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A good understanding of species-habitat associations, or habitat use, is required to establish conservation strategies for any species. Many amphibian species are elusive and most information concerning amphibian habitat use comes from breeding sites where they are comparatively easy to find and study. Knowledge about retreat sites is extremely limited for most species and for the greater part of the year. For such species, it is especially important to factor in detection probability in habitat analyses, because otherwise distorted views about habitat preferences may result, e.g., when a species is more visible in habitat type B than in A, even though A may be preferred. The South American red-belly toad, Melanophryniscus pachyrhynus, is a range-restricted species from Southern Brazil and Uruguay that inhabits open areas with rocky outcrops and is usually seen only during explosive breeding events. Here we studied the fine-scale habitat use of the red-belly toad outside of the breeding season to identify retreat sites and test for the importance of accounting for species imperfect detection, using Bayesian occupancy models. We identified shrub density and the number of loose rocks as important predictors of occupancy, while detection probability was highest at intermediate temperatures. Considering the harsh (dry and hot) conditions of rocky outcrops, shrubs and loose rocks may both work as important refuges, besides providing food resources and protecting against predation. Rocky outcrops have been suffering changes in habitat configuration and we identify nonbreeding habitat preferences at a fine scale, which may help to promote population persistence, and highlight the importance of accounting for imperfect detection when studying secretive species.

Although tropical insect populations are generally regarded as constant and stable over time, some of these tropical populations, including butterflies, may fluctuate according to precipitation and temperature variation, specialized feeding patterns, and density-dependent factors. Heliconiini butterfly populations are generally regarded as stable over time because of the presence of host-plants and absence of diapause. However, peaks of abundance occur in subtropical Heliconius populations, and opposite trends concerning stability are found in the literature. Here we further investigate the dynamics of subtropical Heliconius butterflies by assessing a population of the species Heliconius sara apseudes from southeastern Brazil. We estimated individual apparent survival probability and population growth rate while accounting for the imperfect detectability of individuals using mark-recapture models to evaluate the population dynamics. Adult males presented slightly higher weekly survival estimates than females. Contrary to the common pattern described in the literature for Heliconius populations we observed a rapid decline on the adult population by the end of the mating season, possibly leading to local extinction. We discuss the potential drivers for such dynamics.

In conservation biology and population dynamic studies, accounting for the effect of imperfect detection of animals in the wild is crucial for correct inference of demographic parameters. However, articles published in South American herpetological journals still report estimates without considering how detection can influence estimates of vital rates, assuming that detection probability is perfect (i.e., 100%) and constant. Using data from a population of the torrent frog, Hylodes asper, we calculate return rates and compare them with survival probability estimates adjusted for detection probability to highlight the discrepancies between the two metrics. Then, using power analysis, we also explore how survival is underestimated, considering different scenarios and sampling efforts, given low detectability. Finally, we provide information on the optimal number of surveys to achieve a reasonable precision, assuming a fixed number of individuals initially captured for a series of parameter values. ...

Guimar~ M., Gaiarsa, M.P. and Cavalheri, H.B. 2013. Morphological adaptations to arboreal habitats and heart position in species of the neotropical whipsnakes genus Chironius .— Acta Zoologica (Stockholm) 00: 000‐000. The evolution of arboreality in snakes is accompanied by modifications that are remarkably similar across species. Gravity is one of the most important selective agents, and arboreal snakes present adaptations to circumvent the gradient of pressure, including modifications on heart position (HP) and body slenderness (BS). However, the degree to which different life-history traits influence the cardiovascular system of snakes remains unclear. Here, we used an ecological and a phylogenetic approach to explore the relationship between habitat, HP, BS, and heart size (HS) in five species of the neotropical whipsnakes genus Chironius that occupy terrestrial, semiarboreal, and arboreal habits. Our ecological comparison indicated that the arboreal species have the most posterior-positioned heart, the most slender body, and the smallest HS, whereas the terrestrial representative of the group exhibited the most anterior heart, the less flattened body, and the largest HS. After removing the phylogenetic effect, we found no difference in HP and BS between terrestrial and arboreal species. Habitat only differed when contrasting with HS. Body slenderness and HS were correlated with HP. Our results suggest that different restrictions, such as anatomical constraints, behavior, and phylogenetic inertia, may be important for the studied species.

Background: Despite resulting from homozygosity of a single mutation at position 6 of the beta-globin locus, the clinical aspects of sickle cell anemia (SCA) are very heterogeneous. Leg ulcer is one of the many resulting complications, exerting a quite negative impact in the quality of life of patients and is related to the severity of the disease. The pathogenesis of such complication is complex and still not well explained. Objective: Seeking for novel genes associated with leg ulcer in SCA, we proposed exome sequencing of extreme phenotypes in a sample of the Brazilian population. Methods: Our sample consisted of 40 unrelated patients with SCA from the Hematology and Hemotherapy Center of the University of Campinas (Unicamp), Campinas, SP, Brazil. The cohort was composed by 20 patients who didn't have leg ulcer, with ages varying from 40 to 61 years (it is unusual the appearance of this disorder at such age) and 20 patients with chronic leg ulcer. DNA was collected from peripheral blood leukocytes and submitted to exome sequencing. Capture and enrichment were performed with the Nextera Rapid Capture Exome kit (Illumina) and samples were loaded in the Illumina HiSeq2500. The bioinformatics process was based on the GATK Pipeline and manual filters in vcftools and excel. Briefly, we prioritized the variants according to some conditions, like score quality, depth, Hardy-Weinberg equilibrium and minor allele frequency greater than 0.1. Subsequently, through PLINK, we selected the variants with p value less than 0.05 from Fisher association test. The annotation was made through wAnnovar. We excluded the synonymous variants, remaining with 244 variants at this point. Finally, the deleterious variants were selected, in addition to those not classified by SIFT, PolyPhen2 and FATHMM. Twenty-one variants remained, all of them in genes beyond the usual set of a priori biological candidate genes for this phenotype. We picked up 6 variants with the lowest p values: rs4857302 (CRYBG3), rs3782489 (KRT77), rs11800462 (TNFRSF25), rs13428956 (FOXD4L1), rs201853154 (UBTFL1) and rs11454536 (VWDE). We suggest that these variants and their genes could potentially be related to the development of leg ulcer in SCA. However, they should all be validated in other populations for confirmation. Disclosures No relevant conflicts of interest to declare.

Orientador: Iscia Teresinha Lopes Cendes Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas Resumo: Os avanços técnicos em sequenciamento alcançados em menos de uma década, atrelados ao desenvolvimento e barateamento do sequenciamento de alto desempenho, oferecem-nos a possibilidade de aplicação dessas tecnologias na medicina genômica. Nesse contexto, surge o sequenciamento do exoma humano, constituído das regiões codificantes do genoma, menor que 2% de sua totalidade. O sequenciamento do exoma (WES) se estabelece hoje como uma ferramenta custo-efetiva com a finalidade de identificar variantes de sequência relacionadas a várias doenças humanas. A análise através da bioinformática é essencial para lidar com o alto volume de dados gerados e realizar a ligação entre o experimento biológico e os dados obtidos. Objetivo: Aplicar e avaliar protocolos e aplicações disponíveis na análise dos dados gerados pelo sequenciamento de exomas humanos, bem como aplicar e aperfeiçoar protocolos e aplicações disponíveis para predizer variantes como potencialmente patológicas a partir de dados gerados pelo sequenciamento de exomas humanos. Materiais e métodos: Foram utilizadas as seguintes ferramentas: FastQC, Rqc, BWA, Picard, GATK e VEP. Estas foram então aplicadas às sequências do exoma humano possibilitando a identificação de variações nos perfis de qualidade das sequências, realinhamento local ao redor de inserções e deleções, recalibração da qualidade e posterior chamada das variantes potencialmente envolvidas nos fenótipos em estudo. No intuito de avaliar se a cobertura no exoma sofre variações mediante diferenças técnicas e étnicas, selecionamos amostras do Projeto 1000 Genomas. Resultados: A aplicação de nosso protocolo em 27 amostras WES resultou em gráficos de controle de qualidade pré e pós-alinhamento, que nos permitiram avaliar de modo global os perfis de qualidade destas sequências; realinhamento ao redor de inserções e deleções que ocorreu em mais de 15% da definição do exoma, realinhando mais de 79% das sequências; recalibração da qualidade que nos permitiu minimizar sua variação por ciclo da reação. Das sequências empregadas, 72% foram pareadas ao genoma, contudo 46% se estendem para fora da definição do exoma, com uma cobertura média de 59x para o exoma estendido e 66x para o exoma restrito. Temos que a cobertura para WES possui uma tendência a variar de acordo com a metodologia de captura empregada e ao grupo étnico de onde as amostras foram obtidas. Conclusão: A aplicação de um workflow para interrogação de variantes que considera a qualidade das sequências fornecidas pelo sequenciador, o alinhamento contra o genoma, realinhamento ao redor de regiões sabidamente conhecidas como portadoras de variações, recalibração da qualidade e anotação permitiu identificar variantes de sequência. Além disso, através da cobertura obtida pelo sequenciamento do exoma foi possível perceber diferenças técnicas e populacionais, refletindo que a complexidade do genoma pode interferir na reação de captura das sequências, influenciando na efetividade da técnica empregada Abstract: The technical advances in sequencing made in less than a decade associated with the development and low costs of high throughput sequencing techniques allow their application in genomic medicine. Therefore, Whole Exome Sequencing (WES), which corresponds to less than 2% of the entire genome, emerges as a cost-effective tool that aims to identify variants related to human diseases. Bioinformatics is fundamental to process the big volume of data and link the obtained results with the biology. Objective: We aim to apply and evaluate protocols and applications designed for WES data analysis on human subjects. We also intend to apply and enhance protocols and applications designed to predict variants as potentially pathological from WES data. Materials and Methods: We used the following tools: FastQC, Rqc, BWA, Picard, GATK e VEP. We applied them to exome data, determining variation in quality profiles, local realignment, quality recalibration and variant calls. We also evaluated whether or not technical and population differences affect the depth profiles of samples from the 1000 Genomes Project. Results: We applied our protocol on 27 samples, resulting in pre and post-alignment quality control charts. Local realignment took place at more than 15% of the exome definition, extending to more than 79% of sequences. Quality recalibration minimized per cycle variation. In total, 72% of the sequences were paired against the genome, nevertheless 46% extended off-target. The mean coverage was 59X for the exome. We also detected that depth tends to vary based on technical and population differences between samples. Conclusion: We applied a variant-calling workflow that accounts for sequence quality, the alignment against the genome, local realignment, quality recalibration and annotation. In addition, we concluded that depth depends on technical and population differences, showing that genomic complexity may interfere with the capturing phase, affecting downstream analyses Mestrado Fisiopatologia Médica Mestre em Ciências

The difficulty of observing interactions between predators and their prey in natural systems has promoted the use of artificial replicas (Exnerováet al. 2006, Smith 1977). Plasticine replicas have been successfully used because they retain imprints of predation attempts and enable the identification of the predator (Brodie 1993).

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) Fundacao Grupo Boticario de Protecao a Natureza Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Fundo de Auxilio aos Docentes e Alunos (FADA-UNIFESP) Instituto Nacional de Cienca e Tecnologia em Toxinas (INCTTOX) Little is known about vital rates of snakes generally because of the difficulty in collecting data. Here we used a robust design mark-recapture model to estimate survival, behavioral effects on capture probability, temporary emigration, abundance and test the hypothesis of population decline in the golden lancehead pitviper, Bothrops insularis, an endemic and critically endangered species from southeastern Brazil. We collected data at irregular intervals over ten occasions from 2002 to 2010. Survival was slightly higher in the wet season than in the dry season. Temporal emigration was high, indicating the importance of accounting for this parameter both in the sampling design and modeling. No behavioral effects were detected on capture probability. We detected an average annual population decrease (lambda = 0.93, CI = 0.47- 1.38) during the study period, but estimates included high uncertainty, and caution in interpretation is needed. We discuss the potential effects of the illegal removal of individuals and the implications of the vital rates obtained for the future persistence and conservation of this endemic, endangered species. Univ Estadual Campinas, Inst Biol, Dept Biol Anim, Campinas, SP, Brazil Univ Nacl Autonoma Mexico, Fac Estudios Super Iztacala, FES Iztacala, Tlalnepantla, Estado de Mexic, Mexico Colorado State Univ, Dept Fish Wildlife & Conservat Biol, Ft Collins, CO 80523 USA Univ São Paulo, Inst Biociencias, Dept Ecol, São Paulo, Brazil Universidade Federal de São Paulo, Dept Ciencias Biol, Diadema, SP, Brazil Universidade Federal de São Paulo, Dept Ciencias Biol, Diadema, SP, Brazil Web of Science

Made available in DSpace on 2014-12-03T13:11:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-04-01Bitstream added on 2014-12-03T13:22:44Z : No. of bitstreams: 1 WOS000334601100018.pdf: 352005 bytes, checksum: 7d37ccffe5f1830538ab07ea81e27bdc (MD5) Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) FADA-UNIFESP Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) INCTTOX UNICAMP Amphibians have been declining worldwide and the comprehension of the threats that they face could be improved by using mark-recapture models to estimate vital rates of natural populations. Recently, the consequences of marking amphibians have been under discussion and the effects of toe clipping on survival are debatable, although it is still the most common technique for individually identifying amphibians. The passive integrated transponder (PIT tag) is an alternative technique, but comparisons among marking techniques in free-ranging populations are still lacking. We compared these two marking techniques using mark-recapture models to estimate apparent survival and recapture probability of a neotropical population of the blacksmith tree frog, Hypsiboas faber. We tested the effects of marking technique and number of toe pads removed while controlling for sex. Survival was similar among groups, although slightly decreased from individuals with one toe pad removed, to individuals with two and three toe pads removed, and finally to PIT-tagged individuals. No sex differences were detected. Recapture probability slightly increased with the number of toe pads removed and was the lowest for PIT-tagged individuals. Sex was an important predictor for recapture probability, with males being nearly five times more likely to be recaptured. Potential negative effects of both techniques may include reduced locomotion and high stress levels. We recommend the use of covariates in models to better understand the effects of marking techniques on frogs. Accounting for the effect of the technique on the results should be considered, because most techniques may reduce survival. Based on our results, but also on logistical and cost issues associated with PIT tagging, we suggest the use of toe clipping with anurans like the blacksmith tree frog. Univ Estadual Campinas, Programa Posgrad Ecol, Dept Biol Anim, Inst Biol, BR-13083970 Campinas, SP, Brazil Univ Texas Austin, Ecol Evolut & Behav Grad Program, Dept Integrat Biol, Austin, TX 78712 USA Univ Estadual Paulista, Programa Posgrad Biol Anim, Dept Zool & Bot, BR-15054000 Sao Jose Do Rio Preto, SP, Brazil Colorado State Univ, Fish Wildlife & Conservat Biol Dept, Ft Collins, CO 80523 USA Univ Fed Sao Paulo, Dept Ciencias Biol, BR-09972270 Diadema, SP, Brazil Univ Estadual Paulista, Programa Posgrad Biol Anim, Dept Zool & Bot, BR-15054000 Sao Jose Do Rio Preto, SP, Brazil CAPES: 229611-0 CNPq: 140684/2009-3 CNPq: 309229/2009-0 FAPESP: 08/54472-2

Orientador: Ricardo Jannini Sawaya Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: A ecologia de populações investiga os fatores que levam a variação das taxas vitais e, consequentemente, no número de indivíduos. Isso inclui testar hipóteses sobre aspectos da história de vida das espécies e entender os fatores que podem modular a dinâmica populacional. No entanto, a obtenção de dados para testar hipóteses pode ser difícil para populações que apresentam probabilidades de detecção < 1, como anfíbios e répteis. A marcação e recaptura é amplamente usada para estimar a detecção e inferir aspectos de dinâmica populacional e testar hipóteses ecológicas. Neste trabalho empregamos a teoria de marcação e recaptura para testar hipóteses relacionadas à ecologia e conservação de populações de anfíbios e répteis. Utilizamos o programa MARK para implementar modelos de populações abertas e fechadas incorporando a probabilidade de detecção dos indivíduos, para obter estimativas de sobrevivência, e outros parâmetros populacionais usando máxima verossimilhança. Organizamos esta tese em quatro capítulos. Iniciamos enfatizando a importância da probabilidade de detecção, além de simular cenários hipotéticos para demonstrar a relação entre esforço de campo, tamanho ótimo amostral e viés amostral. Em seguida comparamos o efeito de duas técnicas de marcação, o corte de artelhos e o implante de microchips, sobre a sobrevivência individual do sapo ferreiro, Hypsiboas faber. No terceiro capítulo estimamos a sobrevivência e o crescimento populacional da jararaca-ilhoa, Bothrops insularis incorporando emigração temporária aos modelos. Além do estudo de taxas vitais e de dinâmica nas populações, a alocação de energia e suas consequências na sobrevivência individual podem ser testadas com modelos de marcação e recaptura. Assim, no quarto e último capítulo consideramos dois caracteres sexuais presentes no sistema de acasalamento dos lagartos, o tamanho da mandíbula e a coloração chamativa, para comparar as estimativas de sobrevivência entre machos e fêmeas do lagarto cauda de chicote, Cnemidophorus cf. ocellifer. . De forma geral, observamos que a probabilidade de detecção individual nos sistemas estudados foi baixa e condizente com a detecção de vertebrados em ambientes tropicais. Além disso, a inclusão de covariáveis na investigação de parâmetros vitais e no processo de detecção é fundamental para o melhor entendimento dos fatores que explicam a dinâmica de uma população. Especificamente observamos que: (i) demonstramos que as taxas que não incorporam a detecção são enviesadas em relação às estimativas que consideram a detecção, (ii) as estimativas de sobrevivência foram similares em indivíduos de Hypsiboas faber marcados com ablação de artelhos e microchips , (iii) Bothrops insularis apresentou baixa probabilidade de sobrevivência anual e crescimento populacional anual negativo. Por fim, (iv) machos maiores do lagarto Cnemidophorus cf. ocellifer apresentaram sobrevivência mensal menor do que machos menores, mas o oposto foi observado para as fêmeas Abstract: Population ecology aims to search for factors that lead to variation in vital rates and consequently, in the number of individuals. This includes testing hypotheses about natural history traits and threats to populations. However, obtaining data to test hypotheses is challenging because following individuals in the field can be difficult, especially for amphibians and reptiles, where detection probabilities are often < 1. Mark-recapture methods are widely used to estimate detection probabilities and to test ecological hypothesis. Here we used mark-recapture methods to test hypotheses related to ecology and conservation of amphibian and reptile populations. We implemented open- and closed-population models in Program MARK, to account for detection probabilities and to calculate survival estimates and other population parameters. We organized this dissertation into four chapters. In the first chapter we emphasize the importance of considering detection probabilities besides simulating hypothetical scenarios to show the relationship between field effort, sample size and precision. In the second chapter we used a Cormack-Jolly-Seber model to compare the effect of two amphibian marking techniques, toeclipping and PIT tagging, on survival in the blacksmith tree frog, Hypsiboas faber. In the third chapter our goal was to estimate survival and population growth of the golden lancehead, Bothrops insularis accounting for temporary emigration using Pollock's Robust Design. Besides the study of vital rates and population dynamics, energy allocation and its consequences for survival are testable with mark-recapture models. Thus, in the last chapter we used two traits from the lizard mating system, namely jaw size and courtship coloration, to compare survival estimates between males and females of the whiptail lizard, Cnemidophorus cf. ocellifer. In summary we observed that detection probability on the studied populations were low and similar to other vertebrate populations from the tropics. However, including covariates in estimation models of vital rates and detection is important to obtain more accurate results to explain population dynamics. Specifically we conclude that (i) return rates were biased low in relation to survival estimates that account for detectability, (ii) the estimates of survival were similar between toe-clipped and PIT tagged individuals of Hypsiboas faber, (iii) Bothrops insularis showed low survival probability and negative annual population growth. And (iv) larger Cnemidophorus cf. ocellifer males showed lower monthly survival probability than smaller males but the opposite was found for females Doutorado Ecologia Doutor em Ecologia

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:57Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-03-16Bitstream added on 2014-06-13T20:29:27Z : No. of bitstreams: 1 rodrigues_mg_me_sjrp.pdf: 1264858 bytes, checksum: 0078fa5981910a3510d18b60f351fd54 (MD5) Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) Foram analisados exemplares das cinco espécies de Chironius (C. bicarinatus, C. exoletus, C. foveatus, C. fuscus e C. laevicollis), provenientes da Floresta Atlântica na Serra do Mar, incluindo os estados do Paraná, São Paulo e Rio de Janeiro. Todas as espécies foram caracterizadas em relação à morfologia, dieta e uso do ambiente. O dimorfismo sexual no tamanho de corpo é variável entre as espécies: machos de C. bicarinatus e C. foveatus são maiores que as fêmeas conspecíficas, ao passo que em C. fuscus e C. laevicollis não existe dimorfismo sexual de tamanho, e em C. exoletus, as fêmeas são maiores. Essas diferenças sugerem que o comportamento de combate ritual, registrado em algumas espécies não esteja difundido em todos representantes do gênero. A comparação interespecífica evidência diferenças marcantes na morfologia e dieta: Chironius laevicollis tem corpo grande, maior robustez, a menor cauda e dieta baseada em anfíbios terrestres, características condizentes com o hábito terrestre; C. fuscus, tem corpo pequeno, robustez intermediária e alimenta-se principalmente de anuros terrestres, indicando hábito predominantemente terrestre; C. bicarinatus tem corpo médio, robustez intermediária e dieta baseada em anuros arborícolas e terrestres, sugerindo que forrageia freqüentemente nos dois ambientes; C. exoletus possui corpo pequeno, é pouco robusta e apresa principalmente anuros arborícolas, indicando que forrageia principalmente no substrato arbóreo, e por fim, C. foveatus possui o maior tamanho corporal, menor robustez, a maior cauda e dieta baseada em anuros arborícolas, o que indica ser a espécie mais arborícola do grupo. O ancestral hipotético desse grupo possuía tamanho médio de corpo e cauda, era semi-arborícola e alimentava-se de anfíbios terrestres e arborícolas. We explored the relationship of morphology, diet and habitat use in five sympatric species of Chironius (C. bicarinatus, C. exoletus, C. foveatus, C. fuscus and C. laevicollis) from Serra do Mar, eastern Brazil. Sexual dimorphism in body length varies among species: males C. bicarinatus and C. foveatus are larger than conspecific females, whereas no sexual dimorphism in body size is recorded for C. fuscus and C. laevicollis, and female C. exoletus is the larger sex. Such differences suggest that ritual combat (already recorded in the genus Chironius) may be absent in some species. Interespecific comparison shows differences in morphology and diet: Chironius laevicollis has large body size and the smallest tail, is more stout, and prey on terrestrial anurans, characters that may reflect terrestrial habit; C. fuscus, has small body length, medium stoutness and feed on terrestrial anurans, indicating a predominant terrestrial habit; C. bicarinatus has medium body size and stoutness, preying on terrestrial and arboreal anurans, suggesting a semi arboreal habit; C. exoletus has small and slender body and prey on arboreal anurans, indicating an arboreal habit, and finally C. foveatus has the largest body size and tail length, is more slender, and feed on arboreal anurans, thus may been the most arboreal species of the group. Hypothetic ancestor of this clade had medium body and tail length, was semi arboreal and fed on terrestrial and arboreal anurans.

Impedance measurements of an encapsulated semiconductor optical amplifier (SOA) were used to obtain the SOA equivalent circuit parameters. The effect of decreasing the packaging inductances and stray capacitances are then analyzed aiming the SOA enhancement as a high-speed electro-optical switch.

It has already been suggested that snake head triangulation might be related to mimicry of the head shape of vipers (Greene & McDiarmid 2005, and references therein). Until very recently, this hypothesis has never been experimentally tested. We first tested the hypothesis of snakes’ head shape as a dangerous signal to predators by use of plasticine models (Guimarães & Sawaya 2011). We suggested in that study that shape of the head does not confer advantage itself but may work in synergy with a set of traits including colour and behavioural displays that warn and discourage predator attacks.

This study presents an efficient algorithm for optimisation of radial distribution systems by a network reconfiguration and capacitor allocation. An important outcome of the proposed approach is the cost savings related to purchasing new capacitor banks. Several reconfiguration and capacitor allocation methods can be found in the literature, but just a few approach the problem by a joint strategy. A modified, dedicated genetic algorithm-based approach has been successfully developed and implemented. It presents low computational effort and is able to find good quality configurations. Simulation results for a radial 69-bus and a radial, realistic 135-bus systems are presented and commented.

Ecossistemas campestres representam a maior parte da área agrícola do mundo. Das atividades antrópicas comuns em campos, a pecuária tem como objetivo a produção, principalmente, de carne, leite e couro. Como efeito do pastejo, campos acabam tendo a sua biomassa vegetal acima do solo removida, o que pode contribuir positivamente para a diversidade vegetal e animal. Entretanto, quando em alta intensidade, a pressão de pastejo degrada o ambiente, homogeneizando o habitat e promovendo a perda de diversidade em diferentes níveis tróficos. Plantas e artrópodes figuram como os principais elementos bióticos em ecossistemas campestres, tendo papel fundamental na engenharia destes ambientes. De forma particular, o pastejo afeta plantas através de danos físicos e diminuição na riqueza de espécies. Ao mesmo tempo, artrópodes sofrem perdas importantes em sua abundância e na sua riqueza de táxons. Desta forma, impacto intenso do pastejo afeta de forma ampla a saúde ambiental de ecossistemas campestres. Considerando o pastejo como eixo central desta tese e aranhas como um organismo modelo, eu busquei investigar: (i) através de uma extensa revisão bibliográfica, como a pressão direta e indireta de pastadores afeta a abundância, a riqueza e a funcionalidade das aranhas; (ii) através de um estudo populacional, como diferentes níveis de pastejo afetam a abundância de aranhas e; (iii) através de um estudo com individuos, como o pastejo afeta a interação de aranhas e plantas. Concluo que aranhas são um componente essencial na saúde de ecossistemas campestres e sua variabilidade intrínseca é chave para entender a relação de impactos antrópicos. Isto se torna mais evidente devido a relação direta da exclusão de aranhas no ambiente e a remoção da vegetação causada pelo pastejo. A presença de aranhas, a manutenção de suas populações e, por consequência, seus serviços ecossistêmicos, estão à mercê de que o impacto antrópico exista ou não nos ambientes campestres. Em suma, apesar da relevância ecossistêmica de artrópodes o grupo é vastamente desprezado em termos de conservação e manutenção das populações. Alternativas sustentáveis para a produção de comida assim como a restauração dos ecossistemas campestres é urgente. A nossa frente temos um eminente colapso ambiental e a conservação de artrópodes, aranhas e ecossistemas campestres é essência para evitá-lo. Grassland ecosystems represent most of the world's agricultural area. From the anthropic activities common in grasslands, livestock raising has the objective to produce, mainly, meat, milk, and leather. As a result of the grazing impact, grasslands end up having their aboveground vegetal biomass removed, which can contribute positively to plant and animal diversity. However, when at high intensity, grazing pressure degrades the environment, causing habitat homogenization since it promotes losses in diversity in different trophic levels. Plants and arthropods are the main biotic components in grassland ecosystems, playing fundamental roles in the engineering of these environments. On the one hand grazing affects plants through physical damage and a decrease in species richness. On the other hand, due to grazing arthropods suffer important losses in their abundance and in their taxa richness. In this way, the intense impact of grazing has a broadly affect in the environmental health of grassland ecosystems. Considering grazing impact as the central axis of this thesis and using spiders as a model organism, I investigated: (i) through an extensive literature review, how the direct and indirect grazing pressure affects the abundance, richness and functional diversity of spiders; (ii) through a population study, how different levels of grazing affect the abundance of spiders and; (iii) through study of individuals, how grazing affects the interaction of spiders and plants. I conclude that spiders are an essential component on grassland ecosystems health and their intrinsic variability is key to understanding the relationship of anthropic impacts. This becomes more evident due to the direct relationship between the exclusion of spiders in the environment and the vegetal removal caused by grazing. The presence of spiders, the maintenance of their populations and, consequently, their ecosystem services, are at the mercy of whether the anthropic impact exists or not in grasssland environments. Finally, despite the ecosystem relevance of arthropods, the group is largely neglected in terms of conservation and maintenance of their populations. Sustainable alternatives for food production as well as the restoration of grassland ecosystems are urgent. Before us we have an imminent environmental collapse, and the conservation of arthropods, spiders and grassland ecosystems is essential to avoid it.

CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico O presente trabalho objetiva apresentar, discutir e caracterizar quantitativamente o sinal de culturas neuronais, captados por sistema MEA60 calibrado, levando-se em conta a evolução temporal da atividade elétrica ao longo das regiões geométricas deste dispositivo; além de aplicar a mesma análise ao componente de ruído deste sinal, composto por ruído de instrumentação e ruído biológico. Para tanto, a metodologia proposta compreende a captação destes sinais por equipamento de captação MEA devidamente calibrado sob conceitos de metrologia e incerteza de medição aplicados, análise clássica baseada em spikes e bursts e, por fim, a descrição da estrutura de densidade de probabilidade por meio da quantificação da gaussianidade (porcentagem de segmentos não gaussianos – PSNG) e estacionariedade (porcentagem de segmentos não estacionários – PSNE). Os quantificadores ligados à densidade espectral de potência, de primeira ordem, mostram-se estatisticamente fracos em caracterizar as componentes do sinal MEA. No entanto, PSNG e PSNE foram capazes de caracterizar as etapas de crescimento da cultura celular neuronal, assim como, indicar potencial diferenciação entre os trechos de ruído biológico intrínsecos a este sinal. Isto é reforçado pelo resultado da análise de conglomerados. Na análise da componente do ruído biológico, ocorreu aumento de PSNE nas fases de início e morte celular em que as características estatísticas variaram ao longo do tempo e carregaram informações importantes não aleatórias no sentido estacionário ou gaussiano. Por fim, a fase de morte celular, uma fase biologicamente importante no que se refere a reações bioquímicas e celulares, naturais do processo de morte celular biológica, foi a fase que apresentou mais correlações entre as variáveis estudadas, mostrando certa organização biológica. The present work aims to present, discuss, and quantitatively characterize the neuronal cultures signal, captured by a calibrated MEA60 system, taking into account the temporal evolution of electrical activity along the geometric regions of this device; in addition to applying the same analysis to the noise component of this signal, composed of instrumentation noise and biological noise. Therefore, the proposed methodology comprises the capture of these signals by MEA equipment properly calibrated under concepts of metrology and uncertainty of determination, classical analysis based on spikes and bursts and, finally, a description of the probability density structure through the quantification of Gaussianity (percentage of non-Gaussian segments - PSNG) and stationarity (percentage of non-stationary segments - PSNE). The quantifiers linked to the power spectral density, first order, prove to be statistically weak in characterizing as components of the MEA signal. However, PSNG and PSNE were able to characterize as growth stages of neuronal cell culture, as well as to indicate potential differentiation between the stretches of biological noise intrinsic to this signal. This is reinforced by the result of the cluster analysis. In the analysis of the biological noise component, there is an increase in PSNE in the phases of cell onset and death in which the statistical characteristics vary over time and carried important non-random information in the stationary or Gaussian sense. Finally, a cell death phase, a biologically important phase regarding biochemical and cellular reactions, natural to the biological cell death process, was a phase that showed more correlations between the variables studied, presenting a certain biological organization. Tese (Doutorado)

Invasões biológicas podem causar uma série de efeitos negativos em populações nativas e são principalmente preocupantes quando lidamos com grupos em declínio mundial, como anfíbios. A rã-touro, Lithobates catesbeianus, é um anfíbio anuro com alto potencial invasor, sendo considerada uma das 100 piores espécies invasoras do mundo pela IUCN. Aqui, nós avaliamos os efeitos da rã-touro em populações de anuros nativos, usando um modelo hierárquico de co-ocorrência com abordagem bayesiana. Não encontramos diferenças nas probabilidades de detecção e ocorrência das espécies nativas quando na presença e ausência da rã-touro. Porém, o uso do habitat e atividade das espécies nativas se mostrou diferente nos dois cenários. A presença da rã-touro causa um distúrbio em populações nativas, que pode alterar o comportamento e uso de habitat em resposta à essa invasão. Ao longo do tempo, essas mudanças podem gerar consequências mais graves, como deslocamento de espécies nativas para áreas menos favoráveis e até mesmo declínios populacionais. Este trabalho fornece informações pertinentes a respeito dos efeitos sutis de espécies invasoras e como eles podem ser avaliados em populações nativas. Biological invasions can cause several negative effects in populations and are specially concerning when we deal with groups in decline, such as amphibians. The bullfrog, Lithobates catesbeianus, is an amphibian anuran with a high invasive potential, being considered one of the 100 world's worst invasive alien species, by IUCN. Here, we evaluate the effects of the bullfrog in native anuran populations, using a hierarchical co-occurrence model with bayesian approach. Also, we evaluate what is the main focus of publications on the effect of alien anurans. We found little differences in the detection and occurrence probabilities of the native species when in the presence and absence of the bullfrog. However, activity and habitat use of the native species was different in both scenarios. The presence of the bullfrog cause a disturbance in native populations that may alter behaviour and habitat use in response to this invasion. Over time, these changes can result in serious consequences such as displacement of native species to sites less favourable and even population declines. Our work provides relevant information about the subtle effects of invasive species and how they can be evaluated in native populations.

Resumo não disponível.

Conhecer a distribuição geográfica das espécies é primordial para a tomada de ações efetivas de conservação. Modelos de ocupação são ferramentas importantes para estimar a distribuição das espécies, especialmente quando as informações são incompletas, como é o caso de muitas espécies ameaçadas ou em áreas ainda insuficientemente amostradas. O objetivo deste estudo é ampliar e refinar o conhecimento sobre a distribuição geográfica da toninha, Pontoporia blainvillei, um pequeno cetáceo ameaçado de extinção restrito às águas costeiras do Atlântico Sul ocidental, através de modelos de ocupação. Foram realizadas amostragens aéreas com 4 observadores independentes, em 2058 sítios de 4x4km na distribuição da espécie no Brasil. Foram utilizadas cinco covariáveis de detecção (transparência da água, escala Beaufort, reflexo solar, posição dos amostradores e número de amostradores) e três covariáveis de ocupação (batimetria, temperatura média e produtividade primária) com índices de correlação de Pearson menor que 0,7. Todas as covariáveis contínuas foram estandardizadas com média zero e desvio padrão igual a um. Os modelos de ocupação com autocorrealação espacial foram estimados com Inferência Bayesiana utilizando priors ‘vagos’ (média zero e variância 1.0E6). Em apenas 75 sítios foram detectadas toninhas. A probabilidade de detecção média foi de 0.23 (CRI 0.006 a 0.51), onde as covariáveis Beaufort (efeito negativo), reflexo solar (efeito negativo) e transparência da água (efeito positivo) apresentaram efeitos significativos. A média estimada de ocupação foi de 0,066 (CRI 0,01 a 0,31). As covariáveis batimetria e a temperatura média apresentaram efeitos positivos e negativos sobre o processo de ocupação, respectivamente. Espacialmente o modelo prevê três áreas com altas probabilidades de ocupação aparentemente disjuntas: a) costa norte do Rio de Janeiro; b) costas norte de 3 Santa catarina até São Paulo; c) costa do Rio Grande do Sul. Assim, agregamos importantes informações para a conservação da espécie e realização de novos estudos, apontando onde podemos encontrar maiores probabilidade de ocupação na costa do Brasil e covariáveis que determinam a ocupação e a detecção da espécie. Knowing the geographic distribution of a species is essential for taking effective conservation actions. Occupation Models are important tools for estimating species distribution, especially when information is incomplete, as is the case with many endangered species or in under-sampled areas. The aim of this study is to expand and refine the knowledge about the geographic distribution of the franciscana, Pontoporia blainvillei, a threatened small cetacean restricted to the coastal waters of the western South Atlantic, through Occupation Models. Aerial samplings were carried out with 4 independent observers, in 2058 sites of 4x4km across the distribution of the species in Brazilian waters. Five detection covariates were used (water transparency, Beaufort scale, solar reflectance, observer position and number of observers) and three covariates of occupation (bathymetry, mean temperature and primary productivity) with Pearson correlation indices less than 0.7. All continuous covariates were standardized with mean zero and standard deviation equal to one. Occupancy Models with spatial autocorrection were estimated using Bayesian Inference using 'vague' priors (zero mean and variance 1.0E6). Franciscana was detected only in 75 sites. The average detection probability 4 was 0.23 (CRI 0.006 to 0.51), where Beaufort (negative effect), solar reflex (negative effect) and water transparency (positive effect) covariables had significant effects. The estimated mean occupancy was 0.066 (CRI 0.01 to 0.31). The bathymetry and the mean temperature covariables had positive and negative effects on the occupation process, respectively. Spatially the model predicts three apparently disjunct areas with high probability of occupation: a) north coast of Rio de Janeiro; b) north coasts of Santa Catarina to São Paulo; c) coast of Rio Grande do Sul. Thus, we add important information for the conservation of species and new studies, pointing out where we can find greater likelihood of occupation on the coast of Brazil and covariates that determine the occupation and the detection of the species.

Compreender a associação entre espécie e habitat em escala fina é uma maneira de estabelecer estratégias para evitar declínios de populações, porém esse conhecimento é muito limitado para as espécies de anfíbios. O sapinho-da-barriga-vermelha da América do Sul, Melanophryniscus pachyrhynus, ocorre em áreas abertas com afloramentos rochosos e geralmente é encontrado apenas durante eventos de reprodução explosiva. Usando um modelo de ocupação-detecção com abordagem bayesiana, avaliamos o uso do habitat não-reprodutivo, enquanto incorporamos a probabilidade de detecção, para compreender a distribuição em escala fina desta espécie. Encontramos uma relação positiva entre a ocupação do sapinho e a densidade da vegetação arbustiva, enquanto a probabilidade de detecção estava relacionada negativamente à temperatura. A associação entre afloramentos rochosos e vegetação arbustiva pode funcionar como refúgios importantes para a espécie. A expansão da degradação do habitat pode ser uma séria ameaça para essa espécie, uma vez que afloramentos rochosos têm sido degradados por atividades humanas nas áreas adjacentes, mudando a configuração desse habitat. Aqui, estamos fornecendo informações que podem ajudar na persistência das populações e no plano de conservação para a espécie, bem como de seus habitats associados. Understanding species-habitat association in fine-scale is a way to establish strategies to prevent population declines but there is very limited knowledge for amphibian species. The South American red-belly toad, Melanophryniscus pachyrhynus, occurs in open areas with rocky outcrops and is usually found only during explosive breeding events. Using an occupancy-detection model with Bayesian approach we evaluated non-breeding habitat use while accounting for detection probability to understand fine-scale distribution of this species. We found a positive relationship between toad occupancy and shrub vegetation density, while detection probability was negatively related to temperature. The association between rocky outcrops and shrub vegetation may work as important refuges for the species. The expansion of habitat degradation could be a serious threat to this species, since rocky outcrops have been degraded by human activities changing habitat configuration. We provide information that may help planning the persistence and conservation of the populations of this species, as well as its associated habitats.

Há duas estratégias principais entre as espécies de presas para evitarem a predação: o criptismo e o aposematismo. Através do criptismo, animais previnem sua detecção por combinarem com o ambiente, e, por meio do aposematismo, as espécies de presas advertem sua falta de rentabilidade através de colorações conspícuas. Entre os anfíbios, tanto o criptismo quanto o aposematismo são bem conhecidos para várias espécies. A maioria das espécies dos sapinhos-de-barriga-vermelha Melanophryniscus apresenta cores dorsais aposemáticas, além da coloração ventral conspícua e do comportamento conhecido como reflexo “unken”. Melanophryniscus cambaraensis, contudo, possui coloração dorsal verde, que é usualmente associada à camuflagem. Como essa espécie é diurna e apresenta toxinas, mas a presença da coloração ventral vermelha associada ao reflexo “unken” não parece impedir o ataque de predadores, este estudo objetiva avaliar experimentalmente se a coloração dorsal verde de M. cambaraensis funciona como um sinal aposemático para predadores visualmente orientados. Para testar essa hipótese, foram conduzidos experimentos de predação em campo utilizando massa de modelar, representando a espécie (modelos verdes) e uma rã críptica (modelos marrons), e a predação em presas artificiais foi comparada entre as duas cores. A taxa de predação por aves foi a mesma entre os modelos verdes e marrons de massa de modelar, sugerindo que a coloração dorsal verde da espécie não funciona como um sinal aposemático, mas como uma coloração críptica. Além do que, houve significativamente mais ataques na parte anterior das réplicas, indicando que os modelos provavelmente foram interpretados como presas. Como a maioria das espécies de Melanophryniscus apresenta cores dorsais aposemáticas, a coloração de M. cambaraensis provavelmente evoluiu secundariamente. Isso possivelmente ocorreu devida à pressão seletiva imposta pela ausência de predadores visualmente orientados especializados em predar anfíbios no local de estudo, a qual conduziu a uma redução de conspicuidade do sinal aposemático. Esses resultados reforçam que o aposematismo nem sempre é a melhor estratégia para presas impalatáveis.

Até o momento poucos estudos sobre a estrutura de populações da fauna foram realizados e a maioria das espécies ainda é categorizada por distribuição e extensão de ocorrência em fontes como a Lista Vermelha da IUCN. Estimativas populacionais precisas de parâmetros como abundância e sobrevivência são necessárias para avaliar o estado da população e para sugestão de atividades de manejo para as espécies e seus habitats. Por meio de modelos de marcação e recaptura e com o uso do modelo robusto de Pollock, estimamos o tamanho populacional, a sobrevivência e a detectabilidade em três populações da lagartixadas-dunas, Liolaemus arambarensis. Buscamos avaliar como a estrutura populacional da espécie reflete seu status de conservação e quais as relações com o habitat em que ela ocorre. O tamanho populacional para indivíduos maduros foi maior do que 250 indivíduos e menor do que 2500 indivíduos, o que confere, segundo a IUCN, com a categoria Em Perigo de extinção. Um diferencial do nosso estudo foi a viabilidade de estimarmos parâmetros populacionais para indivíduos jovens. Ainda assim, as estimativas para jovens foram bastante próximas dos valores para os adultos. A probabilidade de sobrevivência nos três grupos (fêmeas adultas, machos adultos e jovens) foi alta (variando de 0.74 a 0.85), ao passo que as probabilidades de captura e de recaptura foram baixas (variando de 0.01 a 0.22). Sugerimos fortemente que a espécie seja monitorada a longo prazo para detecção de padrões na flutuação das populações e possíveis declínios. Programas de monitoramento da espécie beneficiariam também as áreas de restinga arenosas da Planície Costeira do sul do Brasil, região extremamente fragmentada e que sofre por degradação e alteração de seu habitat. Com essas informações, haveria a possibilidade de planejar ações de conservação efetivas para diversos organismos ocorrentes nessas áreas.