Esta tesis doctoral tuvo como objetivo principal diseñar nuevos protocolos estandarizados para la implementación de pruebas que analicen los efectos ecotoxicológicos sub-letales, pre-letales y letales de la ivermectina en coleópteros coprófagos. Este grupo de insectos coleópteros coprófagos ha sido objeto de muchos estudios desde hace varios años debido a los servicios ecosistémicos que benefician a la actividad ganadera. Estos servicios incluyen el enterramiento del excremento vacuno, la bioturbación, el secuestro de nitrógeno y carbono al suelo, la reducción del deterioro del forraje y una disminución en la proliferación de plagas como moscas y parásitos gastrointestinales. Sin embargo, en las últimas décadas, se ha observado un importante declive en las poblaciones de coleópteros coprófagos debido al uso de antiparasitarios ecotóxicos aplicados de una manera no racional en la ganadería. Esto se debe a que la ivermectina se excreta mayormente sin metabolizar en las heces de los animales tratados. Al consumir estos excrementos, los coleópteros quedan intoxicados y posteriormente mueren por inanición al perder la capacidad para alimentarse, reduciendo la población local en las zonas de ganadería bajo tratamiento. A pesar de los avances realizados en analizar como la ivermectina afecta el sistema motriz y reproductivo, cómo se bioacumula en diferentes tejidos, los impactos a nivel ecológico y de diversidad de los coleópteros, aún quedan muchos temas por estudiar. Estos incluyen el sistema olfativo, el comportamiento, la termorregulación y la tasa metabólica. Por lo tanto, cada uno de estos componentes fue abordado en los diferentes capítulos de este trabajo de investigación. El efecto del uso de antiparasitarios ecotóxicos en la ganadería ha sido el propósito fundamental de esta tesis con el desarrollo de una serie de protocolos estandarizados para la implementación de pruebas que analicen los efectos ecotoxicológicos sub-letales, pre-letales y letales de la ivermectina en coleópteros coprófagos. Como punto de partida, en el capítulo I se analizó el sistema olfativo de los coleópteros coprófagos mediante técnicas de electroantenografía (EAG) y olfatometría. De esta forma se logró analizar la relación que existe entre los compuestos orgánicos volátiles (COVs) de diferentes excrementos y las preferencias tróficas que presentan varias especies de coleópteros pertenecientes a las familias Aphodiidae, Geotrupidae y Scarabaeidae. En este trabajo, se caracterizó el perfil de COVs que emiten los excrementos de vaca, caballo y conejo. A pesar de que algunos compuestos son compartidos entre estos distintos recursos, los perfiles fueron lo suficientemente distintos para explicar las diferencias en la atracción que se observó en los ensayos de olfatometría con las especies estudiadas. Estas preferencias tróficas lograron explicar las diferencias significativas en las respuestas electroantenográficas obtenidas de las mismas especies de coleópteros coprófagos asociadas a los perfiles químicos de los tres tipos de excremento. Con estos resultados, se confirmó que los coleópteros coprófagos muestran preferencias tróficas utilizando un perfil complejo de COVs de cada recurso como información química para identificar y llegar hasta el alimento que más les atrae. La atracción a los excrementos no se produce de una manera específica hacia un solo compuesto, sino que existe un “bouquet” de compuestos compartido en todos los tipos de excremento y que actúa como atrayente generalizado para la mayoría de las especies estudiadas. Este resultado refuerza la hipótesis del generalismo selectivo planteado en diversos estudios, donde se argumenta que los coleópteros coprófagos no se limitan a un solo tipo de excremento. Para alcanzar con éxito la fuente de alimento estos insectos utilizan los olores de los distintos recursos y solo ciertos compuestos volátiles, característicos de cada excremento, sirven como componentes claves para que las especies seleccionen preferentemente un recurso trófico concreto. A partir de los resultados obtenidos en este primer estudio, en el capítulo II se diseñó un experimento para analizar si la ivermectina altera, de manera directa, el perfil químico volátil del excremento y, por consiguiente, altera la atracción de los coleópteros coprófagos hacia este recurso trófico. Esta capacidad de atracción de los excrementos con residuos de ivermectina ha sido evaluada en diversos estudios con diferentes metodologías y considerando la vía de administración del antiparasitario al ganado (vía subcutánea, oral, bolo, tópica, etc.), pero los resultados no son concluyentes. En este trabajo, se analizó la composición de los COVs de excremento vacuno que provenía de distintos tratamientos: a) de animales control sin ivermectina; b) de animales tratados con ivermectina y; c) con ivermectina añadida directamente al excremento. Estos análisis se realizaron con excrementos recogidos en dos tiempos, a los 7 y 14 días post tratamiento. Posteriormente, se llevó a cabo ensayos de olfatometría con la especie Ateuchetus cicatricosus (Lucas, 1846) utilizando los excrementos de los diferentes tratamientos para evaluar si existen diferencias en la atracción. Los resultados mostraron que no existen diferencias significativas en el perfil químico volátil de los excrementos con todos los tratamientos y en los dos tiempos. La similitud entre los perfiles químicos explicó que no se observaran diferencias significativas en la atracción a los distintos tratamientos en las pruebas de olfatometría realizadas. Estos resultados demuestran que no existe un efecto directo en los COVs que emiten los excrementos sin o con ivermectina. Por lo que se sugiere que en aquellos estudios en los que se observó una mayor o menor atracción del excremento la causa se puede deber a un posible efecto indirecto del fármaco. En el capítulo III se abordó el uso de mecanismos o variables ecofisiológicas que pudieran ser utilizadas como parámetros para evaluar el estado de salud de coleópteros coprófagos potencialmente afectados por la toxicidad de la ivermectina, o de otros antiparasitarios. Los mecanismos ecofisiológicos evaluados fueron la termorregulación y la tasa metabólica. En ambos casos, se partió de la hipótesis que la ivermectina al afectar el funcionamiento de las células musculares podría alterar la termorregulación y la tasa metabólica, ya que para su correcto funcionamiento requieren de dicha actividad muscular, tanto para el bombeo abdominal, que ayuda a la respiración y eliminación del exceso de calor, como para controlar el sistema de apertura/cierre de los espiráculos respiratorios responsables del ritmo respiratorio característico de cada especie. Para evaluar como la ivermectina afecta estos mecanismos ecofisiológicos se utilizó el método de termolímite-respirometría con termografía infrarroja (TLR-IR) utilizando a A. cicatricosus como especie modelo. Para este estudio se seleccionaron cuatro tratamientos con diferentes concentraciones de ivermectina (1, 10, 100 y 1000 µg kg-1) y un control (excremento sin antiparasitario). Los resultados de este estudio mostraron que la ivermectina tiene un efecto directo sobre la termorregulación y la tasa metabólica, produciendo una reducción notable en ambos parámetros conforme aumenta la cantidad del endectocida ingerida. Además se pudo conocer la concentración de inhibición al 50 % (CI50) para ambos parámetros ecofisiológicos. Para la termorregulación se obtuvo una CI50 de 0.39 µg g-1 mientras que para la tasa metabólica fue de 0.24 µg g-1. Ambas CI50 fueron concentraciones extremadamente bajas considerando las cantidades de ivermectina que suelen aparecer en la naturaleza en los excrementos de animales tratados. Por lo tanto, ambos parámetros obtenidos medidos mediante el método de TLR-IR resultaron de gran fiabilidad para conocer el estado de salud de individuos potencialmente afectados por la ivermectina. Así mismo, los resultados obtenidos demuestran que el método de TLR-IR puede ser considerada como una herramienta de gran valor en futuros estudios. En el capítulo IV se diseñó un estudio adaptado a condiciones de campo con el fin de desarrollar un método de análisis, que en ausencia de las técnicas ecofisiológicas (EAG y TLR-IR) anteriormente citadas, se pudiera implementar con éxito como una prueba para evaluar la ecotoxicidad de la ivermectina en coleópteros coprófagos. Para este fin, se eligió la olfatometría por tratarse de una técnica que ha sido utilizada con éxito en otros trabajos previos (capítulo I y II), ya que se considera relativamente de fácil aplicación en condiciones de campo. El estudio se realizó en el Centro de Estudios del Bosque Seco Tropical (CEBST) Alta Vista (Santa Cruz, Bolivia). Para dicho protocolo se llevaron a cabo ensayos de olfatometría con individuos de Dichotomius anaglypticus .(Mannerheim, 1829) como especie modelo, usando una curva con cinco concentraciones de ivermectina (1, 10, 100, 500 y 1000 µg kg-1) más un control (excremento sin ivermectina). Además, se midió la tasa de mortalidad acumulada durante la etapa de alimentación según el tratamiento. Como se observó en el capítulo III con A. cicatricosus, los síntomas de intoxicación en D. anaglypticus comenzaron a manifestarse primero con la concentración más alta (1000 µg kg-1), además se observó una acelerada tasa de mortalidad a partir del segundo día de ingesta. Los ensayos de olfatometría resaltaron estas diferencias en los grados de intoxicación al observar una reducción significativa en la cantidad promedio de individuos que lograron detectar y llegar hasta la fuente de alimento conforme aumentó la ingesta de ivermectina. Los resultados obtenidos demuestran que el uso de la olfatometría, utilizando una curva de concentración, es una herramienta viable y fiable en condiciones limitadas de laboratorio. En el capítulo V se realizó un estudio experimental de campo para evaluar el efecto de la ivermectina a nivel de ecosistema. Para ello, se llevó a cabo un estudio de campo en la ecorregión del Bosque Seco Chiquitano (Santa Cruz, Bolivia). El objetivo fue evaluar algunos parámetros ecológicos y de diversidad en el ensamble de coleópteros coprófagos, y las tasas de enterramiento de excremento vacuno en ocho propiedades ganaderas en función del tiempo transcurrido desde la última aplicación de ivermectina. Con la metodología empleada se obtuvo una eficiencia de muestreo del 98 % y se identificó un total de 26 especies y morfoespecies. Al evaluar el efecto del tiempo sin uso de ivermectina, los análisis de diversidad alfa mostraron una relación positiva en la abundancia relativa de coleópteros coprófagos. En cuanto a los resultados de diversidad beta, para los valores de disimilitud composicional entre los ensambles de especies y las abundancias relativas, se observó una clara separación entre las propiedades con cuatro o más años sin uso del antiparasitario de aquellas con menos tiempo. Por otro lado, el grado de cobertura forestal tuvo una menor capacidad para explicar los parámetros de riqueza y abundancia de coleópteros. Esto se podría explicar porque las especies que componen el ensamble del Bosque Seco Chiquitano tienen una mayor afinidad por espacios abiertos, lo que limitaría la influencia de la cobertura forestal sobre el grupo de especies encontradas. En los análisis entre el tiempo sin aplicación de ivermectina y la tasa de enterramiento de las boñigas experimentales se observó un efecto significativo en siete de las ocho propiedades. Así mismo, se observó que a mayor tiempo sin el uso de este fármaco aumentó significativamente la tasa de enterramiento. Por otro lado, de todos los parámetros de diversidad y ecológicos analizados, la biomasa y la abundancia fueron los más apropiados para explicar las tasas de enterramiento observadas. En efecto, las propiedades con los mayores valores de biomasa y abundancia tenían precisamente las tasas de enterramiento más elevadas. Además, los resultados muestran que el tiempo sin uso de ivermectina tiene un efecto significativo en la recuperación del ensamble de coleópteros coprófagos en ambientes con ganadería extensiva. Si bien la riqueza de especies aún no se ha recuperado al mismo ritmo que la abundancia y biomasa, incluso con el tiempo máximo registrado de cinco años de abandono de la ivermectina, los resultados claramente apuntan a una tendencia a la recuperación de este grupo de insectos y a una mejora en los servicios ecosistémicos que aportan a la ganadería extensiva y sostenible. / GRISOLIAP/2021/185 (Dirección General de Ciencia e Investigación, Consellería de Innovación, Universidades, Ciencia y Sociedad Digital, Generalitat Valenciana). Project PID2019-105418RB-I00 (MCIN/AEI/10.13039/501100011033). Project AICO-2020-031 (Dirección General de Ciencia e Investigación. Consellería de Innovación, Universidades, Ciencia y Sociedad Digital, Generalitat Valenciana). Project TED2021-130304B-I00 (MCIN/AEI/10.13039/501100011033 and European Union NextGenerationEU/PRTR). Convenio de colaboración técnico-académico entre Urrutia M.A. y la Fundación para la Conservación del Bosque Chiquitano (FCBC) del 21 de diciembre de 2023.

DGICYT (PB91-0889); Generalitat Valenciana (GV-C-RN-069-96)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This study aims to contribute to the scarce data on the Scarabaeinae fauna of the Rio Grande do Sul, Brazil. Twenty-four samplings were made with pitfall traps baited with human excrement, rotting meat and fermented banana in three forest fragments with different degrees of disturbance in Santa Maria, RS, between May 2009 and April 2010, in order to investigate the diversity of Scarabaeinae in these habitats and learn about the feeding preference in relation to the baits used and the temporal distribution of species. A total of 19,699 individuals of 33 species were collected. The greatest richness of Scarabaeinae was found in a forest fragment with larger size and highest conservation level, whereas the greatest abundance occurred in a forest fragment with intermediate level of perturbation. The spring, then summer, was the greatest period of richness and abundance of Scarabaeinae. The richness and abundance were positively correlated with temperature during the study period. Human excrement was the most attractive bait in number of species and individuals. Aiming to help the future identification of studied species is presented a local identification guide containing an illustrated dichotomous key, ecological information and illustrations of species of Scarabaeinae cited to Santa Maria. Through an extensive literature review was possible to provide a preliminary list, even nonexistent, of genera and species of Scarabaeinae cited for Rio Grande do Sul. Widen the distribution of Sulcophanaeus rhadamanthus (Harold, 1875) to Rio Grande do Sul, being a recent record of the same, where it was not captured nearly 80 years. / Este estudo visa contribuir com os escassos dados sobre a fauna de Scarabaeinae do Rio Grande do Sul, Brasil. Foram realizadas 24 coletas com armadilhas de queda iscadas com excremento humano, carne apodrecida e banana fermentada em três fragmentos florestais com diferentes níveis de perturbação em Santa Maria, RS, entre maio de 2009 e abril de 2010, a fim de investigar a diversidade de Scarabaeinae nestes habitats, além de conhecer a preferência alimentar em relação às iscas utilizadas e a distribuição temporal das espécies. Foi coletado um total de 19.699 indivíduos de 33 espécies. A maior riqueza de Scarabaeinae foi encontrada no fragmento florestal com maior tamanho e nível de preservação, enquanto a maior abundância ocorreu no fragmento florestal com nível intermediário de perturbação. A primavera, seguida do verão, foi o período de maior riqueza e abundância de Scarabaeinae. A riqueza e a abundância estiveram positivamente correlacionadas com a temperatura no período de estudo. Excremento humano foi a isca mais atrativa em número de espécies e de indivíduos. Com o objetivo de subsidiar futura identificação das espécies estudadas, é apresentado um guia local de identificação contendo uma chave dicotômica ilustrada, informações ecológicas e ilustrações das espécies de Scarabaeinae citadas para Santa Maria. Através de uma ampla pesquisa de literatura foi possível fornecer a lista preliminar, ainda inexistente, de gêneros e espécies de Scarabaeinae citadas para o Rio Grande do Sul. Relata-se a ampliação da distribuição de Sulcophanaeus rhadamanthus (Harold, 1875) para o Rio Grande do Sul, constituindo um registro recente da mesma, que há cerca de 80 anos não tinha registros de captura.

La faune des bousiers des hautes montagnes du Mexique a été encore très peu étudiée. Des travaux ponctuels avaient été réalisés pour certaines montagnes, mais une analyse approfondie et simultanée de plusieurs massifs montagneux n'avait jamais été faite auparavant, en particulier avec une double approche, écologique et historique. Les chaînes montagneuses sont des systèmes extrêmement favorables pour analyser les influences biogéographiques et les interactions écologiques dans les assemblages d'espèces. L'objectif de cette thèse est de décrire et d'analyser la distribution et la richesse des Scarabaeinae, Geotrupinae et Aphodiinae de quatre massifs volcaniques dans la partie Est du Système Volcanique Transversal (SVT), qui se trouve dans la Zone de Transition Mexicaine (ZTM). Les zones de transition sont des régions remarquables où différentes lignées évolutives coexistent. Les montagnes échantillonnées sont La Malinche, le Cofre de Perote, le Pico de Orizaba et la Sierra Negra. Il s'agit de volcans situés dans la partie Est du SVT. La Malinche est séparée des trois autres volcans, lesquels présentent une certaine connectivité entre eux. L'importance de notre travail est basée sur le fait qu'il s'agit aussi du premier échantillonnage systématique effectué simultanément au Pico de Orizaba, à la Sierra Negra et à La Malinche, assorti d'une approche écologique et biogéographique. Pour chaque massif, nous avons utilisé trois techniques complémentaires d'échantillonnage : pièges appâtés avec des excréments, une collecte directe dans les stations et l'excavation des terriers des gauphres (rongeurs) pour y trouver les coléoptères associés à leurs déjections. Pour chaque volcan l'échantillonnage a été conduit à deux niveaux d'altitude, aux environ de 2800 m et à environ 3400 m, en prenant en compte les deux versants de chaque montagne, au vent (humide) et sous le vent (sec). L'échantillonnage a été réalisé durant trois années consécutives (2011 à 2013), pendant la saison des pluies (juin, juillet, août). Après la collecte et l'identification des coléoptères, nous avons comparé les affinités biogéographiques des communautés de bousiers de chaque massif. Les différences de composition et d'abondance ont montré que les affinités néarctiques, paléoaméricaines et mésoaméricaines de montagne prédominent dans ces massifs. L'abondance et la richesse étaient maximales aux altitudes moyennes et sur les versants au vent. La colonisation horizontale par les espèces est prédominantepour ces volcans. Plusieurs espèces nouvelles pour la science ont été découvertes grâce à ce travail : trois coléoptères coprophages (un Onthophagus et deux Aphodius), ainsi que six espèces nouvelles d'acariens phorétiques. D'une manière générale, les espèces montagnardes ont une dispersion ensuivant les chaines de montagnes ou l'Altiplano (Haut Plateau). Les espèces d'origine néotropicale présentent une distribution plus large et se trouvent plutôt à plus basse altitude. Quelques espèces avec des affinités pour le Haut Plateau se retrouvent à La Malinche sur le versant sous le vent et à une altitude moyenne. Les résultats ont permis de mieux définir la répartition des genres néarctiques, paléoaméricains et mésoaméricains de montagne dans le SVT, principalement pour les Aphodiinae. Ce travail constitue une base solide pour la connaissance de la distribution de cette faune dans ces massifs montagneux qui n'avaient jamais été étudiés en profondeur au Mexique. / High mountains' dung beetles fauna was still little studied. Punctual works have been done for some mountains, but a deep and simultaneous analysis that includes several mountains has never been done before, especially with a dual approach, ecological and historical. Mountain ranges are extremely favorable systems to analyze biogeographic influences and ecological interactions in species assemblages. This thesis objective is to describe and analyze the richness and distribution of Scarabaeinae, Geotrupinae and Aphodiinae of four volcanoes in the eastern part of the Trans- Mexican Volcanic Belt (TMVB), located in the Mexican Transition Zone (MTZ). Transition zones are remarkable regions where different evolutionary lineages coexist. Sampled mountains are La Malinche, Cofre de PEROTE, Pico de Orizaba and Sierra Negra. These volcanoes are located in the Eastern part of the TMVB. Malinche is separated from the other three mountains which have certain connectivity between them. The importance of our work is based on the fact that it is the first systematic and simultaneous sampling performed at Pico de Orizaba, Sierra Negra and La Malinche, with both an ecological and biogeographic approach. For each mountain, we used three complementary sampling techniques, baited traps with feces, direct collection at each of the stations, and excavation of pocket gopher's burrows, to find the dung beetles associated with their droppings. For each mountain, the sampling was conducted at two altitude levels, one about 2800 meters and another one of about 3400 meters, taking into account both sides of each mountain, windward (wet) and leeward (dry). Sampling was conducted during rainy season (June to August) for three consecutive years (2011-2013). After the collection and identification of beetles, the biogeographic affinities of the dung beetles' communities of each mountain were compared. The differences in composition and abundance showed that the predominant pattern affinities are the Nearctic, Mountain Paleomaerican and Mountain Mesoamerican patterns. Abundance and richness was higher in the middle elevations and in the windward side. Horizontal colonization is predominant in these four volcanoes. Tree new dung beetles' species for science were discovered thanks to this work (one Onthophagus and two Aphodiinae) as well as six phoretic mite new species. In general, montane species have a dispersion following the mountain ranges or the high lands of the High Plateau. Species with a Neotropical affinity were found to have a wider distribution and found instead at the low altitude range. The High Plateau affinity species were found mainly at the leeward side and at the lower altitude range in La Malinche. These results have helped to define the distribution of Nearctic, Montane Paleoamerican and Montane Mesoamerican genera in the SVT, mainly for Aphodiinae. This work provides a solid basis of knowledge of the distribution of this fauna in these four mountains, which had never been studied extensively in Mexico.

Flower chafers are well-known beetles with apparent sexual dimorphism. Yet, in contrast to other groups of scarab beetles, only little attention has been paid to various aspects of this phenomenon. It concerns also sexual dimorphism in size, which is very common in animals. Although ultimate causes of sexual size dimorphism have been extensively studied, the developmental mechanisms are still only poorly understood. We investigated proximate causes of sexual size dimorphism in several differentially dimorphic flower chafer species. We found that in highly dimorphic species the dimorphism started to develop already in the first instar and tended to accumulate through successive larval development. In contrast, the sexes in species with a relatively low dimorphism diverged in size during only one instar. Moreover, we found variability not only in when the dimorphism arises during development, but also how: sex-related differences in both the instar duration and average growth rate were the proximate causes of sexual size dimorphism. In addition, we showed that the sexes may differ also in growth trajectory - males had relatively longer period of rapid growth than females, even in cases where the absolute development times were similar in both sexes. Further, we focused on systematic survey of sexual...