivore in Q. multiflora was low and similar to different stages of leaf development, showing that expressed plant defenses are effective. Of the three foliar defenses evaluated during leaf development, it was observed that density of trichomes presents effectiveness peak in early development, biotic defense (EFNs productivity) in intermediated period of development and leaf toughness in the period in which the leaf is adult. These results show the efficacy of temporal variation in foliar defenses in Q. multiflora, which directly affects ant-plant interaction. In Chapter 2, it was shown that EFNs located in inflorescences produce nectar more quantitative and qualitative, which attract large amount of ants, than EFNs located in leaves. EFNs productivity and attractiveness, as well as ants foraging, were also influenced by herbivory variation (experimentally simulated). These results show that Q. multiflora synchronizes its leaf defenses over time ensuring protection against herbivores and that these defenses (as evidenced for biotic defense) can be changed according to value and attack probability of their structures.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-04-19T14:23:07Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Julio Miguel Grández Rios - 2015.pdf: 691183 bytes, checksum: 9355a2c6be0d96cd9448a56e587ba28c (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-04-19T14:25:56Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Julio Miguel Grández Rios - 2015.pdf: 691183 bytes, checksum: 9355a2c6be0d96cd9448a56e587ba28c (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-19T14:25:56Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Julio Miguel Grández Rios - 2015.pdf: 691183 bytes, checksum: 9355a2c6be0d96cd9448a56e587ba28c (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2015-03-20 / The replacement of native plants by introduced or invasive exotic plants may have significant impacts on the fauna of herbivorous insects. These impacts can occur both directly, through changes in reproductive success and population size herbivorous insects that consume the exotic plants, and indirectly through changes in the availability of native host plants. This study is divided into two parts. In the first chapter, I evaluated the effect of phylogenetic isolation on the richness and composition of species of herbivorous insects on exotic plants. In addition, I also examined possible differences in response to phylogenetic isolation of exotic plants between herbivore assemblages made up exclusively of endophagous and exophagous insects.In the second chapter, I evaluated the effect of phylogenetic isolation of host plants on the mean specialization of herbivorous insects fauna associated with host plants. In addition,I also analyzed the effect of phylogenetic isolation of host plants differs between native and exotic plants. Taken together, the results of the two chapters exemplify how the richness, composition and specialization of herbivores respond to phylogenetic isolation of their host plants. / A substituição de plantas nativas por plantas exóticas invasoras ou introduzidas pode ter impactos significativos sobre a fauna de insetos herbívoros.Este impacto pode ocorrer tanto diretamente, por meio de mudanças no sucesso reprodutivo e no tamanho populacional de insetos herbívoros que consomem as plantas exóticas, quanto indiretamente, através da alteraçãona disponibilidade de plantas hospedeiras nativas. O presente trabalho está dividido em duas partes. No primeiro capítulo, avaliei o efeito do isolamento filogenético sobre a riquezae composição de espécies de insetos herbívoros em plantas exóticas. Além disso, examinei possíveis diferenças na resposta ao isolamento filogenético de plantas exóticas entre assembleias de herbívoros compostas exclusivamente por insetos endófagos einsetos exófagos. No segundo capítulo, avaliei o efeito do isolamento filogenético das plantas hospedeiras sobre a especialização média das faunas de insetos herbívoros associadas às plantas hospedeiras. Além disso, também analisei se o efeito do isolamento filogenético das plantas hospedeiras difere entre as plantas nativas e exóticas. Tomados em conjunto, os resultados dos dois capítulos exemplificam como a riqueza, a composição e a especialização dos insetos herbívoros respondem ao isolamento filogenético de suas plantas hospedeiras.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-04-19T13:43:02Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Tamara Poliana de Oliveira Teixeira - 2017.pdf: 2023905 bytes, checksum: 4f4f019c5f8c8a18027a152c5d2c948a (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-04-19T13:43:29Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Tamara Poliana de Oliveira Teixeira - 2017.pdf: 2023905 bytes, checksum: 4f4f019c5f8c8a18027a152c5d2c948a (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-19T13:43:29Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Tamara Poliana de Oliveira Teixeira - 2017.pdf: 2023905 bytes, checksum: 4f4f019c5f8c8a18027a152c5d2c948a (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-03-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The genus Passiflora includes several wild species that present the potential to be inserted in the market, Passiflora setacea is one of these. Therefore, the study of the reproductive biology of the same was carried out in the Cerrado area of Fazenda Vale do Tamanduá, in the municipality of Aragoiânia in the state of Goiás. In order to analyze the phenology, floral biology, determine the reproductive system, verify visitors And ensure that the flowers undergo predation and whether this fact interferes with the fruiting process. The cultivar blooms year-round, producing fruits with greater intensity in August. Its flowers have characteristics that include it in the chiropteraphilia syndrome, such as white flowers, high nectar production and nocturnal anthesis (18h). The nectar is available only one hour after the anthesis and its production ranged from 135 to 485 microlitres, with a concentration of 18 to 28%. Passiflora setacea is self incompatible, although its self-incompatibility index (0.26) shows compatibility, this value is very close to the autocompatible species (0.25), so the Kruskal-wallis test showed self-incompatibility for the species. The analysis of the fruits of the self-pollination and cross-treatments revealed that there are significant differences in relation to total weight, pulp yield, seed number, transverse and longitudinal length. In relation to the nocturnal floral visitors, Glossophaga soricina was considered the pollinator due to the presence of pollen grains in its coat and among the daytime floral visitors are bees, wasps, flies and birds. Apis melífera and Trigona spinipes were the most frequent species, presenting pillage behavior, these make illegitimate visits, stealing pollen from the flowers, including pre-anthesis buttons. The birds Eupetonema macroura, Coereba flaviola and the bee Xylocopa grisescens, despite not having frequent visits, were considered to be potential diurnal pollinators due to the fact of making legitimate visits, that is, they contact the reproductive structures during the collection of nectar. The flowers of Passiflora setacea were herbivory mainly by T. spinipes that degrade the hipant of the flower and consequently the nectariferous disk and Icterus jamacaii, that destroys every flower, including the reproductive structures. The results show that although these flowers are damaged, their fruits do not have statistical differences when compared to undamaged flowers / O gênero Passiflora abrange diversas espécies silvestres que apresentam potencial para serem inseridas no mercado, Passiflora setacea é uma destas. Diante disso, o estudo da biologia reprodutiva da mesma foi realizado em área de Cerrado na Fazenda Vale do Tamanduá, no município de Aragoiânia no estado de Goiás. Objetivando-se analisar a fenologia, a biologia floral, determinar o sistema reprodutivo, verificar os visitantes florais e certificar se as flores sofrem predação e se este fato interfere no processo de frutificação. A cultivar floresce o ano todo, produzindo frutos com maior intensidade em agosto. Suas flores possuem características que a enquadram na síndrome de quiropterofilia, como flores brancas, alta produção de néctar e antese noturna (18h). O néctar encontra-se disponível apenas uma hora após a antese e sua produção variou de 135 a 485 microlitros, com concentração de 18 a 28%. Passiflora setacea é auto incompatível, apesar do seu nível de autoincompatibilidade (0,26) mostrar compatibilidade, este valor está bem próximo para as espécies auto incompatíveis (0,25), sendo assim, análises com o teste Kruskal-Wallis evidenciou autoincompatibilidade para a espécie. A análise dos frutos dos tratamentos de autopolinização e cruzada evidenciam que existe diferenças significativas em relação ao peso total, rendimento da polpa, número de sementes, comprimento transversal e longitudinal. Em relação aos visitantes florais noturnos, Glossophaga soricina foi considerado o polinizador, devido a presença de grãos de polén na sua pelagem e entre os visitantes florais diurnos encontra-se abelhas, vespas, moscas e aves. Apis melífera e Trigona spinipes foram as espécies mais frequentes, apresentando comportamento pilhador, estas fazem visitas ilegítimas, roubando pólen das flores, inclusive de botões em pré-antese. As aves Eupetonema macroura, Coereba flaviola e a abelha Xylocopa grisescens apesar de não ter apresentado visitas frequentes foram consideradas potenciais polinizadores diurnos pelo fato de fazer visitas legitimas, ou seja, contatam as estruturas reprodutivas durante a coleta de néctar. As flores de Passiflora setacea sofreram herbivoria principalmente por T. spinipes que degradam o hipanto da flor e consequentemente o disco nectarífero e Icterus jamacaii, que destrói toda flor, inclusive as estruturas reprodutivas. Os resultados mostram que apesar destas flores serem danificadas, seus frutos não possuem diferenças estatísticas quando comparados com flores não danificadas.

Submitted by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2017-07-07T17:00:54Z No. of bitstreams: 2 Tese - Leonardo Lima Bergamini - 2017.pdf: 3505106 bytes, checksum: 536ed882cdb2712abf63490a466f1a9e (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-07-10T14:40:03Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese - Leonardo Lima Bergamini - 2017.pdf: 3505106 bytes, checksum: 536ed882cdb2712abf63490a466f1a9e (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-10T14:40:03Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese - Leonardo Lima Bergamini - 2017.pdf: 3505106 bytes, checksum: 536ed882cdb2712abf63490a466f1a9e (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-05-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This thesis comprises three chapters presented in the form of scientific articles, and approaches phylogenetic conservatism of ecological interactions under different aspects. Citations and bibliographic references are formatted in accordance with the norms from the journal Oikos, where a version of the first chapter was published. Supplementary materials cited in the text can be found in the anexes at the end of the thesis. I begin with the text from my qualification exam, that gives a brief overview about community phylogenetics. By presenting this more general literature, this introduction gives a point of view that complements the specific discussions of each chapter. In the first chapter, my coauthors and I explore the correlation between phylogenetic similarity and the similarity between counterpart sets of plants and herbivores in a regional Asteraceae-flowerhead endophages. By using different measures of counterpart similarity and different subsets defined by herbivore lineages I tried to detect how the evolutionary history of plants and herbivores is reflected in their interactions, both at the specific level as at the modular structure of the network. We show that, beyond the compositional similarity previously reported, closely related species also share a greater proportion of the phylogenetic history of their partners, both for resources and consumers. The comparison between patterns found in the entire network with those found in the subsets provides evidence that resource sharing happens mainly at deeper phylogenetic levels, so that phylogenetic sinal is detectable even among closely related consumers. Asymmetry in signal strength between trophic levels is more evident in the way how network modules reflect host plant phylogeny, both in the entire network and the sub-networks. Taken together, these results show that evolutionary processes, such as phylogenetic conservatism and independent colonization history may be the main forces behind phylogenetic structure observed in this particular plant-herbivore system. In the second chapter, I test with more detail the relative contributions of different ecological processes and the evolutionary history in the formation of the Asteraceae-Tephritidae interaction network. By uniting a previously used approach with a coevolutionary analysis method and some new methods proposed in this work I have shown the striking effect of phylogeny in this system and discuss how the patterns in this antagonistic network differ from other systems. In the third chapter I used a data set compiled from the cophylogeny literature to test the generality of the phylogenetic conservatism observed in other systems. I used a meta-analytical approach to estimate overall effect sizes for the correlations between phylogeny and interactions, as well as the asymmetry in signal strength. I have found a general pattern of phylogenetic conservatism in interaction patterns for both trophic levels along with considerable between-study heterogeneity. On the other hand, the asymmetry in signal strength was consistently small and non-significant in each individual study, with a positive albeit small overall effect size. My results provide compelling evidence that phylogenetic consevatism of ecological interactions is common in nature, togheter with a quantitave picture of its heterogeneity and of the asymmetry between trophic levels. Taken togheter, the results from the three chapters highlight the important role of specialization in structuring antagonistic interactions and the striking presence of phylogenetic constraints in the establishment of this interactions. I hope that the contributions presented here, the questions they raise, and the new approaches I have used help to improve our understanding of the processes that mediate the formation of ecological networks. / Esta tese é composta de três capítulos apresentados em formato de artigos científicos, e aborda a conservação filogenética de interações ecológicas sob diferentes aspectos. Os três capítulos são apresentados em formato de artigos científicos. Citações e referências bibliográficas em todo o texto estão formatados de acordo as normas da revista Oikos, na qual uma versão do primeiro capítulo já se encontra publicado. Os materiais suplementares referidos nos textos de cada um dos capítulos se encontram nos anexos ao final da tese. Começo com o texto de meu exame de qualificação, que faz uma breve apresentação sobre filogenética de comunidades. Ao abordar este tema mais geral esta introdução fornece uma visão complementar à literatura específica apresentada em cada um dos capítulos. No primeiro capítulo, meus coautores e eu exploramos a correlação entre similaridade filogenética e similaridade no conjunto de antagonistas nas plantas e nos herbívoros em uma rede regional Asteraceae endófagos de capítulos. Usando diferentes medidas para similaridade de antagonistas e diferentes recortes definidos por linhagens de herbívoros tentei detectar como a história evolutiva das espécies de plantas e espécies se reflete em suas interações tanto ao nível específico quanto nos módulos da rede. Nós mostramos que, além da similaridade composicional previamente reportada em outros estudos, espécies aparentadas também compartilham uma maior proporção da história filogenética de seus pares, tanto para as espécies recurso quanto para seus consumidores. A comparação entre os padrões encontrados para a rede como um todo com aqueles encontrados em sub-redes compostas de grupos mais filogeneticamente restritos de herbívoros fornece evidência de que a partição de recursos ocorre em maior parte em níveis filogenéticos mais profundos, de modo que um sinal filogenético positivo na similaridade de hospedeiras é detectável mesmo entre consumidores muito próximos em sub-redes monofiléticas. A assimetria na força do sinal entre níveis tróficos é mais aparente na maneira com que os módulos da rede refletem a filogenia das espécies hospedeiras, tanto para a rede como um todo quanto para as sub-redes. Tomados em conjunto, estes resultados sugerem que processos evolutivos, como conservantismo filogenético e a história de colonizações independentes dos diferentes grupos de insetos devem ser as principais forças gerando a estrutura filogenética observada neste sistema planta-herbívoro em particular. No segundo capítulo testo mais detalhadamente as contribuições relativas de diferentes processos ecológicos e da história evolutiva na formação da rede de interações Asteraceae-Tephritidae. Unindo uma abordagem estatística previamente utilizada na literatura de redes mutualísticas, um método de análise coevolutiva e alguns novos métodos propostos neste trabalho mostrei o efeito marcante da filogenia neste sistema e discuti como os padrões desta rede de antagonistas diferem de outros sistemas. No terceiro capítulo utilizei um conjunto de dados compilado da bibliografia sobre cofilogenia para testar a generalidade do padrão de conservação filogenética e da assimetria na força dessa conservação observados em outros sistemas. Usei uma abordagem meta-analítica para estimar tamanhos de efeito gerais para as correlações entre filogenia e interações e também para as assimetrias nessas correlações. Encontrei um padrão geral de conservação filogenética nos padrões de interação para ambos níveis tróficos com uma considerável heterogeneidade entre estudos. Por outro lado, a assimetria na força do sinal foi consistentemente pequena e não significativa em cada estudo individual, com um efeito geral positivo mas também pequenoMeus resultados fornecem evidências convincentes de que a conservação de interações ecológicas é comum na natureza, juntamente com uma representação quantitativa de sua heterogeneidade e da assimetria entre níveis tróficos. Tomados em conjunto, os resultados dos três trabalhos ressaltam a importância da especialização para a estrutura das interações antagonistas e a presença marcante de restrições filogenéticas no estabelecimento destas interações. Espero que as contribuições apresentadas aqui, as questões que elas levantam, e as novas abordagens que utilizei ajudem a melhorar nossa compreensão dos processos que modulam a formação de redes ecológicas.

Em resposta aos danos ocasionados por insetos, as plantas emitem voláteis que atraem os inimigos naturais desses herbívoros. Embora essa relação tritrófica venha sendo intensamente estudada, muitos mecanismos envolvidos nesta interação ainda permanecem inexplorados. Dentre os compostos voláteis induzidos por herbivoria e emitidos pelas plantas, os terpenos são os mais expressivos e abundantes. Em resposta ao dano ocasionado por um inseto, cascatas bioquímicas são iniciadas na planta, as quais podem alterar a expressão de genes envolvidos na resposta a tal dano. Este trabalho analisou as mudanças na expressão gênica e produção de compostos voláteis em plantas de milho, Zea mays (Poaceae)promovidas por lagartas Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) ao longo do tempo. Utilizando a técnica de PCR em tempo real (qRTPCR) foram verificadas respostas no nível da expressão gênica das plantas submetidas à indução por herbivoria. Foram analisados os genes de uma lipoxigenase e de três terpeno sintases, enzimas envolvidas na produção de compostos voláteis que atraem parasitóides de S. frugiperda. As plantas submetidas à herbivoria apresentaram níveis de expressão gênica e emissão de voláteis maiores do que as plantas sadias. Os resultados fornecem bases para o entendimento dos mecanismos endógenos responsáveis pela liberação de voláteis nas plantas visando o estabelecimento de novos fundamentos para o controle biológico de pragas. / In response to insect damage, plants emit volatiles that attract natural enemies of herbivores. Although this tritrophic interaction has been intensively studied, many mechanisms involved in this interaction remain unexplored. Among the herbivore-induced volatile compounds, terpenes are the most abundant and significant ones. In response to insect damage, biochemical pathways are activated, which can alter the expression of genes involved in the response to that damage. This study examined changes in gene expression and volatile compounds production in maize plants, Zea mays (Poaceae) promoted by Spodoptera frugiperda (Lep.: Noctuidae) caterpillars through time. Using the real-time PCR technique (qRT-PCR) we verified responses on the level of gene expression of plants subjected to herbivores feeding. We analyzed genes of lipoxygenase and three terpene synthases, enzymes involved in the synthesis of volatile compounds that attract parasitoids of S. frugiperda. Plants subjected to herbivory had higher levels of gene expression and volatile emission when compared to healthy plants. Results provide basis for better understanding of plant volatile emission endogenous mechanisms in order to set new foundations for biological control of pests.