Nas últimas décadas, em decorrência da globalização e do comércio internacional, o deslocamento de espécies para longe de suas regiões de origem tem crescido em frequência e extensão, aumentando o risco de invasões biológicas, que podem impactar significativamente a economia, o funcionamento dos ecossistemas e causar perdas de biodiversidade. A erradicação de espécies invasoras tem poucas chances de sucesso, de modo que prevenir a invasão constitui a melhor alternativa de manejo. Técnicas de modelagem preditiva de distribuição têm sido globalmente aplicadas para prever a distribuição potencial de espécies invasoras. No Brasil, são poucos e recentes os estudos sobre invasões biológicas. Visando ampliar o conhecimento sobre plantas consideradas invasoras e sua distribuição no estado de São Paulo, neste estudo aplicamos técnicas de modelagem preditiva a 10 espécies. Para cada uma delas buscamos caracterizar o padrão de invasão e identificar os fatores ambientais atuantes que limitam ou potencializam sua distribuição, por meio de modelos multi-hierárquicos de nicho ecológico. Para tanto, coletamos informações de ocorrência dessas espécies em todo o mundo e registramos coordenadas geográficas, características das populações e dos ambientes invadidos por essas espécies em todos os tipos de vegetação e em todas as regiões do estado de São Paulo. Com base nesses dados, caracterizamos o padrão de invasão de cada espécie e a invasibilidade de cada tipo vegetacional estudado. Aplicamos a metodologia de modelagem multi-hierárquica de nicho ecológico por meio do algoritmo MaxEnt em macro escala para todo o globo e em meso escala para o estado de São Paulo. Apesar das peculiaridades das espécies e dos tipos de vegetação, nossos resultados evidenciam a influência do estado de conservação do ecossistema e da posição na paisagem sobre a severidade da invasão e, também, sobre a invasibilidade dos tipos de vegetação em escala local. Mesmo os tipos de vegetação mais resistentes, como a restinga e a floresta ombrófila densa, podem se tornar suscetíveis à invasão em função de distúrbios e da pressão de propágulos. Em fragmentos conservados, porém, são raras as espécies exóticas capazes de se estabelecer e se tornar uma ameaça real à conservação. As fitofisionomias mais abertas do Cerrado mostraram-se como os tipos de vegetação suscetíveis à invasão pelo maior número de espécies, entre as estudadas. Em macro escala, os modelos de nicho ecológico identificaram as áreas potenciais de invasão e revelaram os limites fisiológicos de temperatura e precipitação para cada espécie, enquanto em meso escala, os modelos de nicho refinaram estas previsões e revelaram novos padrões associados com a distribuição das espécies na escala do estado de São Paulo. Este estudo gera contribuições importantes em termos de informação sobre as características e áreas potenciais de invasão para gestores e tomadores de decisão no processo de prevenção e controle de invasões, bem como identifica limites e fatores ambientais que contribuem para a melhor compreensão de invasões biológicas no Brasil. De forma geral, a abordagem multi-hierárquica se mostrou uma ferramenta poderosa para explorar padrões de distribuição em escalas apropriadas com os objetivos de conservação, prevenção e controle de espécies exóticas. / In recent decades, as a result of globalization and international trade, the movement of species away from their native regions has grown in frequency and extent, increasing the risk of biological invasions, which can significantly impact the economy, the functioning of ecosystems and cause biodiversity loss. The eradication of invasive species it is not an easy task, usually with little chance of success, so that prevent the invasion is still the best management alternative. Predictive species distribution modeling techniques have generally been applied to predict the potential distribution of invasive species. In Brazil, studies on biological invasions are recent and insufficient to understand the current invasive status. To enhance understanding about invasive plants and its distribution in the state of São Paulo, in this study we apply predictive modeling techniques to 10 species considered invasive. For each of the selected species we seek to characterize the invasion pattern and identify the active environmental factors that limit or leverage its distribution through multihierarchical ecological niche models. For this purpose, we collect information for these species occurring worldwide and recorded geographical coordinates characteristics of populations and environments invaded by these species in all vegetation types and in all regions of the state of São Paulo. Based on these data, we characterize the invasion pattern of each species and the invasiveness of each vegetation type studied. We applied the multihierarchical ecological niche modeling methodology through MaxEnt algorithm in macro scale for the entire globe and meso scale for the state of São Paulo. Despite the peculiarities of species and vegetation types, our results highlight the influence of ecosystem conservation status and position in the landscape on the severity of the invasion and on the invasiveness of vegetation types on a local scale. Even the most resistant types of vegetation, such as the restinga and the tropical rain forest, can become susceptible to invasion because of disturbances and seedlings pressure. In conserved fragments, however, exotic species were rarely able to settle down and become a real threat to conservation. The more open forms of the Cerrado vegetation types appeared as the most susceptible to invasion by most of the studied species. In macro scale, the ecological niche models identified the potential areas of invasion and revealed the physiological limits of temperature and precipitation for each species, while in meso scale, niche models refined these projections and revealed new patterns associated with the distribution of species on the scale of São Paulo. This study provides important contributions in terms of information about the characteristics and potential areas of invasion for managers and decision makers in prevention and control of invasions and identifies limitations and environmental factors that contribute to a better understanding of biological invasions in Brazil. In general, the multihierarchical approach proved to be a powerful tool to explore patterns of distribution at scales compatible with conservation objectives, prevention and control of alien species.

Os grandes carnívoros necessitam de vastos territórios para sobreviver em longo prazo, sendo que sua coexistência com humanos é fundamental, porém gera conflitos. O objetivo geral dessa tese é integrar a conservação de grandes carnívoros ao processo de planejamento de uso e ocupação da terra do estado de São Paulo. Para isso os objetivos específicos são: (1) sistematizar, espacializar e analisar a ocorrência de grandes carnívoros, estabelecendo correlações com os padrões de uso e ocupação da terra, variáveis climáticas e topográficas; (2) estabelecer áreas prioritárias para conservação de grandes carnívoros no estado de São Paulo; e (3) caracterizar os padrões de uso e conservação da terra nos municípios indicando necessidades e oportunidades para conservação (ênfase em Brotas-SP). O delineamento desse estudo foi feito buscando a aplicação de Modelos de Distribuição de Espécies - MDEs (espécies estudadas: Chrysocyon brachyurus, Leopardus Pardalis e Puma concolor) em uma abordagem de Planejamento Sistemático da Conservação - PSC. Para isso, foi aplicado o algoritmo MAXENT para as análises de distribuição das espécies e o algoritmo ZONATION para análises de priorização espacial e identificação de áreas prioritárias para conservação. Os modelos gerados mostraram alto desempenho (AUCs ≥ 0.8) e foram significantes (p ≤ 0.05) para o limite de corte mais inclusivo considerado \"minimum training presence\". Apesar da plasticidade das espécies estudadas, a variável porcentagem de vegetação nativa foi uma das três mais importantes para os modelos gerados. A distribuição das espécies abrange tanto paisagens naturais quanto paisagens antropizadas, porém as áreas com alta adequabilidade ambiental (acima de 0.5) se concentram em regiões com vegetação nativa remanescente e em sua maior parte não estão protegidas em Unidades de Conservação de Proteção Integral. Os resultados das análises de priorização espacial mostraram prioridades altas para os carnívoros concentradas na região central do estado de São Paulo, onde existem conflitos entre a demanda por áreas para conservação e a demanda por áreas para desenvolvimento humano. Recomenda-se a ampliação das UCPIs nessa região e ações de manejo e conservação em propriedades privadas (ex. Reservas Legais e Áreas de Preservação Permanente). Tanto as prioridades para conservação como as prioridades para desenvolvimento são muito diferentes entre os municípios do estado de São Paulo. Sendo assim, as estratégias precisam ser elaboradas caso a caso em escala municipal. Brotas possui localização estratégica na conservação de grandes carnívoros com alta porcentagem de áreas núcleo e alto potencial ecoturístico, sendo recomendada a expansão de UCPIs e a restauração da vegetação nativa para ampliar a proteção de grandes carnívoros. Os resultados desse estudo devem informar o processo de tomada de decisão (Ex. Planos de Ação para Conservação de Espécies Ameaçadas; Zoneamentos; Avaliações de Impactos Ambientais) e a abordagem metodológica serve como um modelo para orientar processos semelhantes que visam à conservação de espécies em outras regiões. / Large carnivores need large territories to survive in long term, requiring the use of existing protected areas and private properties with many land uses types and human occupation levels for dispersion and as additional habitat. Thus, the coexistence between large carnivores and humans is essential. However, it leads to conflicts of interest. The overall objective of this thesis is to integrate the conservation of large mammals to land use planning process in São Paulo State, Brazil. For this, the specific objectives are: (1) to systematize, to spatialize and to analyze the occurrence of large mammals, establishing correlations between large mammals distribution and land use patterns, climatic and topographic variables; (2) to establish priority areas for conservation of large mammals in São Paulo State; and (3) to characterize the land use and conservation patterns in São Paulo\'s municipalities (emphasis in Brotas-SP). The design of this study aimed to apply Species Distribution Models tools (species studied: Chrysocyon brachyurus, Leopardus Pardalis and Puma concolor) in an approach of Systematic Conservation Planning. For this, MAXENT algorithm was applied for species distribution modelling and Zonation algorithm was applied for spatial prioritization analysis and conservation priority areas identification. All models were significant (p ≤ 0.05) considering the minimum training presence threshold showing high performance (AUC ≥ 0.8). Despite the plasticity of the species, the variable percentage of native vegetation was one of the top three most important for all models. The distribution of the species covers both natural and disturbed landscapes, but high environmental suitability areas (up to 0.5) concentrate in regions with native vegetation fragments. However the most part of these areas are not protected by law. Spatial prioritization results showed high priorities for carnivores concentrate in the central region of São Paulo, where there are conflicts there are both high demand for carnivore conservation and high demand for human development. Conservation strategies need to be developed case by case because both priorities for conservation and priorities for development were showed very different between the municipalities. For example, Brotas is strategic for carnivore\'s conservation, having high percentage of core areas in its territory and high ecotourism potential. However the percent of native vegetation cover is low. Therefore, it is recommended protected areas expansion and native vegetation restoration to increase the protection of large carnivores in Brotas. This study highlights the importance of a landscape planning approach to improve the conservation outlook for large mammals, including not only the establishment and management of protected areas, but also native habitat conservation and management on private lands. Importantly, the results may inform environmental policies and land use planning in São Paulo State, Brazil (e.g. Action Plan for Conservation of Endangered Species; Zoning; Reviews of Environmental Impacts), and it serves as a useful model to guide similar process for other large-carnivore species world-wide.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:30:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2387526 bytes, checksum: 1c1a1ee21f9822c506e9add7896843e9 (MD5) Previous issue date: 2009-07-29 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The existence of global climate change caused by anthropogenic impacts and the importance of predicting its biological effects have revived the interest in understanding abundance and distribution determining factors. Several methods that allow the creation of climate based ecological niche models can be used to predict species potential distribution and the effects that climate change can have over distributional areas. Building such models can help the understanding on how climate can determine species distributions, as well as indicating pest infestation risk areas. Chlosyne lacinia caterpillars are a major sunflower (Helianthus annuus) pest on Brazil, and its attacks at 50 and 70 days old plants can reduce the productivity up to 80%. This work aimed at areas with suitable climate for the current and future potential occurrence of C. lacinia and its subspecies at the American continent, and for sunflower culture in Brazil. The models were created using Mahalanobis distance and Maximum Entropy (Maxent) methods, for C. lacinia and the subspecies C. l. adjutrix, C. l. crocale, C. l. lacinia and C. l. saundersii. According to AUC (area under the sensibility versus specificity curve) values, model performance were great, which explains the similarity of results from both methods. The results showed that it is possible that the whole species distribution may not be altered by climate changes, but the intra-specific variation will be largely affected. C. l. saundersii distribution is expected to shrink and be isolated, and C. l. adjutrix can loose all suitable areas. However, hese results can be affected by the gene flow between subspecies. The areas with suitable climates for sunflower culture in Brazil are expected descrease, although it is possible that genetic improvement efforts can surpass climatic limitations, allowing the occupancy of areas not predicted by the modeling, and avoiding the effect of the pest. Even though distribution modeling methods are seldom used for pest distribution predictions, its usage proved to be an interesting method for obtaining information about the species and the intra-specific variation. / A existência de alterações climáticas globais como conseqüência de impactos antropogênicos e a importância de prever seus efeitos biológicos reavivaram o interesse em compreender os fatores que determinam a abundância e a distribuição dos organismos. Existem vários métodos que permitem a criação de modelos de nicho ecológico baseados em clima, que podem ser usados para prever a distribuição potencial de espécies e os potenciais efeitos de mudanças climáticas em sua área de distribuição. A construção destes tipos de modelos pode auxiliar a compreender como o clima pode controlar a distribuição das espécies, como também indicar áreas de risco para a infestação de pragas. Lagartas de Chlosyne lacinia, no Brasil, são uma das principais pragas de girassol, Helianthus annuus, e o seu ataque aos 50 e 70 dias de idade das plantas reduz a produtividade em até 80%. O objetivo desse trabalho foi determinar as áreas com clima favorável para a ocorrência potencial atual e futura de C. lacinia e de suas subespécies no continente americano, e para a plantação de girassol no Brasil. Os modelos foram criados utilizando-se os métodos de distância de Mahalanobis e Maximum Entropy (Maxent), para a distribuição da espécie C. lacinia, e das subespécies C. l. adjutrix, C. l. crocale, C. l. lacinia e C. l. saundersii. De acordo com os valores de AUC (área sob a curva de sensibilidade versus especificidade) os modelos foram bastante satisfatórios, o que também justifica a semelhança na distribuição das espécies entre ambos os modelos. Os resultados mostram que é possível que a distribuição de uma espécie não se altere como função das mudanças climáticas, mas que a variação intra-específica seja largamente afetada. A subespécie C. l. saundersii apresenta uma possível diminuição da áreas de distribuição potencial e um isolamento geográfico, enquanto a subespécie C. l. adjutrix, futuramente, não apresentará áreas de adeqüabilidade. No entanto, esses resultados podem ser alterados devido ao fluxo gênico existente na espécie. As áreas de clima adequados para a plantação de girassol no Brasil devem sofrer uma diminuição, embora os esforços na realização de melhoramento genético nessa cultura possa transpor as limitações climáticas, fazendo com que haja plantações em áreas não previstas pelos modelos e a diminuição do efeito da praga na cultura. Embora esses métodos não sejam muito utilizados para a predição de áreas adequadas para pragas, o uso de modelos de distribuição mostrou-se uma ferramenta interessante para a obtenção de dados sobre a espécie e de variações intra-específicas.

Nas últimas décadas, em decorrência da globalização e do comércio internacional, o deslocamento de espécies para longe de suas regiões de origem tem crescido em frequência e extensão, aumentando o risco de invasões biológicas, que podem impactar significativamente a economia, o funcionamento dos ecossistemas e causar perdas de biodiversidade. A erradicação de espécies invasoras tem poucas chances de sucesso, de modo que prevenir a invasão constitui a melhor alternativa de manejo. Técnicas de modelagem preditiva de distribuição têm sido globalmente aplicadas para prever a distribuição potencial de espécies invasoras. No Brasil, são poucos e recentes os estudos sobre invasões biológicas. Visando ampliar o conhecimento sobre plantas consideradas invasoras e sua distribuição no estado de São Paulo, neste estudo aplicamos técnicas de modelagem preditiva a 10 espécies. Para cada uma delas buscamos caracterizar o padrão de invasão e identificar os fatores ambientais atuantes que limitam ou potencializam sua distribuição, por meio de modelos multi-hierárquicos de nicho ecológico. Para tanto, coletamos informações de ocorrência dessas espécies em todo o mundo e registramos coordenadas geográficas, características das populações e dos ambientes invadidos por essas espécies em todos os tipos de vegetação e em todas as regiões do estado de São Paulo. Com base nesses dados, caracterizamos o padrão de invasão de cada espécie e a invasibilidade de cada tipo vegetacional estudado. Aplicamos a metodologia de modelagem multi-hierárquica de nicho ecológico por meio do algoritmo MaxEnt em macro escala para todo o globo e em meso escala para o estado de São Paulo. Apesar das peculiaridades das espécies e dos tipos de vegetação, nossos resultados evidenciam a influência do estado de conservação do ecossistema e da posição na paisagem sobre a severidade da invasão e, também, sobre a invasibilidade dos tipos de vegetação em escala local. Mesmo os tipos de vegetação mais resistentes, como a restinga e a floresta ombrófila densa, podem se tornar suscetíveis à invasão em função de distúrbios e da pressão de propágulos. Em fragmentos conservados, porém, são raras as espécies exóticas capazes de se estabelecer e se tornar uma ameaça real à conservação. As fitofisionomias mais abertas do Cerrado mostraram-se como os tipos de vegetação suscetíveis à invasão pelo maior número de espécies, entre as estudadas. Em macro escala, os modelos de nicho ecológico identificaram as áreas potenciais de invasão e revelaram os limites fisiológicos de temperatura e precipitação para cada espécie, enquanto em meso escala, os modelos de nicho refinaram estas previsões e revelaram novos padrões associados com a distribuição das espécies na escala do estado de São Paulo. Este estudo gera contribuições importantes em termos de informação sobre as características e áreas potenciais de invasão para gestores e tomadores de decisão no processo de prevenção e controle de invasões, bem como identifica limites e fatores ambientais que contribuem para a melhor compreensão de invasões biológicas no Brasil. De forma geral, a abordagem multi-hierárquica se mostrou uma ferramenta poderosa para explorar padrões de distribuição em escalas apropriadas com os objetivos de conservação, prevenção e controle de espécies exóticas. / In recent decades, as a result of globalization and international trade, the movement of species away from their native regions has grown in frequency and extent, increasing the risk of biological invasions, which can significantly impact the economy, the functioning of ecosystems and cause biodiversity loss. The eradication of invasive species it is not an easy task, usually with little chance of success, so that prevent the invasion is still the best management alternative. Predictive species distribution modeling techniques have generally been applied to predict the potential distribution of invasive species. In Brazil, studies on biological invasions are recent and insufficient to understand the current invasive status. To enhance understanding about invasive plants and its distribution in the state of São Paulo, in this study we apply predictive modeling techniques to 10 species considered invasive. For each of the selected species we seek to characterize the invasion pattern and identify the active environmental factors that limit or leverage its distribution through multihierarchical ecological niche models. For this purpose, we collect information for these species occurring worldwide and recorded geographical coordinates characteristics of populations and environments invaded by these species in all vegetation types and in all regions of the state of São Paulo. Based on these data, we characterize the invasion pattern of each species and the invasiveness of each vegetation type studied. We applied the multihierarchical ecological niche modeling methodology through MaxEnt algorithm in macro scale for the entire globe and meso scale for the state of São Paulo. Despite the peculiarities of species and vegetation types, our results highlight the influence of ecosystem conservation status and position in the landscape on the severity of the invasion and on the invasiveness of vegetation types on a local scale. Even the most resistant types of vegetation, such as the restinga and the tropical rain forest, can become susceptible to invasion because of disturbances and seedlings pressure. In conserved fragments, however, exotic species were rarely able to settle down and become a real threat to conservation. The more open forms of the Cerrado vegetation types appeared as the most susceptible to invasion by most of the studied species. In macro scale, the ecological niche models identified the potential areas of invasion and revealed the physiological limits of temperature and precipitation for each species, while in meso scale, niche models refined these projections and revealed new patterns associated with the distribution of species on the scale of São Paulo. This study provides important contributions in terms of information about the characteristics and potential areas of invasion for managers and decision makers in prevention and control of invasions and identifies limitations and environmental factors that contribute to a better understanding of biological invasions in Brazil. In general, the multihierarchical approach proved to be a powerful tool to explore patterns of distribution at scales compatible with conservation objectives, prevention and control of alien species.

Os grandes carnívoros necessitam de vastos territórios para sobreviver em longo prazo, sendo que sua coexistência com humanos é fundamental, porém gera conflitos. O objetivo geral dessa tese é integrar a conservação de grandes carnívoros ao processo de planejamento de uso e ocupação da terra do estado de São Paulo. Para isso os objetivos específicos são: (1) sistematizar, espacializar e analisar a ocorrência de grandes carnívoros, estabelecendo correlações com os padrões de uso e ocupação da terra, variáveis climáticas e topográficas; (2) estabelecer áreas prioritárias para conservação de grandes carnívoros no estado de São Paulo; e (3) caracterizar os padrões de uso e conservação da terra nos municípios indicando necessidades e oportunidades para conservação (ênfase em Brotas-SP). O delineamento desse estudo foi feito buscando a aplicação de Modelos de Distribuição de Espécies - MDEs (espécies estudadas: Chrysocyon brachyurus, Leopardus Pardalis e Puma concolor) em uma abordagem de Planejamento Sistemático da Conservação - PSC. Para isso, foi aplicado o algoritmo MAXENT para as análises de distribuição das espécies e o algoritmo ZONATION para análises de priorização espacial e identificação de áreas prioritárias para conservação. Os modelos gerados mostraram alto desempenho (AUCs ≥ 0.8) e foram significantes (p ≤ 0.05) para o limite de corte mais inclusivo considerado \"minimum training presence\". Apesar da plasticidade das espécies estudadas, a variável porcentagem de vegetação nativa foi uma das três mais importantes para os modelos gerados. A distribuição das espécies abrange tanto paisagens naturais quanto paisagens antropizadas, porém as áreas com alta adequabilidade ambiental (acima de 0.5) se concentram em regiões com vegetação nativa remanescente e em sua maior parte não estão protegidas em Unidades de Conservação de Proteção Integral. Os resultados das análises de priorização espacial mostraram prioridades altas para os carnívoros concentradas na região central do estado de São Paulo, onde existem conflitos entre a demanda por áreas para conservação e a demanda por áreas para desenvolvimento humano. Recomenda-se a ampliação das UCPIs nessa região e ações de manejo e conservação em propriedades privadas (ex. Reservas Legais e Áreas de Preservação Permanente). Tanto as prioridades para conservação como as prioridades para desenvolvimento são muito diferentes entre os municípios do estado de São Paulo. Sendo assim, as estratégias precisam ser elaboradas caso a caso em escala municipal. Brotas possui localização estratégica na conservação de grandes carnívoros com alta porcentagem de áreas núcleo e alto potencial ecoturístico, sendo recomendada a expansão de UCPIs e a restauração da vegetação nativa para ampliar a proteção de grandes carnívoros. Os resultados desse estudo devem informar o processo de tomada de decisão (Ex. Planos de Ação para Conservação de Espécies Ameaçadas; Zoneamentos; Avaliações de Impactos Ambientais) e a abordagem metodológica serve como um modelo para orientar processos semelhantes que visam à conservação de espécies em outras regiões. / Large carnivores need large territories to survive in long term, requiring the use of existing protected areas and private properties with many land uses types and human occupation levels for dispersion and as additional habitat. Thus, the coexistence between large carnivores and humans is essential. However, it leads to conflicts of interest. The overall objective of this thesis is to integrate the conservation of large mammals to land use planning process in São Paulo State, Brazil. For this, the specific objectives are: (1) to systematize, to spatialize and to analyze the occurrence of large mammals, establishing correlations between large mammals distribution and land use patterns, climatic and topographic variables; (2) to establish priority areas for conservation of large mammals in São Paulo State; and (3) to characterize the land use and conservation patterns in São Paulo\'s municipalities (emphasis in Brotas-SP). The design of this study aimed to apply Species Distribution Models tools (species studied: Chrysocyon brachyurus, Leopardus Pardalis and Puma concolor) in an approach of Systematic Conservation Planning. For this, MAXENT algorithm was applied for species distribution modelling and Zonation algorithm was applied for spatial prioritization analysis and conservation priority areas identification. All models were significant (p ≤ 0.05) considering the minimum training presence threshold showing high performance (AUC ≥ 0.8). Despite the plasticity of the species, the variable percentage of native vegetation was one of the top three most important for all models. The distribution of the species covers both natural and disturbed landscapes, but high environmental suitability areas (up to 0.5) concentrate in regions with native vegetation fragments. However the most part of these areas are not protected by law. Spatial prioritization results showed high priorities for carnivores concentrate in the central region of São Paulo, where there are conflicts there are both high demand for carnivore conservation and high demand for human development. Conservation strategies need to be developed case by case because both priorities for conservation and priorities for development were showed very different between the municipalities. For example, Brotas is strategic for carnivore\'s conservation, having high percentage of core areas in its territory and high ecotourism potential. However the percent of native vegetation cover is low. Therefore, it is recommended protected areas expansion and native vegetation restoration to increase the protection of large carnivores in Brotas. This study highlights the importance of a landscape planning approach to improve the conservation outlook for large mammals, including not only the establishment and management of protected areas, but also native habitat conservation and management on private lands. Importantly, the results may inform environmental policies and land use planning in São Paulo State, Brazil (e.g. Action Plan for Conservation of Endangered Species; Zoning; Reviews of Environmental Impacts), and it serves as a useful model to guide similar process for other large-carnivore species world-wide.

This study is a multidisciplinary approach to Species Distribution Modelling (SDM) where predictive models have been developed regarding the current distribution and potential spread of two invasive species found in Baltic Sea waters. Invasive species in the Baltic have long been an ecological and economic problem and the two species studied are well known for their adaptability in colonization and detrimental effects on local ecology all over the world. First, the Round Goby (Neogobius Melanostomus) has been steadily colonizing the Swedish Baltic coastline since 2008, the impact of which on local ecosystems is not fully understood. Also, the Chinese Mitten Crab (Eriocheir Sinensis), found in Swedish waters since the 1930’s, has been known to be a robust invader of ecosystems but presence in the Baltic is still not well explained. Four high spatial resolution models have been developed, three respective Round Goby and one for Mitten Crab. Two models are specific to the Blekinge/Hanöbukten region of the Swedish Baltic Sea coast, showing predicted current distribution of Round Goby. Two are predictions of Round Goby and Mitten Crab transferred or projected to other regions, with different approaches in setting model parameters and choosing variables, showing current and potential distribution. This study features: exploratory data analysis and filtering using GIS tools, highly discriminant environmental variable selection and rejection, and several different approaches to modelling in Maxent using custom and default settings. Predictive maps have been developed showing current distribution and potential spread as well as explanatory tabular data outlining direct and indirect drivers of species presence. Maxent has proven to be a powerful predictive tool on a regional basis, and proximity to introduction locations play a major role. Maxent, used in combination with spatial data modelling, exploration and filtering techniques has yielded a valid explanatory model as well. Transferring predictions to other regions is quite sensitive, however, and can depend heavily on species, sampling strategy and similarity of habitat type. Round Goby predictions were successfully created regionally and transferred to Stockholm, but Mitten Crab predictions were not successfully transferred to Blekinge.

As glaciações do Quaternário moldaram os padrões filogeográficos das espécies em geral. Em algumas regiões da América do Sul, (e.g. Cerrado e Caatinga) a mudança estrutural foi mais acentuada, havendo o predomino de savanas, ao passo que em outras regiões (e.g. Amazônica e Mata Atlântica) as mudanças foram menores, formando áreas de refúgios florestais. A Modelagem Preditiva de Distribuição de espécies usa associações entre variáveis ambientais e registros de ocorrência da espécie para estimar modelos que representam as condições ambientais favoráveis à espécie. Neste trabalho foram estudadas três espécies de figueiras Neotropicais com características ecológicas distintas, representando duas linhagens filogenéticas independentes, i.e., seções Americana (Ficus citrifolia) e Pharmacosycea (Ficus adhatodifolia e Ficus insipida). Foram gerados modelos para os cenários passados (Interglacial 140.000 e Glacial 21.000 anos atrás), presente e futuro (2050 e 2070, nos cenários otimistas e pessimistas) para as três espécies estudadas usando o programa Maxent 3.3.3k. Os resultados obtidos mostram que para F. adhatodifolia as variáveis mais importantes nos modelos foram temperatura mínima do mês mais frio e precipitação do mês mais seco. Para F. insipida as variáveis mais importantes nos modelos foram temperatura mínima do mês mais frio e precipitação anual. Para F. citrifolia as variáveis mais importantes nos modelos foram temperatura mínima do mês mais frio e precipitação do mês mais chuvoso. Os modelos projetados no cenário interglacial, para as três espécies estudadas, apresentaram áreas de adequabilidade ambiental próximas ao cenário atual. Durante o período glacial F. adhatodifolia mostrou uma mudança considerável em sua área de ocorrência, ocorrendo em regiões consideradas refúgios para algumas espécies. Ficus insipida apresentou uma retração na sua adequabilidade ambiental, porém mantendo-se na região amazônica, enquanto que F. citrifolia teve um aumento na sua área de adequabilidade. Nos cenários futuros (2050 e 2070) F.adhatodifolia apresentou uma diminuição em sua área de ocorrência em ambos os cenários otimista e pessimista, F. insipida apresentou um aumento em sua área de adequabilidade ambiental e F.citrifolia apresentou uma diminuição e fragmentação na região Amazônica nos cenários otimista e pessimista de 2050 e otimista de 2070. As exigências ambientais e os possíveis padrões filogeográficos das três espécies são discutidos no contexto dos modelos preditivos gerados. / The Quaternary glaciations shaped the phylogeographic patterns of species in general. In some regions of South America (e.g.Cerrado and Caatinga) structural change was more pronounced and savannas predominated, whereas in other regions (e.g. Amazon and Atlantic Forest) changes were minor, forming areas of forest refuges. Species distribution Predictive Modeling uses associations between environmental variables and species occurrence records to estimate models that represent the environmental conditions favorable to the species. In the present study we chose three species of Neotropical Ficus with different ecological characteristics, representing two independent phylogenetic lineages, i.e., sections Americana (Ficus citrifolia) and Pharmacosycea (F.adhatodifolia and F.insipida). We generated models for the past (interglacial 140,000 years ago and Glacial 21,000 years ago), present and future scenarios (2050 and 2070 in optimistic and pessimistic scenarios) for the three study species using Maxent 3.3.3k program. Our results showed thatfor F. adhatodifolia the most important variables in the models were minimum temperature in the coldest month and precipitation in the driest month. For F.insipida the most important variables in the models were minimum temperature in the coldest month and annual precipitation. For F. citrifolia the most important variables in the models were minimum temperature in the coldest month and precipitation in the wettest month. The models designed for the interglacial stage showed areas of environmental suitability similar to the current scenario of the three species. During the glacial period F. adhatodifolia showed a considerable change in its range, occurring in regions considered refuges for some species. Ficus insipida had its environmental suitability decreased, but remained in the Amazon region, while F. citrifolia increased its area of suitability. In the future models (2050 and 2070) F.adhatodifolia showed a decrease in its range on both optimistic and pessimistic scenarios, F.insipida showed an increase in its area of environmental suitability and F.citrifolia has been decreasing and fragmentation in the Amazon region in the optimistic and pessimistic scenarios 2050 and optimistic 2070. The environmental requirements and the potential phylogeographic patterns of the study species are discussed in the context of the generated predictive models.

La forêt atlantique brésilienne est un des points sensibles de biodiversité avec une richesse spécifique et des risques d’extinction élevés. Cette forêt est située le long de la côte atlantique brésilienne, s’étendant jusqu’au Paraguay vers le Sud et à l’Argentine dans l’intérieur des terres. Du fait des gradients longitudinal et altitudinal, de la géologie complexe et de la diversité des sols, cette forêt comprend une diversité exceptionnelle de paysages et d’écosystèmes qui ont permis à cette riche biodiversité de se développer. Cependant, cette dernière encourt des risques extrêmes d’extinction du fait des densités et des tailles de populations humaines locales les plus élevées en Amérique du Sud. La forêt atlantique est ainsi aujourd’hui réduite à moins de 5% de sa surface originelle, répartie dans des fragments épars. En dépit de cette richesse spécifique reconnue, beaucoup reste à comprendre au sujet de plusieurs composantes de la biodiversité et de leur origine. Parmi les groupes encore mal connus figurent en particulier les insectes. Dans le but de combler cette lacune, j’ai étudié dans cette thèse un genre de blatte endémique de la forêt atlantique, Monastria Saussure, 1864 (Blattodea, Blaberinae). Je me suis focalisé sur sa taxonomie, sa phylogéographie et sur la contribution des données de collections d’histoire naturelle à la modélisation de l’aire de distribution. L’étude de la taxonomie a consisté à entreprendre la révision du genre avec la re-description des espèces espèces déjà connues et la description de nouvelles espèces. Les descriptions des espèces connues étaient fort anciennes et la description (et redescription) a donc inclus la définition de nouveaux caractères, ainsi qu’une étude des genitalia. Des problèmes nomenclaturaux anciens ont été également résolus, une clé d’identification des espèces ainsi qu’une clé d’identification des larves des genres de Blaberinae endémiques de la forêt atlantique ont été construites. La deuxième étude concernait l’analyse de la diversification et de la distribution du genre Monastria dans la forêt atlantique brésilienne. Cette analyse a indiqué l’importance des impacts différentiels des changements de température durant le dernier maximum glaciaire entre les parties Nord et Sud de la forêt atlantique, ceci résultant dans le patron de distribution présent. La troisième étude est une évaluation de l’intérêt des données disponibles dans les collections d’histoire naturelle concernant Monastria pour inférer son aire de répartition en se basant sur des modèles de niches écologiques (ENM), et en utilisant les données issues de l’échantillonnage de terrain ciblé sur Monastria pour valider les résultats. Nous montrons ici que le lot de données des collections est biaisé dans l’espace environmental. Le sur-échantillonnage dans une classe de climat conduit à construire des modèles d’aires favorables plus restreints que ceux de la distribution réelle de Monastria. Ces biais augmentent donc la spécificité des modèles et réduisent leur sensibilité. Pour résoudre ce problème, nous avons conçu deux sortes d’analyse de raréfaction et montré que la suppression aléatoire de points dans la classe climatique la plus biaisée augmente de manière très efficace la sensibilité du modèle de niche climatique. / The Brazilian Atlantic forest is one of the biodiversity hotspots with the richest species diversity and threat. It is located along the Brazilian Atlantic coast going south til Paraguay and Argentina in the interior of the continent. Due to its longitudinal and altitudinal gradients, complex geology and diversity of soils it harbors an enormous diversity of landscapes and ecosystems that gave rise to its rich biodiversity. However, this biodiversity is extremely threatened because this region is the one with the highest population size and density in south America. So, the Atlantic forest is now limited to less than 5% of its original surface and distributed in scattered fragments. Despite the recognized species richness, much remains to be known about several components of this biodiversity and their origin. Among the groups still poorly known are the insects. In order to contribute to bridge this gap, in this thesis I studied one genus of cockroach endemic from the Atlantic forest, Monastria Saussure, 1864 (Blaberidae, Blaberinae). I focused on the taxonomy, phylogeography and on the contribution of the data existing in natural history collections to model the distribution range. The study of the taxonomy consisted in the revision of the genus with the re-description of already known species and description of new ones. Since the known species were described very early, the description (and re-description) comprised the definition of new characters, and consideration paid to genitalia. In addition to that, old nomenclatural problems were solved, a key to species’ identification was provided, a key to the identification of nymphs of the genera of Blaberinae endemic to the Atlantic forest were provided. The second study was aimed to understand the diversification and distribution of the genus Monastria in the Brazilian Atlantic Forest. This analysis indicates the importance of differential impacts of shifts in temperature between the Southern and Northeastern part of the Atlantic forest in the Last Glacial Maximum for explaining the present pattern of distribution. The third study is an evaluation of the data concerning Monastria available in Natural History Collections for estimating its distribution range based on Ecological Niche Models (ENM), and using the data from the field work designed to assess the presence of Monastria to validate the results. Here we showed that the dataset is biased in the environmental space. This oversampling in a climate class leads to models with suitable areas much smaller than that of the real distribution of Monastria. These biases increase model’s specificity and reduced sensitivity. To overcome this problem, we designed two forms of rarefaction and showed deleting points at random in the most biased climate class is very powerful to increase the sensitivity of the ENM.

Denna studie undersöker relationen mellan landskap, miljö och placeringen av boplatser från neolitikum och bronsålder i Ystadområdet. Uppsatsen åstadkommer detta genom maximal entropi modellering av boplatsernas placering i relation till flera variabler i landskapet och miljön. Uppsatsens teoretiska ramverk utgår från en antagen koppling mellan variabler i miljön och placeringen av boplatser. Resultatet av modelleringen översätts till tabeller som visar vilka variabler i miljön och landskapet som är viktiga i relation till placeringen av boplatser under dessa perioder, och till kartor som visar vilka delar av Ystadområdet som har rätt kombination av dessa variabler. Dessa används sedan för att besvara frågeställningarna. Resultaten av studien visar en stark koppling mellan kvartärsjordarten kärrtorv och närvaron av boplatser. Variablerna som föredrogs vid placeringen av boplatser visar också en viss variation mellan tidsperioderna. Utöver detta bedömdes modellen av historisk miljö från Ystadprojektet vara användbar. / This study examines the relationship between landscape, environment, and the placement of settlements during the neolithic and bronze age periods in the Ystad area. The study accomplishes this through maximal entropy modeling of the placement of settlements in relation to several variables in the landscape and environment. The theoretic framework of this study centers around a presumed connection between variables in the environment and the location of settlements. The results are translated into tables that show which of these variables were important in relation to the placement of settlements during the above-mentioned periods. The results are also translated into maps that show which areas of Ystad have the right combination of variables that were determined to be important by the model. These tables and maps are then used to produce an answer to the main questions of this paper. The results of this study show a strong connection between the quaternary soil type bog peat, and the presence of settlements. The preferred conditions also show some variation between time periods. Furthermore, the model of historic environment from the Ystad project was deemed to be useful.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:33:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BrunnoFDO_DISSERT.pdf: 1072437 bytes, checksum: ca0f1130c794e389077757530d1d5b66 (MD5) Previous issue date: 2012-02-13 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Based on climate data and occurrence records, ecological niche models (ENM) are an important opportunity to identify areas at risk or vulnerable to biological invasion. These models are based on the assumption that there is a match between the climatic characteristic of native and invaded regions predicting the potential distribution of exotic species. Using new methods to measure niche overlap, we chose two exotic species fairly common in semi-arid regions of South America, Prosopis juliflora (Sw.) D.C. and Prosopis pallida (H. ; B. ex. Willd) HBK, to test the climate matching hypothesis. Our results indicate that both species occur with little niche overlap in the native region while the inverse pattern is observed in the invaded region on South America, where both species occur with high climatic overlap. Maybe some non-climate factor act limiting the spread of P. pallida on the native range. We believe that a founder effect can explain these similarities between species niche in the invaded region once the seeds planted in Brazil came from a small region on the Native range (Piura in Peru), where both species occur sympatric. Our hypothesis of a founder effect may be evident when we look at the differences between the predictions of the models built in the native and invaded ranges. Furthermore, our results indicate that P. juliflora shows high levels of climate matching between native and invaded ranges. However, conclusions about climate matching of P. pallida should be taken with caution. Our models based on climatic variables provide multiple locations suitable for occurrence of both species in regions where they still don t have occurrence records, including places of high interest for conservation. / Baseados nas informa??es clim?ticas e nos registros de ocorr?ncia, modelos de nicho ecol?gico (MNE) s?o uma importante oportunidade de identificar ?reas sob risco ou vulner?veis ? invas?o biol?gica. Estes modelos se ap?iam na suposi??o de que existe congru?ncia entre os climas das regi?es nativa e invadida para prever a distribui??o potencial de esp?cies ex?ticas. Utilizando m?todos recentes para medir sobreposi??es entre MNE, escolhemos duas esp?cies invasoras bastante comuns em regi?es semi-?ridas da Am?rica do Sul, Prosopis juliflora (Sw.) D.C. e Prosopis pallida (H. ; B. ex. Willd) H.B.K., para testar a hip?tese da congru?ncia clim?tica. Nossos resultados indicam as duas esp?cies ocorrem com pouca sobreposi??o de nicho na regi?o nativa, enquanto que o inverso se observa na regi?o invadida na Am?rica do Sul, onde as duas esp?cies ocorrem com elevada sobreposi??o de nicho. Algum fator n?o clim?tico pode atuar limitando a dispers?o de P. pallida na ?rea nativa. Acreditamos que um efeito fundador pode explicar estas semelhan?as de nicho encontradas na regi?o invadida uma vez que as sementes plantadas no Brasil vieram de uma pequena regi?o da ?rea nativa (Piura, Peru), onde ambas esp?cies ocorrem em simpatria. Diferen?as entre as previs?es dos modelos constru?dos na regi?o nativa e projetados para a regi?o nativa evidenciam nossa hip?tese do efeito fundador. Al?m disso, nossos resultados indicam que P. juliflora ocorre nas regi?es nativas e invadidas em condi??es clim?ticas bastante congruentes. Entretanto, conclus?es sobre congru?ncia clim?tica entre regi?es nativas e invadidas por P. pallida devem ser tomados com cautela. Os modelos prev?em v?rios locais favor?veis para a ocorr?ncia de ambas as esp?cies em regi?es onde ainda n?o existem registros de ocorr?ncia, inclusive locais de elevado interesse para conserva??o.