Enquanto em regiões temperadas o conhecimento sobre a relação solo-vegetação é consolidado, nos trópicos e subtrópicos é preliminar. É urgente a necessidade de se determinar os fatores abióticos que controlam padrões vegetacionais visando dar suporte a estudos de recuperação e conservação. O presente estudo analisa a relação entre fatores abióticos e vegetação campestre na forma de três artigos científicos (capítulos I, II e III) e um artigo de revisão (capítulo IV). Nos primeiros três artigos, analisou-se a variância da vegetação em diferentes escalas ecológicas; e no artigo de revisão, discutiu-se de forma aplicada a variância de fatores bióticos e abióticos em resposta à degradação. Dessa forma, a presente tese objetivou responder as seguintes questões: (I) Que diferenças podem ser observadas dentro de uma mesma espécie quanto à funcionalidade e suas estratégias de alocação sob diferentes graus de disponibilidade de recursos?; (II) Quão variáveis são as propriedades físicas e químicas do solo em diferentes escalas espaciais; e existem propriedades dos solos que podem explicar com maior precisão a distribuição das espécies em diferentes escalas espaciais? (III) Que porcentagem de variância da vegetação pode ser explicada por propriedades pedológicas e climáticas; e quais características de solo e clima melhor explicam esses padrões de vegetação? No capítulo IV é apresentado um modelo conceitual sobre degradação dos campos e sua aplicação aos campos do Rio Grande do Sul (RS). Para responder as questões acima usei dados ao nível de espécie de campos calcáreos da Alemanha (capítulo I); dados ao nível de comunidade em seis áreas campestres do Rio Grande do Sul, sul do Brasil (capítulos II e III); e através da revisão de literatura relacionada à degradação, quanto à capacidade de recuperação dos campos do RS (capítulo IV). Os resultados evidenciaram que: (I) dentro de espécies ficaram evidentes duas estratégias frente à limitação de recursos, enquanto a resposta dos atributos aos diferentes tratamentos se mostrou constante; (II) a variação dos parâmetros do solo relaciona-se à escala espacial aplicada e a variância da vegetação geralmente responde a diferentes parâmetros de solo em diferentes escalas; (III) 45% da variância da vegetação entre biomas nos campos do RS foi explicada por características pedológicas e climáticas, sendo em grande parte governada pela precipitação anual e a porcentagem de saturação por alumínio do solo; e (IV) o modelo conceitual apresenta variações ao longo de dois eixos (biótico e abiótico) e poderá servir de suporte a estudos de conservação e recuperação de campos tropicais e suptropicais, bem como facilitar a tomada de decisões quanto ao manejo e conservação. Como conclusão geral, verificou-se que a vegetação campestre responde a variações ambientais em diferentes escalas espaciais e pode adotar diferentes estratégias para sobrepor filtros ambientais e processos de degradação. O entendimento da relação entre a vegetação e o meio abiótico é de grande importância para tomada de decisões quanto ao emprego de formas alternativas de manejo e conservação. / Whereas in temperate regions the abiotic-biotic relationship is well-known, in the tropics and subtropics our understanding is still preliminary. There is an urgent need to determine abiotic factors that control vegetation patterns in order to give support to restoration and conservation approaches. The present thesis analyses the relationship between abiotic factors and grassland vegetation in three original research papers (chapters I, II and III) and a review paper (chapter IV). In the first three papers, vegetation variance in response to abiotic factors was analyzed at different ecological scales; and in the fourth, the variance in biotic and abiotic factors in response to degradation process was discussed with a more applied view. Thus in this thesis the aim is to answer the following questions: (I) Which differences can be found in functional plant traits and allocation strategies within species at different levels of water and nutrient availability?; (II) How variable are physical and chemical parameters in different spatial scales; and are there soil parameters that can more accurately explain plant distribution in different spatial scales? (III) How much of RS grassland vegetation variance can be explained by soil and climatic properties; and which climatic and soil properties better explain these vegetation patterns? In chapter IV a conceptual model of grassland degradation is presented and applied to Rio Grande do Sul (RS) grasslands. To address these questions I used species-level data in a calcareous grassland in Germany (chapter I); community-level data in six sites in RS, South Brazilian grasslands (chapter II and III); and a review of literature studies concerning RS grassland degradation and restorability (chapter IV). The results showed that: (I) at a intraspecific level, the study species showed two allocation strategies in relation to resource stress, while the responses of individual traits to the soil treatments were consistent across species; (II) soil parameters variation are related to the measurement scale applied and the vegetation variance often responds to different soil parameters at different scales; (III) climatic and soil properties explained 45% of vegetation variance between biomes in RS grasslands and the main factors controlling its variance are annual precipitation and percent aluminum saturation; and (IV) the conceptual model is displayed as biotic and abiotic changes along the axes and can serve as a general framework to study degradation and restorability of tropical and subtropical grasslands, and further it may facilitate decisions on alternative management and conservation. As a general conclusion, the grassland vegetation responds to changes in the environment in different scales and may use different strategies to overcome environmental selective forces and degradation process. The understanding of this relationship is of high importance to facilitate decisions on alternative management and conservation.

P. roqueforti est une moisissure connue comme contaminant des ensilages et des aliments, mais aussi utilisée comme ferment pour la production de fromages à pâte persillée. Cette espèce est également connue pour son potentiel de production de métabolites secondaires à impact positif, comme les arômes, mais aussi à impact négatif, tels que des mycotoxines (dont la roquefortine C -ROQC- et l’acide mycophénolique -MPA-). Dans la première partie de ce travail, l’occurrence de la ROQC, du MPA et de l’aflatoxine M1 (seule mycotoxine réglementée dans les produits laitiers), dans une collection de 86 fromages à pâte persillée de différentes variétés et origines géographiques (15 pays), a été réalisée. Il apparaît que, si l’aflatoxine est inférieure au seuil de détection (LOD) de la méthode, les concentrations en ROQC et MPA sont quant à elles très variables et qu’une co-occurrence de ces mycotoxines existe dans 51% des échantillons testés. Dans la seconde partie, la toxicité de ces mycotoxines sur modèles cellulaires intestinal ou monocytaires a été évaluée. L’étude de cytotoxicité en mono-exposition a permis d’établir des valeurs de référence (CI50); d’autre part, un effet synergique des deux mycotoxines aux plus fortes concentrations testées a été révélé sur la lignée cellulaire intestinale (Caco-2). L’implication du mécanisme apoptotique après une exposition précoce (3 et 6 heures) à la ROQC et/ou au MPA a aussi été mise en évidence sur le modèle THP-1 ainsi qu’une absence d’implication de l’apoptose après 24 heures de mono ou de co-exposition sur modèle intestinal Caco-2. Enfin, dans la troisième partie, une étude de facteurs biotique ou abiotiques pouvant potentiellement moduler la production de ROQC et de MPA a été réalisée. L’évaluation du potentiel mycotoxigénique de 96 souches de P. roqueforti a mis en évidence que le milieu cheese-agar (mimant la composition physico-chimique du fromage) était beaucoup moins favorable que le milieu YES pour la production des deux mycotoxines et une grande variabilité dans la capacité de production des souches a été observée. L’étude de l’influence des facteurs abiotiques a montré qu’une température de 12°C ou une concentration en NaCl de 8% ou encore une atmosphère contenant 5% d’O2 diminuait significativement la production de ROQC et de MPA indépendamment de la croissance, alors que les autres facteurs (pH et présence de précurseurs de la ROQC) n’avaient pas d’effet dans les conditions testées. / P. roqueforti is a mould associated with silage and food contamination but also used as a ripening culture for the production of blue-veined cheese. Moreover, this species is also known for its potential to produce secondary metabolites. These metabolites can have a positive impact (e.g. aromas) or a negative impact (e.g. mycotoxins, including roquefortine C -ROQC- and mycophenolic acid -MPA-). In the framework of this work, we first studied the occurrence of MPA, ROQC and aflatoxin M1 (the only regulated mycotoxin in dairy products) within an 86 blue-veined cheese collection (representing 15 countries). Aflatoxin contents were always below the method detection limit. For MPA and ROQC, concentrations were highly variable and a co-occurrence of both mycotoxins was observed in 51% of the tested samples. Then, the toxicity of the 2 mycotoxins was established on various cell models (intestinal and monocytic). Mono-exposure studies allowed IC50 determination. Moreover, a synergistic effect was observed on Caco-2 cells when MPA and ROQC were used for co-exposure at the highest tested concentrations. While an apoptotic mechanism was observed at early THP-1 exposure stages (3 and 6h), no apoptose occurred for Caco-2 cells after 24 h of mono or co-exposure. Finally, a study of the biotic and abiotic factors potentially modulating P. roqueforti MPA and ROQC production was performed. Mycotoxigenic potential evaluation of 96 de P. roqueforti strains highlighted that a cheese-agar medium (mimicking cheese physico-chemical composition) was less favourable than the synthetic YES medium for mycotoxin production. A large variability in terms of mycotoxin production was also observed among the tested strains. Besides, while a significant effect of the temperature (12°C) and NaCl (8%) and O2 (5%) concentrations was observed on ROQC and MPA production, no significant effect of pH and ROQC amino-acid precursor addition could be detected on the production of both mycotoxins.

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Abordagens funcionais e filogenéticas têm sido amplamente utilizadas no estudo de ecologia de comunidades e têm propiciado um melhor entendimento de como atributos funcionais e sua evolução influenciam padrões ecológicos observados atualmente na natureza. A incorporação da variabilidade intraespecífica em estudos recentes de ecologia de comunidades vegetais tem demonstrado que, apesar de a variabilidade intraespecífica de um atributo ser normalmente menor do que sua variabilidade interespecífica, estudos que consideram a variabilidade intraespecífica inferem mecanismos de organização de comunidades com mais acurácia. Além disso, abordagens analíticas que incluem a variabilidade intraespecífica em estudos de comunidades possibilitam integrar as escalas de populações e comunidades em ecologia. Abordagens filogenéticas recentes permitem a avaliação da interação entre composição filogenética de bancos regionais de espécies e a estrutura filogenética local de comunidades, o que permite a inferência de processos históricos e ecológicos que estruturam comunidades atuais. O objetivo geral desta tese foi avaliar padrões e inferir processos de organização de comunidades de plantas lenhosas da escala local à regional. Para isso, utilizei abordagens baseadas em atributos funcionais para avaliar o nicho de indivíduos (capítulo 2) e das espécies (capítulo 2 e 3) e abordagens filogenéticas para avaliar como a evolução influencia a similaridade funcional entre as espécies (capítulo 3), a formação de bancos de espécies locais (capítulo 3) e regionais (capítulo 4) e a estruturação de comunidades locais (capítulo 4). No capítulo 2, avaliei qual a importância relativa da substituição (turnover) de espécies e da variabilidade intraespecífica nas respostas médias e de dispersão de área foliar específica no nível de comunidade a um gradiente de abertura de dossel em uma metacomunidade de árvores juvenis. Nesse capítulo, concluí que a variabilidade intraespecífica é fundamental para a organização de comunidades lenhosas em florestas e arbustais, pois a área foliar específica dentro da mesma espécie varia conforme o ambiente e o contexto local de espécies interatoras. Essa plasticidade permite o estabelecimento de espécies em uma porção maior do gradiente de abertura do dossel. No capítulo 3, avaliei se espécies ocorrentes tanto na floresta quanto no campo diferem de espécies restritas à floresta ou ao campo quanto a resposta de seus atributos a espécies coocorrentes e ao gradiente ambiental. Concluí que uma ação combinada entre área foliar específica, espessura foliar e densidade de folhagem ajuda a explicar a organização de comunidades de plantas lenhosas em ecótonos floresta-campo. A plasticidade nesses atributos permite a colonização do campo por espécies que também ocorrem na floresta. No capítulo 4, avaliei se há associação entre a estrutura filogenética local (agrupamento ou repulsão) de comunidades de árvores e a distribuição geográfica de grandes linhagens de angiospermas no Neotrópico e Afrotrópico. A conclusão foi que diferenças regionais de composição filogenética entre o Neotrópico e o Afrotrópico são provavelmente um resultado de taxas diferenciais de especiação e extinção que seguiram a separação de Gondwana e atualmente influenciam a estrutura filogenética local de comunidades de árvores de florestas pluviais nos dois reinos. / Functional and phylogenetic approaches have been widely used in community ecology studies and have provided a better understanding of how functional traits and their evolution influence ecological patterns that are currently observed in nature. The incorporation of intraspecific variability in recent plant community ecology studies have demonstrated that, despite intraspecific variability of a given trait extent be usually lower than its interspecific variability, studies that account for intraspecific variability more accurately infer mechanisms of community assembly. Moreover, analytical approaches that incorporate intraspecific variability in community ecology studies enable integrating population and community scales in ecology. Recent phylogenetic approaches permit evaluating the interaction between the phylogenetic composition of regional species pools and local phylogenetic structure of communities, which enables the inference of historical and ecological processes structuring current communities. The general aim of this dissertation was to evaluate and infer assembly processes of woody plant communities from local to regional scales. For this, I used trait-based approaches to assess the niche of individuals (chapter 2) and species (chapter 2 and 3) and community phylogenetics approaches to evaluate how evolution influences the trait similarity between species (chapter 3), the formation of local and regional species pools (chapter 3 and 4, respectively) and the structuring of local communities (chapter 4). In chapter 2, I evaluated what is the relative importance of species turnover and intraspecific variability to the variation in trait mean and spread responses of specific leaf area at the community level across a canopy openness gradient in a tree juvenile metacommunity. In this chapter, I conclude that intraspecific variability is essential to woody community assembly in forests and shrublands, since specific leaf area within the same species varies according to the environment and local context of interacting species. This plasticity permits species establishment in a wider portion of the canopy openness gradient. In chapter 3, I evaluated whether species both in forest and grassland differ from species restricted to either forest or grassland regarding their trait-based responses to co-occurring species and environmental gradient. I concluded that an interplay between specific leaf area, leaf thickness and foliage density help explaining the assembly of woody plant communities in forest-grassland ecotones. The plasticity in these traits enables the colonization of the grassland by species that also occur in the forest. In chapter 4, I evaluated whether there is association between local phylogenetic structure (clustering or overdispersion) of tree communities and geographical distribution of major angiosperm lineages in the Neotropics and Afrotropics. In this chapter, I concluded that regional differences in phylogenetic composition between the Neotropics and Afrotropics are likely an outcome of differential rates of speciation and extinction following the breakup of Gondwana and currently influence local phylogenetic structure of rainforest tree communities in both realms.

Enquanto em regiões temperadas o conhecimento sobre a relação solo-vegetação é consolidado, nos trópicos e subtrópicos é preliminar. É urgente a necessidade de se determinar os fatores abióticos que controlam padrões vegetacionais visando dar suporte a estudos de recuperação e conservação. O presente estudo analisa a relação entre fatores abióticos e vegetação campestre na forma de três artigos científicos (capítulos I, II e III) e um artigo de revisão (capítulo IV). Nos primeiros três artigos, analisou-se a variância da vegetação em diferentes escalas ecológicas; e no artigo de revisão, discutiu-se de forma aplicada a variância de fatores bióticos e abióticos em resposta à degradação. Dessa forma, a presente tese objetivou responder as seguintes questões: (I) Que diferenças podem ser observadas dentro de uma mesma espécie quanto à funcionalidade e suas estratégias de alocação sob diferentes graus de disponibilidade de recursos?; (II) Quão variáveis são as propriedades físicas e químicas do solo em diferentes escalas espaciais; e existem propriedades dos solos que podem explicar com maior precisão a distribuição das espécies em diferentes escalas espaciais? (III) Que porcentagem de variância da vegetação pode ser explicada por propriedades pedológicas e climáticas; e quais características de solo e clima melhor explicam esses padrões de vegetação? No capítulo IV é apresentado um modelo conceitual sobre degradação dos campos e sua aplicação aos campos do Rio Grande do Sul (RS). Para responder as questões acima usei dados ao nível de espécie de campos calcáreos da Alemanha (capítulo I); dados ao nível de comunidade em seis áreas campestres do Rio Grande do Sul, sul do Brasil (capítulos II e III); e através da revisão de literatura relacionada à degradação, quanto à capacidade de recuperação dos campos do RS (capítulo IV). Os resultados evidenciaram que: (I) dentro de espécies ficaram evidentes duas estratégias frente à limitação de recursos, enquanto a resposta dos atributos aos diferentes tratamentos se mostrou constante; (II) a variação dos parâmetros do solo relaciona-se à escala espacial aplicada e a variância da vegetação geralmente responde a diferentes parâmetros de solo em diferentes escalas; (III) 45% da variância da vegetação entre biomas nos campos do RS foi explicada por características pedológicas e climáticas, sendo em grande parte governada pela precipitação anual e a porcentagem de saturação por alumínio do solo; e (IV) o modelo conceitual apresenta variações ao longo de dois eixos (biótico e abiótico) e poderá servir de suporte a estudos de conservação e recuperação de campos tropicais e suptropicais, bem como facilitar a tomada de decisões quanto ao manejo e conservação. Como conclusão geral, verificou-se que a vegetação campestre responde a variações ambientais em diferentes escalas espaciais e pode adotar diferentes estratégias para sobrepor filtros ambientais e processos de degradação. O entendimento da relação entre a vegetação e o meio abiótico é de grande importância para tomada de decisões quanto ao emprego de formas alternativas de manejo e conservação. / Whereas in temperate regions the abiotic-biotic relationship is well-known, in the tropics and subtropics our understanding is still preliminary. There is an urgent need to determine abiotic factors that control vegetation patterns in order to give support to restoration and conservation approaches. The present thesis analyses the relationship between abiotic factors and grassland vegetation in three original research papers (chapters I, II and III) and a review paper (chapter IV). In the first three papers, vegetation variance in response to abiotic factors was analyzed at different ecological scales; and in the fourth, the variance in biotic and abiotic factors in response to degradation process was discussed with a more applied view. Thus in this thesis the aim is to answer the following questions: (I) Which differences can be found in functional plant traits and allocation strategies within species at different levels of water and nutrient availability?; (II) How variable are physical and chemical parameters in different spatial scales; and are there soil parameters that can more accurately explain plant distribution in different spatial scales? (III) How much of RS grassland vegetation variance can be explained by soil and climatic properties; and which climatic and soil properties better explain these vegetation patterns? In chapter IV a conceptual model of grassland degradation is presented and applied to Rio Grande do Sul (RS) grasslands. To address these questions I used species-level data in a calcareous grassland in Germany (chapter I); community-level data in six sites in RS, South Brazilian grasslands (chapter II and III); and a review of literature studies concerning RS grassland degradation and restorability (chapter IV). The results showed that: (I) at a intraspecific level, the study species showed two allocation strategies in relation to resource stress, while the responses of individual traits to the soil treatments were consistent across species; (II) soil parameters variation are related to the measurement scale applied and the vegetation variance often responds to different soil parameters at different scales; (III) climatic and soil properties explained 45% of vegetation variance between biomes in RS grasslands and the main factors controlling its variance are annual precipitation and percent aluminum saturation; and (IV) the conceptual model is displayed as biotic and abiotic changes along the axes and can serve as a general framework to study degradation and restorability of tropical and subtropical grasslands, and further it may facilitate decisions on alternative management and conservation. As a general conclusion, the grassland vegetation responds to changes in the environment in different scales and may use different strategies to overcome environmental selective forces and degradation process. The understanding of this relationship is of high importance to facilitate decisions on alternative management and conservation.

Biodiversity is determined by a myriad of complex processes acting at different scales. Given the current rates of biodiversity loss and change, it is of paramount importance that we improve our understanding of the underlying structure of ecological communities. In this thesis, I focused on Species Abundance Distributions (SAD), as a synthetic measure of biodiversity and community structure, and on Beta (β) diversity patterns, as a description of the spatial variation of species composition. I systematically assessed the effect of scale on both these patterns, analysing a broad range of community data, including different taxa and habitats, from the terrestrial, marine and freshwater realms. Knowledge of the scaling properties of abundance and compositional patterns must be fully integrated in biodiversity research if we are to understand biodiversity and the processes underpinning it, from local to global scales. SADs depict the relative abundance of the species present in a community. Although typically described by unimodal logseries or lognormal distributions, empirical SADs can also exhibit multiple modes. However, the existence of multiple modes in SADs has largely been overlooked, assumed to be due to sampling errors or a rare pattern. Thus, we do not know how prevalent multimodality is, nor do we have an understanding of the factors leading to this pattern. Here, I provided the first global empirical assessment of the prevalence of multimodality across a wide range of taxa, habitats and spatial extents. I employed an improved method combining two model selection tools, and (conservatively) estimated that ~15% of the communities were multimodal with strong support. Furthermore, I showed that the pattern is more common for communities at broader spatial scales and with greater taxonomic diversity (i.e. more phylogenetically diverse communities, since taxonomic diversity was measured as number of families). This suggests a link between multimodality and ecological heterogeneity, broadly defined to incorporate the spatial, environmental, taxonomic and functional variability of ecological systems. Empirical understanding of how spatial scale affects SAD shape is still lacking. Here, I established a gradient in spatial scale spanning several orders of magnitude by decomposing the total extent of several datasets into smaller subsets. I performed an exploratory analysis of how SAD shape is affected by area sampled, species richness, total abundance and taxonomic diversity. Clear shifts in SAD shape can provide information about relevant ecological and spatial mechanisms affecting community structure. There was a clear effect of area, species richness and taxonomic diversity in determining SAD shape, while total abundance did not exhibit any directional effect. The results supported the findings of the previous analysis, with a higher prevalence of multimodal SADs for larger areas and for more taxonomically diverse communities, while also suggesting that species spatial aggregation patterns can be linked to SAD shape. On the other hand, there was a systematic departure from the predictions of two important macroecological theories for SAD across scales, specifically regarding logseries distributions being selected only for smaller scales and when species richness and number of families were proportionally much smaller than the total extent. β diversity quantifies the variation in species composition between sites. Although a fundamental component of biodiversity, its spatial scaling properties are still poorly understood. Here, I tested if two conceptual types of β diversity showed systematic variation with scale, while also explicitly accounting for the two β diversity components, turnover and nestedness (species replacement vs species richness differences). I provided the first empirical analysis of β diversity scaling patterns for different taxa, revealing remarkably consistent scaling curves. Total β diversity and turnover exhibit a power law decay with log area, while nestedness is largely insensitive to scale changes. For the distance decay of similarity analysis, while area sampled affected the overall dissimilarity values, rates of similarity were consistent across large variations in sampled area. Finally, in both these analyses, turnover was the main contributor to compositional change. These results suggest that species are spatially aggregated across spatial scales (from local to regional scales), while also illustrating that substantial change in community structure might occur, despite species richness remaining relatively stable. This systematic and comprehensive analysis of SAD and community similarity patterns highlighted spatial scale, ecological heterogeneity and species spatial aggregation patterns as critical components underlying the results found. This work expanded the range of scales at which both theories deriving SAD and community similarity studies have been developed and tested (from local plots to continents). The results here showed strong departures from two important macroecological theories for SAD at different scales. In addition, the overall findings in this thesis clearly indicate that unified theories of biodiversity (or assuming a set of synthetic minimal assumptions) are unable to accommodate the variability in SADs shape across spatial scales reported here, and cannot fully reproduce community similarity patterns across scales. Incorporating more realistic assumptions, or imposing scale dependent assumptions, may prove to be a fruitful avenue for ecological research regarding the scaling properties of SAD and community similarity patterns. This will allow deriving new predictions and improving the ability of theoretical models to incorporate the variability in abundance and similarity patterns across scales.

Abordagens funcionais e filogenéticas têm sido amplamente utilizadas no estudo de ecologia de comunidades e têm propiciado um melhor entendimento de como atributos funcionais e sua evolução influenciam padrões ecológicos observados atualmente na natureza. A incorporação da variabilidade intraespecífica em estudos recentes de ecologia de comunidades vegetais tem demonstrado que, apesar de a variabilidade intraespecífica de um atributo ser normalmente menor do que sua variabilidade interespecífica, estudos que consideram a variabilidade intraespecífica inferem mecanismos de organização de comunidades com mais acurácia. Além disso, abordagens analíticas que incluem a variabilidade intraespecífica em estudos de comunidades possibilitam integrar as escalas de populações e comunidades em ecologia. Abordagens filogenéticas recentes permitem a avaliação da interação entre composição filogenética de bancos regionais de espécies e a estrutura filogenética local de comunidades, o que permite a inferência de processos históricos e ecológicos que estruturam comunidades atuais. O objetivo geral desta tese foi avaliar padrões e inferir processos de organização de comunidades de plantas lenhosas da escala local à regional. Para isso, utilizei abordagens baseadas em atributos funcionais para avaliar o nicho de indivíduos (capítulo 2) e das espécies (capítulo 2 e 3) e abordagens filogenéticas para avaliar como a evolução influencia a similaridade funcional entre as espécies (capítulo 3), a formação de bancos de espécies locais (capítulo 3) e regionais (capítulo 4) e a estruturação de comunidades locais (capítulo 4). No capítulo 2, avaliei qual a importância relativa da substituição (turnover) de espécies e da variabilidade intraespecífica nas respostas médias e de dispersão de área foliar específica no nível de comunidade a um gradiente de abertura de dossel em uma metacomunidade de árvores juvenis. Nesse capítulo, concluí que a variabilidade intraespecífica é fundamental para a organização de comunidades lenhosas em florestas e arbustais, pois a área foliar específica dentro da mesma espécie varia conforme o ambiente e o contexto local de espécies interatoras. Essa plasticidade permite o estabelecimento de espécies em uma porção maior do gradiente de abertura do dossel. No capítulo 3, avaliei se espécies ocorrentes tanto na floresta quanto no campo diferem de espécies restritas à floresta ou ao campo quanto a resposta de seus atributos a espécies coocorrentes e ao gradiente ambiental. Concluí que uma ação combinada entre área foliar específica, espessura foliar e densidade de folhagem ajuda a explicar a organização de comunidades de plantas lenhosas em ecótonos floresta-campo. A plasticidade nesses atributos permite a colonização do campo por espécies que também ocorrem na floresta. No capítulo 4, avaliei se há associação entre a estrutura filogenética local (agrupamento ou repulsão) de comunidades de árvores e a distribuição geográfica de grandes linhagens de angiospermas no Neotrópico e Afrotrópico. A conclusão foi que diferenças regionais de composição filogenética entre o Neotrópico e o Afrotrópico são provavelmente um resultado de taxas diferenciais de especiação e extinção que seguiram a separação de Gondwana e atualmente influenciam a estrutura filogenética local de comunidades de árvores de florestas pluviais nos dois reinos. / Functional and phylogenetic approaches have been widely used in community ecology studies and have provided a better understanding of how functional traits and their evolution influence ecological patterns that are currently observed in nature. The incorporation of intraspecific variability in recent plant community ecology studies have demonstrated that, despite intraspecific variability of a given trait extent be usually lower than its interspecific variability, studies that account for intraspecific variability more accurately infer mechanisms of community assembly. Moreover, analytical approaches that incorporate intraspecific variability in community ecology studies enable integrating population and community scales in ecology. Recent phylogenetic approaches permit evaluating the interaction between the phylogenetic composition of regional species pools and local phylogenetic structure of communities, which enables the inference of historical and ecological processes structuring current communities. The general aim of this dissertation was to evaluate and infer assembly processes of woody plant communities from local to regional scales. For this, I used trait-based approaches to assess the niche of individuals (chapter 2) and species (chapter 2 and 3) and community phylogenetics approaches to evaluate how evolution influences the trait similarity between species (chapter 3), the formation of local and regional species pools (chapter 3 and 4, respectively) and the structuring of local communities (chapter 4). In chapter 2, I evaluated what is the relative importance of species turnover and intraspecific variability to the variation in trait mean and spread responses of specific leaf area at the community level across a canopy openness gradient in a tree juvenile metacommunity. In this chapter, I conclude that intraspecific variability is essential to woody community assembly in forests and shrublands, since specific leaf area within the same species varies according to the environment and local context of interacting species. This plasticity permits species establishment in a wider portion of the canopy openness gradient. In chapter 3, I evaluated whether species both in forest and grassland differ from species restricted to either forest or grassland regarding their trait-based responses to co-occurring species and environmental gradient. I concluded that an interplay between specific leaf area, leaf thickness and foliage density help explaining the assembly of woody plant communities in forest-grassland ecotones. The plasticity in these traits enables the colonization of the grassland by species that also occur in the forest. In chapter 4, I evaluated whether there is association between local phylogenetic structure (clustering or overdispersion) of tree communities and geographical distribution of major angiosperm lineages in the Neotropics and Afrotropics. In this chapter, I concluded that regional differences in phylogenetic composition between the Neotropics and Afrotropics are likely an outcome of differential rates of speciation and extinction following the breakup of Gondwana and currently influence local phylogenetic structure of rainforest tree communities in both realms.

Abordagens funcionais e filogenéticas têm sido amplamente utilizadas no estudo de ecologia de comunidades e têm propiciado um melhor entendimento de como atributos funcionais e sua evolução influenciam padrões ecológicos observados atualmente na natureza. A incorporação da variabilidade intraespecífica em estudos recentes de ecologia de comunidades vegetais tem demonstrado que, apesar de a variabilidade intraespecífica de um atributo ser normalmente menor do que sua variabilidade interespecífica, estudos que consideram a variabilidade intraespecífica inferem mecanismos de organização de comunidades com mais acurácia. Além disso, abordagens analíticas que incluem a variabilidade intraespecífica em estudos de comunidades possibilitam integrar as escalas de populações e comunidades em ecologia. Abordagens filogenéticas recentes permitem a avaliação da interação entre composição filogenética de bancos regionais de espécies e a estrutura filogenética local de comunidades, o que permite a inferência de processos históricos e ecológicos que estruturam comunidades atuais. O objetivo geral desta tese foi avaliar padrões e inferir processos de organização de comunidades de plantas lenhosas da escala local à regional. Para isso, utilizei abordagens baseadas em atributos funcionais para avaliar o nicho de indivíduos (capítulo 2) e das espécies (capítulo 2 e 3) e abordagens filogenéticas para avaliar como a evolução influencia a similaridade funcional entre as espécies (capítulo 3), a formação de bancos de espécies locais (capítulo 3) e regionais (capítulo 4) e a estruturação de comunidades locais (capítulo 4). No capítulo 2, avaliei qual a importância relativa da substituição (turnover) de espécies e da variabilidade intraespecífica nas respostas médias e de dispersão de área foliar específica no nível de comunidade a um gradiente de abertura de dossel em uma metacomunidade de árvores juvenis. Nesse capítulo, concluí que a variabilidade intraespecífica é fundamental para a organização de comunidades lenhosas em florestas e arbustais, pois a área foliar específica dentro da mesma espécie varia conforme o ambiente e o contexto local de espécies interatoras. Essa plasticidade permite o estabelecimento de espécies em uma porção maior do gradiente de abertura do dossel. No capítulo 3, avaliei se espécies ocorrentes tanto na floresta quanto no campo diferem de espécies restritas à floresta ou ao campo quanto a resposta de seus atributos a espécies coocorrentes e ao gradiente ambiental. Concluí que uma ação combinada entre área foliar específica, espessura foliar e densidade de folhagem ajuda a explicar a organização de comunidades de plantas lenhosas em ecótonos floresta-campo. A plasticidade nesses atributos permite a colonização do campo por espécies que também ocorrem na floresta. No capítulo 4, avaliei se há associação entre a estrutura filogenética local (agrupamento ou repulsão) de comunidades de árvores e a distribuição geográfica de grandes linhagens de angiospermas no Neotrópico e Afrotrópico. A conclusão foi que diferenças regionais de composição filogenética entre o Neotrópico e o Afrotrópico são provavelmente um resultado de taxas diferenciais de especiação e extinção que seguiram a separação de Gondwana e atualmente influenciam a estrutura filogenética local de comunidades de árvores de florestas pluviais nos dois reinos. / Functional and phylogenetic approaches have been widely used in community ecology studies and have provided a better understanding of how functional traits and their evolution influence ecological patterns that are currently observed in nature. The incorporation of intraspecific variability in recent plant community ecology studies have demonstrated that, despite intraspecific variability of a given trait extent be usually lower than its interspecific variability, studies that account for intraspecific variability more accurately infer mechanisms of community assembly. Moreover, analytical approaches that incorporate intraspecific variability in community ecology studies enable integrating population and community scales in ecology. Recent phylogenetic approaches permit evaluating the interaction between the phylogenetic composition of regional species pools and local phylogenetic structure of communities, which enables the inference of historical and ecological processes structuring current communities. The general aim of this dissertation was to evaluate and infer assembly processes of woody plant communities from local to regional scales. For this, I used trait-based approaches to assess the niche of individuals (chapter 2) and species (chapter 2 and 3) and community phylogenetics approaches to evaluate how evolution influences the trait similarity between species (chapter 3), the formation of local and regional species pools (chapter 3 and 4, respectively) and the structuring of local communities (chapter 4). In chapter 2, I evaluated what is the relative importance of species turnover and intraspecific variability to the variation in trait mean and spread responses of specific leaf area at the community level across a canopy openness gradient in a tree juvenile metacommunity. In this chapter, I conclude that intraspecific variability is essential to woody community assembly in forests and shrublands, since specific leaf area within the same species varies according to the environment and local context of interacting species. This plasticity permits species establishment in a wider portion of the canopy openness gradient. In chapter 3, I evaluated whether species both in forest and grassland differ from species restricted to either forest or grassland regarding their trait-based responses to co-occurring species and environmental gradient. I concluded that an interplay between specific leaf area, leaf thickness and foliage density help explaining the assembly of woody plant communities in forest-grassland ecotones. The plasticity in these traits enables the colonization of the grassland by species that also occur in the forest. In chapter 4, I evaluated whether there is association between local phylogenetic structure (clustering or overdispersion) of tree communities and geographical distribution of major angiosperm lineages in the Neotropics and Afrotropics. In this chapter, I concluded that regional differences in phylogenetic composition between the Neotropics and Afrotropics are likely an outcome of differential rates of speciation and extinction following the breakup of Gondwana and currently influence local phylogenetic structure of rainforest tree communities in both realms.

Abstract Animals need information about local conditions to make optimal fitness-enhancing decisions such as where to breed. Information can be acquired by personal sampling of the environment, but it can also be acquired from other individuals. The latter is termed social information use. Social information use has gained a lot of attention in modern ecology because it affects principal ecological phenomena such as animal distribution and resource use. Social information use is not restricted to obviously cognitive mammals and birds but is also found in e.g. reptiles, fish and insects. Social information use studies have thus far been concentrated on situations with one social information user and one (often the same) source species. The community-wide consequences of social information use have almost exclusively been considered in theoretical studies. In this thesis, I studied empirically social information use in the nest site selection within and between species in a cavity-nesting bird community consisting of the collared flycatcher (Ficedula albicollis), the great tit (Parus major) and the blue tit (P. caeruleus). I studied social information use on two time scales: social information gathered just before a breeding attempt, and social information gathered already during the previous breeding season for the following year’s breeding attempt. I used experiments in which different white geometric symbols represented nest site choices of earlier settled tutors and empty nest boxes, and I observed the symbol choices of later-breeding individuals. The symbol approach eradicates bias from innate and learned preferences enabling strong inference. My results demonstrate that collared flycatchers use social information from both con- and heterospecific tutors in different situations in a flexible manner. Hence, social information use seems to be context-dependent. Furthermore, I show that great tits avoid choosing nest site characteristics which were associated with either con- or heterospecifics nests the previous year and prefer symbols which depicted an empty nest box the previous year, probably to avoid nest ectoparasites. I also show that in great tits the male has greater influence on nest site selection than previously assumed even though the female builds the nest. My thesis deepens our understanding about the complexity of social information use and highlights its significance in future ecological research. / Tiivistelmä Eläimet tarvitsevat informaatiota paikallisista olosuhteista tehdäkseen edullisia päätöksiä esimerkiksi siitä, missä lisääntyä. Informaatiota voidaan hankkia tutkimalla ympäristöä itse, mutta sitä voidaan hankkia myös muilta yksilöiltä. Jälkimmäistä kutsutaan sosiaaliseksi informaatioksi. Eläinten sosiaalisen informaation käyttö on saavuttanut viime aikoina paljon huomiota ekologisessa tutkimuksessa, koska se vaikuttaa tärkeisiin ekologisiin ilmiöihin, kuten eläinten levinneisyyteen ja resurssien käyttöön. Sosiaalinen informaation käyttö ei rajoitu vain nisäkkäisiin ja lintuihin, vaan sitä on havaittu myös esimerkiksi matelijoilla, kaloilla ja hyönteisillä. Sosiaalisen informaation käyttöä on tutkittu lähes yksinomaan lajien sisällä tai käyttäen ainoastaan yhtä sosiaalisen informaation lähdelajia. Yhteisötason vaikutuksia on pohdittu miltei pelkästään teoreettisissa tutkimuksissa. Tässä väitöskirjatyössä tutkin kokeellisesti sosiaalisen informaation käyttöä pesäpaikan valinnassa lajin sisällä ja lajien välillä kolopesivien lintujen yhteisössä sepelsiepolla (Ficedula albicollis), talitiaisella (Parus major) ja sinitiaisella (P. caeruleus). Otin tutkimuksissani huomioon kaksi aikatasoa: tutkin juuri ennen pesimisyritystä kerätyn sekä jo edellisen lisääntymiskauden aikana seuraavan vuoden pesintää varten hankitun sosiaalisen informaation käyttöä. Kokeissani käytin linnunpönttöihin kiinnitettyjä erilaisia valkoisia geometrisia symboleita, jotka edustivat aiemmin pesinnän aloittaneiden lintujen eli tuutoreiden pesäpaikanvalintoja. Seurasin tämän jälkeen myöhemmin pesimään saapuvien parien symbolivalintoja. Tulosteni perusteella sepelsiepot hankkivat sosiaalista informaatiota sekä lajitovereiltaan että tiaisilta joustavasti eri tilanteissa. Lisäksi osoitan, että talitiaiset välttävät valitsemasta pesäpaikkoja, jotka olivat asuttuina edellisenä vuonna, ja suosivat sellaisia pesäpaikkoja, joissa ei pesitty edellisenä vuonna - todennäköisesti välttääkseen kirppuja ja muita pesäloisia. Osoitan myös, että talitiaiskoirailla on suurempi vaikutus pesäpaikan valintaan kuin aikaisemmin on oletettu, vaikka naaraat rakentavat pesän. Väitöskirjatyöni syventää käsitystämme sosiaalisen informaation käytön monitahoisuudesta eläinkunnassa ja korostaa sen merkitystä ekologisessa tutkimuksessa.

While animal steroid hormones are very well known and have been studied for a long time, in plants no steroid substances were known until relatively recently. Only in the second half of the past century brassinosteroids were discovered; later on, their hormonal function in plants was confirmed. Still a lot of unknown remains as regards their function in plant cells. This paper presents in its first part the evidence that brassinosteroids control in maize (Zea mays L.) grown under field conditions not only its morphology and yield but also some developmental/reproduction characteristics like e.g. number of female inflorescences or speed of the development of male inflorescences. Particular response of a plant depends, however, on the type of applied brassinosteroid, its concentration, and last but not least also on a particular maize genotype and developmental stage of the plant during applicatin. Impact of brassinosteroids on primary photosynthetic processes in plants has not been proven under these conditions, neither on the activity of photosystem (PS) I nor on the Hill reaction. No statistically significant differences in the content of photosynthetic pigments have been found either. Another topic dealt with in this thesis is the possible protective influence of brassinosteroids on plants...