Search

Orientadores: Ingrid Koch, Ana Carolina Devides Castello Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: Três rotas foram propostas para explicar as conexões entre a Floresta Amazônica (FA) e a Mata Atlântica (MA): a rota sudeste-noroeste (SE-NO), a rota nordeste (NE) e a rota centro-oeste (CO). Nós utilizamos modelagem de nicho ecológico (MNE) para investigar as conexões passadas entre a FA e a MA e explorar quais rotas estavam potencialmente disponíveis para espécies de Apocynaceae e em quais épocas. Modelamos 12 espécies de Apocynaceae com distribuição disjunta entre a FA e a MA usando sete algoritmos diferentes. Também modelamos os próprios biomas com Entropia Máxima. Projetamos os modelos para seis cenários: atual; Pleistoceno 21 ka, 130 ka e 787 ka; Plioceno 3,1 Ma e 3,3 Ma. Construímos mapas de riqueza para todos os modelos e mapas de áreas historicamente estáveis para todos os cenários e comparamos as previsões de biomas com as previsões de espécies para avaliar se as áreas adequadas eram coincidentes e suportavam as rotas de conexão no passado. Também investigamos os tempos de divergência de várias linhagens de Angiospermas que habitam a FA e a MA para avaliar se os períodos de conexão foram coincidentes ou anteriores aos previstos para as rotas pela MNE. Adicionalmente, avaliamos se as características ecológicas das espécies estão associadas às rotas de conexão previstas pela MNE. Os modelos mostraram expansões de adequação conectando a FA e a MA para todas as três rotas no Pleistoceno e Plioceno. Os períodos de 130 e 787 ka suportaram a rota SE-NO para a maioria dos modelos das espécies e dos biomas. As áreas estáveis previstas para os biomas coincidiram com as áreas estáveis previstas para as espécies de Apocynaceae, reforçando as rotas de conexão. Além disso, as estimativas dos tempos de divergência mostram que a maioria das linhagens se separaram no Mioceno, sugerindo que as conexões foram frequentes e permaneceram relativamente estáveis nesse tempo. De acordo com nossos resultados, a rota NE foi prevista apenas por espécies arbóreas especialmente em períodos frios (21 ka e 3,3 Ma). As rotas CO e SE-NO foram previstas por espécies de árvores e lianas dispersas principalmente por animais, com condições climáticas adequadas em períodos frios (21 ka e 3,3 ka) e quentes (130 ka e 787 ka), respectivamente. Porque avaliamos dados antes de 21 ka e 130 ka e, até onde sabemos, nosso estudo é o primeiro baseado em MNE a avaliar as rotas biogeográficas entre a FA e a MA no Plioceno. Sugerimos que as rotas de conexão estão associadas ao tipo de dispersão de sementes e à forma de vida das plantas e as características ecológicas estão relacionadas às respostas às mudanças climáticas, influenciando e moldando as antigas conexões florestais Abstract: Three routes were proposed to explain the connections between the Amazon Forest (AM) and the Atlantic Forest (AF): the south-eastern–north-western (SE-NW) route, the north-eastern (NE) route and the central-western (CW) route. We used ecological niche modelling (ENM) to investigate the past connections between the AM and the AF and explore which routes were potentially available for Apocynaceae species and in which times. We modelled 12 Apocynaceae species with disjunct distribution between the AM and the AF using seven different algorithms. We also modelled the biomes themselves with Maximum Entropy. We projected the models to six scenarios: current; Pleistocene 21 ka, 130 ka and 787 ka; Pliocene 3.1 Ma and 3.3 Ma. We constructed richness maps for all models and historically stable areas maps for all scenarios and compared the biomes predictions with the species predictions to evaluate whether the suitable areas were coincident and supported the connection routes in the past. We also investigated the divergence times of several Angiosperms lineages inhabiting the AM and the AF to assess whether the periods of connection were coincident or prior than those predicted for the routes by the ENM. Additionally, we evaluate whether the ecological characteristics of species are associated with connection routes forecasted by ENM. The models showed suitability expansions connecting the AM and the AF for all three routes in the Pleistocene and Pliocene. The 130 and 787 ka periods supported the SE-NW route for most species and biome models. The stable areas predicted for the biomes coincided with the stable areas predicted for Apocynaceae species, reinforcing the connection routes. Additionally, the estimates of the divergence times show that most of the lineages split in the Miocene, suggesting the connections were frequent and remained relatively stable in this time. According to our results, the NE route was predicted only by tree species especially in cool periods (21 ka and 3.3 Ma). The CW and the SE-NW routes were predicted by species of trees and lianas mainly dispersed by animals, with suitable climate conditions in cool (21 ka and 3.3 ka) and warm periods (130 ka and 787 ka), respectively. Because we assessed data before 21 ka and 130 ka and, as far as we know, our study is the first based on ENM to evaluate the biogeographical routes between the AM and the AF in the Pliocene. We suggest that the connection routes may be associated with the seed dispersal type and the plant life-form and the ecological characteristics may be related to responses to climate change, influencing and shaping the past forest connections Mestrado Biologia Vegetal Mestre em Biologia Vegetal CAPES 88887.333795/2019-00

Orientador: Luís Felipe de Toledo Ramos Pereira Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: As mudanças climáticas possuem potencial para alterar o funcionamento dos ecossistemas através da extinção de espécies e das conexões entre a biota e o ambiente, alterando os padrões aos quais estamos acostumados e exigindo adaptação. As alterações climáticas terão como uma de suas consequências a elevação oceânica, que pode redesenhar as costas de todos os continentes terrestres e afetar a biota associada. Nesse contexto, sobressaem-se os anfíbios como um grupo sensível que sofre diversas pressões e apresenta declínios populacionais, se destacando como vertebrados mais ameaçados da atualidade, com diversas espécies pouco conhecidas. Sendo assim, nesse trabalho analisamos múltiplos efeitos que dificultam a conservação dos anfíbios. Avaliamos os potenciais efeitos das mudanças climáticas e da elevação oceânica sobre os anfíbios com distribuição costeira. Também desenvolvemos um índice para classificar espécies com dados insuficientes com a finalidade de oferecer uma alternativa para a busca de informações para esses taxa e mudar sua classificação atual. Por fim, analisamos a disponibilidade histórica de clima adequado para uma linhagem endêmica do fungo quitrídio em busca de padrões que pudessem explicar sua distribuição e raridade atuais. Utilizamos ferramentas como modelos de distribuição de espécies e sistema de informação geográfica em busca de respostas às nossas questões. Nossos resultados corroboram as mudanças climáticas como um fenômeno com potencial devastador e alertam para potenciais perigos da elevação oceânica. Além disso, nosso índice para espécies deficientes em dados pode auxiliar a direcionar esforços em busca de novas informações. Por fim, nossas análises com relação ao fungo quitrídio corroboram a hipótese de endemismo para a linhagem Bd-Brazil e também evidenciam hábitat adequado passado para o Bd-GPL. Além disso, verificamos baixa sobreposição de nicho climático entre essas duas linhagens, indicando possibilidade de competição. Assim, esperamos que nossos resultados tenham contribuído para o conhecimento de múltiplas ameaças à conservação dos anfíbios e sirvam para direcionar futuros estudos Abstract: Climate change has the potential to change ecosystem functioning through species extinction and disrupting connection between biota and environment, thus changing natural patterns and requiring adaptation. One certain consequence of climate change is the sea level rise, which is expected to redraw coastal shorelines worldwide and broadly affect coastal-associated biota. In this context, amphibians represent a sensitive group under several current pressures, exhibiting population decline, highlighted as the most current threaten vertebrates on Earth, and also, with several "data deficient" species. Thus, herein we analyzed multiple effects that hamper amphibian conservation. We evaluated potential climate change effects and sea level rise on amphibians with coastal distribution. Also, we developed an index to classify data deficient species in order to offer an alternative further research of such species to gather sufficient information to change their current status. Finally, we analyzed historical availability of suitable habitat for and endemic lineage of the chytrid fungus searching for patterns that explain its current distribution and rarity. We used tools as species distribution models and geographic information system to answer our questions. Our results corroborate climate change as a potentially devastating phenomena and we stress potential threatens derived from sea level rise. Moreover, the index we developed for data deficient species seems to work properly and may drive further effort in searching for further information for those species. Finally, our analyzes related to the chytrid fungus supported the hypothesis of endemism of Bd-Brazil, and also showed past environmental suitability for Bd-GPL. In addition, we verified low environmental niche overlap these two lineages, indicating possibility of competition. Thus, we expect our results may improve current knowledge about multiple threats to amphibian conservation, as well as, they may be used to guide further research Doutorado Ecologia Doutor em Ecologia CAPES CNPQ

Orientador: Rafael Dias Loyola Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: As mudanças climáticas recentes vêm interferindo de muitas formas nos ecossistemas bem como na sobrevivência e distribuição de espécies sobre a Terra. Aves migratórias dependem de um conjunto de ambientes geograficamente distantes e que responderão diferentemente aos impactos de tais mudanças no clima. Desta forma, essas aves são modelos interessantes que instigam o desenvolvimento de estudos, buscando entender os padrões migratórios e de reprodução e as implicações das modificações que acorrerão em decorrência de uma alteração climática. Neste trabalho, utilizando o método BIOCLIM, modelamos as distribuições das áreas de reprodução de 20 espécies de aves migratórias da família Tyrannidae no continente Americano a partir de suas atuais áreas climaticamente adequadas. Para tal utilizamos oito variáveis climáticas e os cenários de emissões de gases do efeito estufa mais extremos: cenário de baixa emissão e cenário de alta emissão. Nossos resultados apontam que áreas de reprodução climaticamente adequadas para as espécies Neárticas sofrerão grandes deslocamentos geográficos em direção ao noroeste. Tal deslocamento é favorecido pela vasta extensão continental ao norte dos sítios reprodutivos atuais, o que leva à tendência de manutenção ou aumento do tamanho das áreas reprodutivas norte-americanas em ambos os cenários de emissão de gases de efeito estufa. Os grandes deslocamentos projetados para as espécies neárticas também podem levar a aumentos nas distâncias migratórias entre as áreas de reprodução e invernada, como é esperado para migrantes de longa distância. As áreas de reprodução de aves Austrais-Neotropicais, em contrapartida, devem sofrer deslocamentos menores e em direção ao sudoeste. Associados às fortes projeções de seca na região e a limitação latitudinal sul-americana, esses deslocamentos acarretam grandes perdas de áreas climaticamente adequadas para seus sítios reprodutivos. As perdas de áreas esperadas para a região sul-americana podem levar as espécies migrantes obrigatórias Austrais-Neotropicais à sérios riscos de sobrevivência. A migração parcial e um hábito recorrente no hemisfério sul das Américas e considerado intermediário na evolução da migração. Essa estratégia pode assegurar a sobrevivência das especies por meio da parte de suas populações que não dependem da migração para desenvolverem seus períodos de procriação. Assim, nossas análises indicam que as espécies de Tiranídeos migratórios terão suas distribuições alteradas dependendo do contexto geográfico em que estão inseridas e acreditamos que tais modificações podem influenciar alguns dos atuais padrões migratórios do continente Americano através de mecanismos como a mudança de comportamento migratório ou aumentos de distâncias migratórias Abstract: Ecosystem functioning and species survival or distribution have been affected by recent global climate change. The migratory birds, relying on distant and different environments may respond to climate change in different ways. Therefore these birds are suitable models for studies aiming to understand complex migratory and reproductive patterns influenced by climate change. Here, we have modelled the distribution of reproductive areas of 20 migratory birds from the Tyrannidae family in the Americas. We used the BIOCLIM method and the climate conditions in the native bird occurrence areas to run the models using eight climate variables and two greenhouse gas (GHG) emission scenarios (low and high emission). Our results indicate that climatically suitable areas for Neartic birds will be greatly displaced in the North-eastern direction. This displacement will be allowed by the vast amount of land northwards of the present reproductive areas. Therefore, for the Neartic Tyrannidae there was a trend of increment or maintenance of the current reproductive areas in both GHG scenarios. Moreover, the large displacements projected for the Neartic birds may increase the migratory distance between reproductive and wintering areas, as it was already shown for long-distance migrant species. On the other hand, the Neotropical-Austral Tyrannidae, will be shortly displaced in the Southwestern direction. This trend, associated to the intense dry periods already projected for the low latitudes of South America, will severely affect the Tyrannidae reproductive areas in this region, mainly the obligate migrant species. Moreover, the partial migration, a mid step in the migratory behaviour evolution, is common among South American birds. This strategy my ensure some species survival due to the parts of its populations non relyingt on migration for reproduction. Our analysis are therefore shown that American migratory Tyrannidae will have its distribution affected in different ways by climate change depending on the geographical context were the live. We believe this changes will influence some of the current migratory patterns due to changes in the migratory behaviour or in the distance the species need to cover during the migration route Mestrado Ecologia Mestra em Ecologia CNPQ 830514/1999-6

The ongoing global climate crisis will potentially affect the structure and functioning of ecosystems causing the extinction or reduction in the geographic range of many taxa. For the Brazilian semiarid region, an increase in temperature and a reduction in precipitation is expected, and, consequently, an increase in the water deficit in a region that has historically been subject to periods of drought. Understanding which species are most vulnerable to this increase in the severity of aridity is the first step in planning strategies that minimize the risks of extinction. Analyzes of niche modeling of species together with functional traits that are indicators of growth, water savings and dispersion capacity can be good indicators of vulnerability to climate change. In this sense, we analyzed two ecological niche models (current and future) for shrub-tree species in order to simulate the effects of climate change on their distribution. To build the species distribution models, we used data from the current climate, soil physical variables at various depths, taxon occurrence data and bioclimatic predictions from the Canadian Earth System Model for the pessimistic emission scenario (RCP8.5). To check the variation in the distribution area, we calculate the number of suitable pixels in the present and the future. Finally, we verified whether the functional attributes of water saving, dispersion and plant growth would be good predictors of the potential for expansion or retraction of the species. We found that the functional attributes can predict the vulnerability of plants in the Brazilian semiarid region. Species with a greater specific leaf area, greater leaf thickness and smaller seeds should lose more area due to climate change. These results serve as a basis for testing in future longterm studies the architecture, functioning and dynamics of populations. A crise climática global em andamento potencialmente afetará a estrutura e funcionamento dos ecossistemas causando a extinção ou a redução na área de distribuição geográfica de muitos táxons. Para a região semiárida brasileira está previsto aumento de temperatura e redução na precipitação e, consequentemente, aumento no déficit hídrico em uma região já historicamente subordinada a períodos de secas. Entender quais espécies estão mais vulneráveis a esse aumento na severidade da aridez é o primeiro passo para o planejamento de estratégias que minimizem os riscos de extinção. Analises de modelagem de nicho das espécies em conjunto com traços funcionais indicadores de crescimento, economia de água e de capacidade de dispersão podem ser bons indicadores de vulnerabilidade às mudanças climáticas. Nesse sentido, analisamos dois modelos de nicho ecológico (atual e futuro) para espécies arbustivas-arbóreas de modo a simular os efeitos das mudanças climáticas em sua distribuição. Para construir os modelos de distribuição de espécies, utilizamos dados do clima atual, variáveis físicas de solo em várias profundidades, dados de ocorrência dos táxons e previsões bioclimáticas do Canadian Earth System Model para o cenário de emissão pessimista (RCP8.5). Para verificar a variação na área de distribuição, calculamos o número de pixels adequados no presente e futuro. Por fim, verificamos se os atributos funcionais de economia de água, dispersão e crescimento da planta seriam bons preditores do potencial de expansão ou de retração das espécies. Verificamos que os atributos funcionais podem predizer a vulnerabilidade das plantas do semiárido brasileiro. Espécies com maior área foliar específica, maior espessura foliar e sementes menores devem perder mais área com as mudanças climáticas. Esses resultados servem de base para testar em estudos futuros de longo prazo a arquitetura, funcionamento e dinâmica de populações.

Orientadores: Eliana Regina Forni Martins, Ana Paula de Moraes Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: Mudanças em número cromossômico e tamanho de genoma podem implicar alterações genômicas estruturais e culminar em efeitos imediatos na apti dão e no fenóti po dos organismos, estando frequentemente associadas a diferenciação de nicho. Uma vez que traços genômicos e morfológicos são herdáveis e taxa mais proximamente relacionados têm maiores chances de comparti lhar distribuição geográfi ca, as possíveis associações entre mudanças genômicas, variáveis ecológicas e condições ambientais devem ser avaliadas sob uma abordagem fi logenéti ca. A subtribo Maxillariinae (Orchidaceae) consti tui um excelente modelo para o estudo dessa temáti ca, pois apresenta ampla distribuição espacial e grande diversidade morfológica e cariotí pica. No entanto, as relações dentro da subtribo ainda não estão bem resolvidas, e sua diversa morfologia vegetati va, somada aos traços fl orais uniformes, impulsiona discussões sobre o melhor tratamento taxonômico para representar adequadamente a evolução do clado. O objeti vo do presente estudo foi avaliar as correlações entre mudanças genômicas e as variáveis ecológicas e ambientais associadas à distribuição de orquídeas neotropicais, uti lizando Maxillariinae como modelo. Para tal, uma hipótese fi logenéti ca uti lizando os marcadores nrITS, mtak-trnk e atpB-rblc foi desenvolvida para a subtribo por Inferência Bayesiana a fi m de entender relações entre gêneros da subtribo e para análises macroecológicas. Para entender como as espécies respondem ao ambiente, produzimos Modelos de Distribuição de Espécies (SDMs). Também compilamos informações sobre hábitos, número cromossômico e tamanho de genoma. Para avaliar as relações entre as variações nas característi cas genômicas e as variáveis ecológicas e ambientais em uma abordagem fi logenéti ca, foram feitas regressões múlti plas por Mínimos Quadrados Generalizados Filogenéti cos (PGLS). A hipótese fi logenéti ca obti da foi majoritariamente bem resolvida, recuperando a maioria dos gêneros como monofi léti cos e com alto suporte, com exceção de Niti dobulbon e Heterotaxis . O core Maxillariinae também teve alto suporte, e as relações entre gêneros estão majoritariamente de acordo com a literatura, apoiando a divisão do anti go mega gênero Maxillaria em 17 gêneros menores. Em relação às respostas ambientais, observamos que temperatura, precipitação e medidas de variação de temperatura afetam a adequação ambiental para a ocorrência de espécies, sugerindo que a ocorrência de Maxillariinae pode ser favorecida em locais mais úmidos, com temperaturas estáveis e invernos relati vamente amenos. Sobre as regressões, ao excluir os poliplóides da amostra, o aumento do tamanho do genoma foi associado à deserção do epifi ti smo como único hábito possível e a ambientes mais secos. Essas mesmas condições foram observadas associadas ao aumento do número cromossômico, mas apenas quando os poliplóides são incluídos na amostra. Nossos resultados sugerem que a poliploidia pode estar permiti ndo que as espécies ocorram em ambientes mais adversos, possivelmente devido aos benefí cios conferidos pela maior diversidade genômica. Por outro lado, a correlação de genomas maiores com os ambientes secos pode estar relacionada à deserção do epifi ti smo, uma vez que espécies com grandes genomas não podem ser epífi tas, e espécies não epifí ti cas são capazes de acessar a umidade do solo. Mediando as relações entre hábitos e tolerâncias ambientais, as mudanças genômicas parecem ser um componente central para a distribuição das espécies, com a poliploidia permiti ndo que os organismos cresçam em condições mais adversas Abstract: Changes in chromosome number and genome, especially when involving polyploidy, imply structural changes to the genome, including gene neo- and sub-functionalization, elimination of unequal homologous and illegitimate recombination and genome downsizing. As such, genomic changes can imply immediate effects on the fitness and the phenotype of organisms, being often associated with niche differentiation. Since genomic and morphological traits are heritable and related taxa have greater chances of sharing spatial distribution, relationships among chromosomal changes, ecological variables and environmental conditions should be appraised under a phylogenetic background. Maxillariinae, a neotropical Orchidaceae subtribe, constitute an excellent model for studying this matter, since it presents a wide distribution and huge morphological and karyotypic diversity. However, relationships within the subtribe are not yet well resolved, and its diverse vegetative morphology, added to uniform floral traits, drives discussions on the best taxonomic treatment to properly represent the evolution of the clade. In the present study, we aimed to appraise the correlations of genomic changes to the ecological and environmental variables associated with the distribution of neotropical orchids, using Maxillariinae as a study group. To do so, we sequenced three DNA regions, nrITS, mtak-trnk and atpB-rblc, of species from genera underrepresented in previous phylogenetic studies, and adding species from databases to the matrix, we produced a new phylogenetic hypothesis through Bayesian Inference, to serve both the understanding of intra and intergeneric relationships in the subtribe, and the macroecological analyses we carried out next. To understand how species respond to the environment they evolved and lived in, we produced Species Distribution Models (SDMs), with fine resolution spatial layers, from species observation points collected from databases, using a maximum entropy algorithm. We also compiled from the literature information species habits and on chromosome numbers and genome sizes, which were added to new data produced through chromosome countings and flow cytometry. To create a background for assessing the relationships between the variations in the genomic traits and the ecological and environmental variables we produced a smaller phylogeny, matching the species for which genomic data was available. Regressions were performed through Phylogenetic Generalized Least Squares (PGLS), accounting for the dependencies between species under a Brownian Model of evolution, represented by Pagel’s ?. The phylogenetic hypothesis from our data was mostly well resolved, recovering most of the genera as monophyletic and well resolved, exceptions being Nitidobulbon and Heterotaxis. The core Maxillariinae was also strongly supported, and relationships within are in accordance to the literature, supporting the splitting of the former megagenus Maxillaria into 17 smaller genera. Regarding environmental responses, we found temperature and precipitation, as well as measures of temperature variation, to affect suitability for species distribution, suggesting Maxillariinae orchids occurrence might be favoured in humid and stable sites, with relatively mild winters. When excluding polyploids from the sample, genome size increase was associated with desertion of epiphytism as only possible habit and to dryer environments, and these same conditions were observed associated with chromosome number increase, but only when polyploids were included in the sample. Our results suggested that, for chromosome number, polyploidy might be allowing species to occur at more disadvantageous environments, possibly owing to benefits from enhanced genomic diversity. Meanwhile, the correlation of bigger genome sizes with the dryes environments might be due to the desertion of epiphytism, since species with big genomes cannot be epiphytes, and non epiphytic species are able to access soil moisture. Mediating relationships among habit and environmental tolerances, genomic changes were demonstrated to be a central component to species distribution, with polyploidy allowing for organisms to grow under adverse conditions Doutorado Biologia Vegetal Doutora em Biologia Vegetal CNPQ 147377/2016-1, GM/GD CAPES

Seagrass meadows provide valuable ecosystem services in coastal regions, being critically threatened by anthropogenic impacts and climate change. Despite their recognized importance and imminent threat, information about these ecosystems is still insufficient for several regions of the planet, making protection and conservation efforts impractical. Considering this issue, this thesis proposed to map the occurrence and distribution of marine angiosperms, seeking to understand their relationship with environmental factors at different geographic scales. This approach is explored in two chapters: the first (I) about the mapping of newly discovered seagrass meadows on the Brazilian semiarid coast, with the interpretation of their environmental and interspecific relationships, bringing contributions on the factors that act on plant biomass variations. The second (II) provides the indication of suitable areas for the occurrence of Halodule wrightii and Halophila decipiens – species registered in Chapter I – on the western Tropical Atlantic coast, through distribution models, identifying which variables influence the occurrence of these species. The results of chapter I indicated that geomorphological characteristics correspond to determining factors for variations in biomass of seagrasses, as well as interspecific interactions between cohabiting marine angiosperm species, on a regional scale. In chapter II, was verified there is still a great potential for expansion of the distribution of H. wrightii and H. decipiens on the Tropical Atlantic coast, also indicating areas where their occurrences are still potentially unknown. Although some variables strongly influence the occurrence of both species, species-specific differences – such as the difference in light requirement – can restrict or expand their occurrence as a function of depth, as in the cases of H. wrightii and H. decipiens, respectively. In a cohesive interpretation, it is possible to conclude that the occurrence and development of seagrass beds is a result not only of the set of conditions suitable for their establishment, but of the interaction with other species and that these factors at a regional scale, as well as species-specific characteristics, are determinant in the process of structuring seagrasses distribution patterns. As pradarias marinhas são provedoras de valiosos serviços ecossistêmicos nas regiões costeiras, estando criticamente ameaçadas por impactos antropogênicos e mudanças climáticas. Apesar de sua reconhecida importância e ameaça iminente, informações acerca desses ecossistemas ainda são insuficientes para várias regiões do planeta, inviabilizando os esforços de proteção e conservação. Considerando esta problemática, esta tese se propôs a mapear a ocorrência e distribuição de angiospermas marinhas, buscando entender sua relação com os fatores ambientais em diferentes escalas geográficas. Esta abordagem é explorada em dois capítulos: o primeiro (I), traz o mapeamento de pradarias marinhas recém-descobertas na costa semiárida brasileira, com a interpretação de suas relações ambientais e interespecíficas, trazendo contribuições sobre os fatores que atuam sobre as variações da biomassa vegetal. O segundo (II), traz a indicação de áreas adequadas para ocorrência de Halodule wrightii e Halophila decipiens – espécies registradas no capítulo I – na costa do Atlântico Tropical ocidental, através de modelos de distribuição, identificando quais variáveis influenciam a ocorrência dessas espécies. Os resultados do capítulo I indicaram que características geomorfológicas locais correspondem a fatores determinantes para as variações da biomassa vegetal de pradarias, assim como as interações interespecíficas entre as espécies de angiospermas marinhas coabitantes, em uma escala regional. No capítulo II, foi verificado que ainda há um grande potencial de expansão da distribuição de H. wrightii e H. decipiens na costa Atlântica Tropical, indicando também áreas em que suas ocorrências ainda são potencialmente desconhecidas. Apesar de algumas variáveis influenciarem fortemente a ocorrência de ambas as espécies, diferenças espécie-específicas – como a diferença em relação ao requerimento de luz – pode restringir ou ampliar sua ocorrência em função da profundidade, como nos casos de H. wrightii e H. decipiens, respectivamente. Numa interpretação coesiva, é possível concluir que a ocorrência e desenvolvimento de pradarias marinhas é resultado não só do conjunto de condições adequadas a seu estabelecimento, mas da interação com outras espécies e que esses fatores em escala regional, assim como características espécie-específicas são determinantes no processo de estruturação dos padrões de distribuição das pradarias marinhas.

CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Unidades de Conservação são fundamentais para a conservação da biodiversidade. Entretanto, geralmente não são definidas baseando-se em critérios biológicos, nem considerando ameaças dinâmicas, como as mudanças climáticas, o que pode resultar em proteção inadequada para a biodiversidade. É importante analisar quão bem essas áreas englobam espécies em seus limites agora e no futuro para prever quais espécies podem estar mais vulneráveis à extinção e adotar estratégias de conservação visando evitar essas extinções. Avaliamos essa questão no estado de Minas Gerais através da modelagem da distribuição potencial de 46 espécies de mamíferos ameaçados de extinção e projeção de suas distribuições em cenários futuros de mudança climática. Nossos resultados indicam que todas as espécies estão representadas em alguma Unidade de Conservação no cenário atual, porém pouco protegidas, aproximadamente 85% das espécies têm apenas até 15% de proteção em relação à área de adequabilidade climática da espécie no estado. As projeções futuras são alarmantes e indicam que 80% das espécies perderão todas as condições climáticas adequadas à sobrevivência no estado, restando apenas 9 que continuarão pouco protegidas por Unidades de Conservação, com proteção abaixo de 30%. Dessas 9 espécies, 3 perderão área de distribuição, 2 praticamente não sofrerão alterações e 4 aumentarão a área de distribuição considerando que serão capazes de dispersar. Esses resultados indicam que a criação de novas Unidades de Conservação, utilizando o Planejamento Sistemático da Conservação, é importante para aumentar a proteção a essas espécies, mas não é suficiente. Ações governamentais para reduzir as emissões de gases de efeito estufa são indispensáveis. Só assim é possível reverter esse trágico cenário futuro que comprometeria severamente os ecossistemas. Protected areas are fundamental for biodiversity conservation. However usually they are not defined based on biological criteria, nor considering dynamic threats such as climate change, which may result in inadequate biodiversity protection. It is important to analyze how well these areas capture species within their boundaries now and in the future to predict which species may be most vulnerable to extinction and to adopt conservation strategies to prevent these extinctions. We addressed these questions in the state of Minas Gerais by modeling the potential distribution of 46 endangered mammal species and projecting their distributions in future climate changing scenarios. Our results indicate that all species are represented in some protected area in the current scenario, but poorly protected, approximately 85% of species have only up to 15% protection in relation to the area of climatic suitability of the species in the state. Future projections are alarming and it indicates that 80% of species will lose all climatic conditions suitable for survival in the state, leaving only 9 that will remain poorly protected by protected areas, with protection below 30%. Of these 9 species, 3 will lose distributional area, 2 will keep almost the same area and 4 will increase distribution area, only considering they will be able to disperse. These results indicate that the creation of new protected areas, using Systematic Conservation Planning, it is important to increase protection for these species, but it is not enough. Government actions to reduce greenhouse gas emissions are extremely necessary. Only in this way is it possible to reverse this tragic future scenario that would severely harm ecosystems.

Muitas evidências mostram conexões históricas entre florestas da Amazônia e Mata Atlântica por pelo menos três rotas pelas florestas: 1) do Nordeste do Brasil (ligando o Leste da Amazônia e o Nordeste da Mata Atlântica), 2) do interior do Cerrado (entre Sudeste da Amazônia e Sudeste da Mata Atlântica) e 3) da Bacia do Paraná (entre Oeste da Amazônia e Sudeste da Mata Atlântica). Estudos sugerem que esta última rota seria a mais antiga e frequente ao longo do tempo. Essas conexões foram reveladas pelo padrão de distribuição de espécies e/ou evidências moleculares, porém estudos que testem essas hipóteses ainda são raros, principalmente para mamíferos e considerando múltiplas espécies ou abordagens integrativas. O objetivo desta tese foi investigar as conexões florestais entre Amazônia e Mata Atlântica através da biogeografia de mamíferos e avaliando hipóteses propostas anteriormente através de diferentes abordagens: 1) compilando espécies de mamíferos potenciais para investigar essas conexões e dados genéticos disponíveis, avaliando as principais rotas evidenciadas e a relação com o tipo de habitat das espécies; 2) avaliando a filogeografia comparada e mudanças na paleodistribuição de três espécies de marsupiais desses biomas para entender quando e onde conexões teriam ocorrido; 3) avaliando os padrões espaço-temporais dessas conexões para múltiplas espécies de mamíferos testando a hipótese de variação temporal entre as rotas. Diferente do proposto, encontramos mais espécies com distribuição para a rota do Nordeste e Sudeste. Encontramos uma relação com o uso do habitat das espécies e uma alta disponibilidade de dados genéticos. Através da filogeografia comparada de marsupiais com tempos mais antigos, dentro de uma escala mais recente de tempo, assim como recentes para ambas as rotas do Sudeste e Nordeste. Quando avaliamos esse padrão para múltiplas espécies, encontramos tanto conexões antigas como recentes para cada rota e grupo taxonômico. Devido à história biogeográfica de cada grupo, essas conexões não podem ser explicadas por um único padrão espaço-temporal. Aqui, exploramos desde conexões históricas recentes até a história biogeográfica das florestas e mamíferos do passado remoto, trazendo novos insights mais dinâmicos sobre os padrões das conexões entre Amazônia e Mata Atlântica. Além disso, nossos resultados destacam o potencial dos mamíferos para estudos biogeográficos sobre essas conexões apoiando estudos futuros.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, 2019. CNPq As mudanças climáticas antropogênicas associadas aos impactos diretos nos ecossistemas, estão incrementando as taxas de extinção de espécies. O aquecimento global é um impacto recente e por isso pouco compreendemos sobre as suas consequências sobre a biodiversidade. Os cenários apontados têm gerado um grande interesse sobre quais respostas os organismos podem apresentar frente as variações térmicas ambientais. Duas respostas compensatórias naturais são possíveis: uma mudança na dispersão das espécies para ambientes termicamente mais favoráveis, ou um ajuste a novos ambientes pela plasticidade fenotípica, fisiológica ou adaptação. A falta de ajuste ou adaptação culmina em colapso demográfico e extinção. Estudos recentes sobre risco de extinção de lagartos associados a mudanças climáticas têm variado grandemente sobre a extensão dos riscos de acordo com as características de história de vida das espécies, ambientes em que vivem e abordagens metodológicas utilizadas, o que dificulta análises mais precisas dos riscos de extinção mediados pelo clima. A divergência entre estes padrões de extinção por abordagem, indica a necessidade de utilização de diferentes métodos nas avaliações de risco de extinção. Os lagartos possuem estreita relação com as condições climáticas que os cercam, muitas espécies são termorreguladoras, o que as levam a enfrentar, ou não, as condições extremas principalmente em ambientes abertos. Lagartos retiram-se para refúgios mais frios para evitarem o sobreaquecimento, no entanto as horas de restrição em nichos térmicos limitam o forrageamento prejudicando as funções metabólicas de crescimento, manutenção e reprodução, prejudicando as taxas de crescimento populacional podendo aumentar o risco de extinção. O objetivo principal deste projeto foi avaliar o risco de extinção devido ao aquecimento global, sobre espécies de lagartos em ambientes tropicais dos biomas abertos do Brasil, especificamente do Cerrado. Para tal desenvolvemos quatro modelos de adequabilidade climática considerando uma abordagem correlativa (com uso de dados de ocorrência e ambientais), duas abordagens mecanicistas (com o acréscimo de dados ecofisiológicos de desempenho térmico e horas de restrição) e uma abordagem que combina informações correlativas e mecanicistas. Desta forma buscou-se modelos mais acurados que permitissem uma predição dos riscos de extinção de formas mais confiáveis. Ao final deste trabalho pretendemos contribuir para um entendimento mais amplo sobre risco de extinção e mudanças no clima, orientando assim possíveis medidas mitigadoras destes impactos Anthropogenic climate changes associated with direct impacts on ecosystems are increasing species extinction rates. Global warming is a recent impact and we understand little about its consequences for biodiversity. The future climate scenarios have generated a great interest about organisms’ responses to environmental thermal variations. Two natural compensatory responses are possible: changes in species dispersion to more thermally favorable environments, or adjustments to new environments by physiological plasticity or adaptation. Lack of adjustment or adaptation culminates in demographic collapse and extinction. Recent studies on lizard extinction risk associated with climate change have varied widely according to life history characteristics of the species, the environments in which they live and the methodological approaches used, which makes it more difficult to analyze the risks of climate-mediated extinction. The divergence between these extinction patterns indicate the need to use different methods in extinction risk assessments. Lizards are closely dependent to weather conditions surrounding them. Many species are thermoregulators, which leads them to face extreme conditions, especially in open environments. Lizards retreat to colder refuges to avoid overheating, but hours of restriction in thermal niches limit foraging, impairing metabolic functions such as growth, maintenance and reproduction, consequently impairing population growth rates and increasing the risk of extinction. The main objective of this project was to evaluate the risk of extinction due to global warming on lizard species in tropical open biomes in Brazil, specifically the Cerrado. To this end we developed four climate suitability models with a correlative approach (using occurrence records and environmental data), two mechanistic approaches (with the addition of ecophysiological data on thermal performance and hours of restriction) and one that combines correlative and mechanistic information. Thus, we sought more accurate models that would allow prediction of the risks of extinction in more reliable ways. At the end of this paper we intend to contribute to a broader understanding of extinction risk and climate change, guiding possible measures to mitigate these impacts.

Submitted by João Gabriel Ribeiro Giovanelli (jgiovanelli@gmail.com) on 2019-12-03T16:46:07Z No. of bitstreams: 1 tese_giovanelli_final_03dez19.pdf: 3301328 bytes, checksum: 108742fd56c0965b43ea05762a6ec8f1 (MD5) Rejected by Ana Paula Santulo Custódio de Medeiros null (asantulo@rc.unesp.br), reason: Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo as orientações abaixo: - Agradecimento FAPESP: no capítulo “Agradecimentos” é necessário colocar o nome completo da agência de fomento, a sigla e o número do processo: Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo – FAPESP, número do processo. - Agradecimento CAPES: a CAPES publicou uma portaria na qual determina como deve ser colocado o agradecimento. A frase deve estar no capítulo "Agradecimentos" e deve ser exatamente esta: "O presente trabalho foi realizado com apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES) - Código de Financiamento 001”. Agradecemos a compreensão. on 2019-12-05T19:18:13Z (GMT) Submitted by João Gabriel Ribeiro Giovanelli (jgiovanelli@gmail.com) on 2019-12-05T19:39:49Z No. of bitstreams: 1 tese_giovanelli_final_05dez19.pdf: 3301421 bytes, checksum: 5075e3d33eb15a70da7041886330eb10 (MD5) Approved for entry into archive by Adriana Ap. Puerta Buzzá (dripuerta@rc.unesp.br) on 2019-12-16T19:18:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 giovanelli_jgr_dr_rcla_par.pdf: 673010 bytes, checksum: 2203bcc3532b3db9d0935f9c1f36f3be (MD5) Made available in DSpace on 2019-12-16T19:18:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 giovanelli_jgr_dr_rcla_par.pdf: 673010 bytes, checksum: 2203bcc3532b3db9d0935f9c1f36f3be (MD5) Previous issue date: 2019-11-22 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) Na última década houve um grande desenvolvimento nos Modelos de Distribuição de Espécies (MDE), com diversas aplicações na conservação da biodiversidade. No entanto, apesar dos avanços recentes, a seleção de variáveis preditoras tem sido relativamente negligenciada na construção dos MDE. Este procedimento deveria ser um dos passos cruciais do processo de modelagem, já que as variáveis preditoras estão relacionadas diretamente à capacidade dos modelos de capturar os requisitos ambientais das espécies. Neste contexto, os anfíbios são excelentes organismos modelo para avaliar a importância da seleção de variáveis preditoras ecologicamente significativas no MDE. Isto pode trazer avanços para a biogeografia e biologia da conservação, uma vez que os anfíbios são usados como bioindicadores da qualidade ambiental e da integridade de hábitat. A presente tese de doutorado teve como objetivo principal verificar o efeito da utilização de variáveis preditoras ecologicamente significativas no processo de modelagem dos anfíbios e posteriormente aplicar parte deste conhecimento na comunidade de anfíbios do Estado de São Paulo, visando verificar o potencial desta metodologia para identificar áreas de alto valor de riqueza de anfíbios e verificar também o potencial de invasão de Eleutherodactylus jonhstonei, uma espécie de anfíbio invasora registrada para o Estado de São Paulo. No primeiro capítulo avaliamos a importância da seleção de variáveis essenciais ao MDE usando os anfíbios como estudo de caso. O segundo trata especificamente do protocolo de modelagem dos anfíbios do estado de São Paulo. O foco central deste capítulo foi examinar se os dados biológicos existentes para o estado são eficientes para gerar subsídios para os planos de conservação. Finalmente, o terceiro capítulo é sobre a modelagem do potencial de invasão de Eleutherodactylus johnstonei no Brasil. In the last decade there has been a great development in the Species Distribution Models (SDM), with several applications in conservation planning. However, despite recent advances, the selection of predictor variables has been relatively neglected in the construction of SDM. This methodological approach should be one of the critical steps of the modeling process, as the predictor variables are directly related to the ability of models to capture the environmental requirements of the species. In this context, amphibians are excellent model for assessing the importance of selecting ecologically meaningful variables in the SDM. This methodology may lead to advances in biogeography and conservation biology, since amphibians are used as bioindicators of environmental quality and habitat integrity. The aim of the work was to verify the effect of the use of ecologically meaningful variables in the amphibian modeling process and to apply part of this knowledge to the amphibian community of São Paulo state, checking the potential of this methodology to identify areas of high amphibian richness value and to verify the potential invasion of Eleutherodactylus jonhstonei, an invasive amphibian species registered in São Paulo state. In the first chapter we evaluated the importance of selecting essential variables in SDM using amphibians as a case study. The second chapter deals specifically with the amphibian modeling protocol of São Paulo state. The central focus of this chapter has been to examine whether existing biological data for the state is efficient in generating subsidies for conservation plans. Finally, the third chapter is about modeling the potential of Eleutherodactylus johnstonei invasion in Brazil. FAPESP: 2014/50342-8. CAPES: 001.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Ecologia, 2019. Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). Atividades humanas afetam os sistemas da Terra de forma indiscriminada e a perda da biodiversidade tem sido uma consequência ubíquia. Com a perda de espécies, interações ecológicas antes estabelecidas, são enfraquecidas ou perdidas e funções ecossistêmicas são alteradas ou extintas. Os morcegos são um grupo diversificado de mamíferos e desempenham papéis importantes em ecossistemas tropicais. Os papéis funcionais de morcegos têm sido associados a provisão de serviços ecossistêmicos. Sua diversidade está atualmente sendo ameaçada pela perda de habitat e o Brasil tem um longo histórico de conversão de áreas naturalmente vegetadas em terras agrícolas. Pouco se sabe sobre como a perda de habitat afetou a diversidade funcional dos morcegos. Aplicamos modelos de distribuição de espécies (SDMs) para avaliar a distribuição da diversidade funcional de morcegos brasileiros entre os biomas. Usamos informações sobre preferências alimentares e tamanho do corpo para atribuir as espécies a grupos funcionais provedores de serviços ecossistêmicos. Os impactos do desmatamento foram avaliados para o Brasil e cada região biogeográfica. As regiões diferiram em seus valores de provisão potencial e no histórico de conversão e dinâmica do uso da terra. Isso levou a diferentes perdas proporcionais entre os grupos de morcegos, sem um padrão geral aparente. Os impactos negativos foram mais fortes nas espécies maiores. Nossos resultados junto com informações publicadas sobre a resposta funcional de morcegos à fragmentação destacam o possível estado dos serviços ecossistêmicos prestados pelos morcegos nas regiões biogeográficas brasileiras. Há ainda muito a ser investigado sobre a conservação da diversidade funcional de morcegos e, diante o contexto, há uma urgência de estudos adicionais para compreensão adequada do papel efetivo de morcegos na prestação de serviços ecossistêmicos no Brasil. Somente então, planos de manejo que visem a conservação e a maximização das contribuições desse grupo poderão ser desenvolvidos. Human activities have affected Earth's systems in an indiscriminate away and biodiversity loss has been the ubiquitous consequence. Along with the loss of species, ecological interactions once established are weakened or lost and ecosystem functions are changed or extinguished. Bats are a diverse group of mammals and are known to play significant roles in tropical ecosystems. The functional roles of bats have been associated with provision of ecosystems services. Bat diversity is currently being threatened by habitat loss and Brazil has a long history of converting naturally vegetated areas to farmland. Little is known about how habitat loss has affected bat functional diversity. Here we use species distribution models (SDMs) to assess the distribution of the functional diversity of Brazilian bats amongst Brazilian biogeographical regions. We used information on food preferences and body size to assigned species to guilds and functional groups. Habitat conversion impacts on providing guilds and groups were assessed for each Brazilian biome. Each region differed on their potential provision values and on history of land use conversion. This led to different proportional losses between bat groups, with no apparent general pattern. Negative impacts were strongest on larger species. Our results together with published information on bat's functional response to fragmentation highlight the possible current state of the ecosystems services provided by bats in Brazil’s biogeographical regions. We provide recommendations for the safeguarding of bat functional diversity and highlight the urgency of further studies to adequately understand the underlying role of bats in providing ecosystem services in Brazil. Only then, effective management plans involving bats and the delivery of ecosystem services can be developed.

Tese de Doutoramento, Biologia, 16 de novembro de 2018, Universidade dos Açores. Os modelos de distribuição de espécies (SDMs) têm sido aplicados em diferentes áreas da ecologia, nomeadamente para modelar a distribuição potencial de espécies invasoras, para avaliar espécies prioritárias no âmbito da conservação e para apoiar o planeamento florestal. Um SDM é uma descrição matemática da distribuição de uma espécie no espaço ambiental, a qual pode ser utilizada para prever a distribuição da espécie no espaço geográfico. O avanço ao nível da capacidade computacional disponibilizou uma diversidade de métodos estatísticos, que anteriormente não era possível utilizar. Esta diversidade de métodos reflete-se num número crescente de publicações direcionadas ao estudo e aplicação dos SDMs e também numa variedade crescente de métodos de modelação. Nos Açores, a abundância crescente de dados corológicos, a diversidade geomorfológica do arquipélago e os diferentes padrões espaciais que é possível encontrar em diferentes ilhas e em diferentes espécies, contribuem para que o arquipélago seja um bom modelo para a comparação de diferentes abordagens de modelação, bem como para testar possíveis constrangimentos inerentes ao processo de modelação. As perguntas de investigação a que pretendemos responder nesta tese foram as seguintes: (i) As abordagens de modelação, baseadas em diferentes fundamentos teóricos, originam resultados semelhantes, ao nível da distribuição potencial das espécies florestais estudadas? (ii) Existe alguma diferença relevante, entre o cálculo de Modelos Lineares Generalizados (GLMs) usando métodos de máxima verossimilhança ou métodos bayesianos? (iii) Existe alguma vantagem, no uso de um campo aleatório relativo à estrutura espacial dos dados, em comparação com os modelos que incluem apenas os efeitos fixos das variáveis ambientais? (iv) As diferentes abordagens de modelação originam resultados consistentes, em particular quando o número de variáveis ambientais utilizadas na modelação é reduzido? (v) As diferentes técnicas de modelação são afetadas de um modo relevante pela dimensão da amostra, pelo tipo de distribuição da espécie e pelas alterações no uso do solo? Para responder a estas questões, foram desenvolvidos três exercícios de modelação: (i) Uma comparação da Análise Fatorial do Nicho Ecológico (ENFA) e da modelação baseada na Máxima Entropia (MaxEnt), utilizando dados relativos à presença de três espécies (Pittosporum undulatum, Acacia melanoxylon e Morella faya) em três ilhas (Pico, Terceira e São Miguel), e incluindo o efeito da redução da dimensão da amostra; (ii) A comparação de modelos com efeitos fixos ou mistos, utilizando a plataforma R para o cálculo de GLMs e da aproximação de Laplace (INLA), permitindo o cálculo da estrutura espacial dos dados (função de covariância de Matérn), baseada em dados de duas ilhas (Pico e São Miguel) para duas espécies (P. undulatum e M. faya), e incluindo o efeito da redução da dimensão da amostra; e (iii) A comparação de GLMs e de uma seleção de algoritmos de autoaprendizagem (Machine Learning), usados para modelar as possíveis alterações nas áreas de distribuição de P. undulatum, A. melanoxylon e M. faya nas três ilhas, resultantes das alterações climáticas previstas para 2100. Em relação ao primeiro exercício, ambas as abordagens originaram cenários semelhantes, particularmente quando a quantidade de informação explicada pela ENFA era elevada; os resultados da modelação foram afetados pela redução do tamanho da amostra; os modelos com melhor capacidade de previsão incluíam um conjunto variado de variáveis ambientais (topográficas, climáticas e de uso do solo); e os modelos eram afetados pela transferência para um novo habitat (i.e. ilha). Os resultados do segundo exercício de modelação indicaram que os GLMs, calculados através de métodos de máxima verossimilhança ou métodos bayesianos originaram resultados similares, mesmo nos casos em que a dimensão da amostra era reduzida; e que a adição de um campo aleatório aumentou o ajustamento dos modelos, particularmente para a árvore menos abundante, M. faya, embora a estrutura do campo aleatório fosse claramente afetada pela dimensão da amostra. O terceiro exercício de modelação revelou que existem várias limitações quando se modela o efeito das alterações climáticas na distribuição das espécies, uma vez que os melhores modelos incluíram variáveis topográficas, demonstrando que a modelação baseada somente no clima poderá não ser fiável; verificou-se igualmente que o ajuste dos modelos variava de forma relevante entre as diferentes abordagens de modelação, e que o algoritmo Random Forest apresentou, em geral, os melhores resultados. De uma forma geral, os resultados desta investigação poderão ser aplicados como forma de apoio à gestão da floresta açoriana. Poderão ser replicados em outros sistemas insulares e noutras regiões florestais, não somente em projetos direcionados para a ecologia das espécies florestais, mas também em questões de investigação relacionadas com a previsão do sucesso e expansão das plantas invasoras, a deteção de áreas adequadas para projetos de restauro, a modelação baseada em dados de deteção remota e a modelação do efeito potencial das alterações climáticas. ABSTRACT: Species distribution models (SDMs) have been used in different areas within ecology, namely to model the potential spread of invasive species, to evaluate and manage priority species for conservation and to support forest management. An SDM is a mathematical description of the species distribution in the environmental space that can be used to predict the distribution of the species in the geographic space. The advances in computational capabilities have provided increasingly greater and more intensive statistical algorithms than was previously possible, as reflected by the increasing number of publications addressing SDMs and also the growing variety of modelling approaches. In the Azores, the growing abundance of the species distribution data, the diversity on island size and morphology, and the different spatial patterns that are possible among islands and species, make the archipelago a good model for the comparison of different modelling approaches and to test possible modelling constraints. Overall, the results of this research can be expanded to support Azorean forestry management, and could be replicated in other island systems and forest regions, not only in projects addressing the ecology of particular forest species, but also when handling research questions related with the prediction of plant invader success and expansion, the detection of areas potentially suited for restoration projects, modelling based on remote sense data, and modelling of the potential effect of climate change.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES The objective of this study was to i) Analyze how the assemblages of larvae and adults of Elmidae respond to forest conversion in a subtropical area preserved in semideciduous Atlantic Forest; ii) Evaluate the influence of different buffers of riparian vegetation (more than 40 m wide to less than 5 m) and substrate types (sedimentary and organic), as well as their interaction in the community structure of Elmidae; iii) Model the potential distribution of Elmidae taxa in the extreme south of Brazil, in relation to climatic and landscape environmental predictors (topography, hydrology and land cover) using species distribution models (SDM). In addition, we estimated the similarity in the predicted distribution of the modeled taxa in order to investigate the niche similarity between the genera Elmidae and Macrelmis. Forest integrity was an important factor for the structuring of Elmidae communities, where in the converted areas the lowest abundances of elmidae individuals were found. The larvae and adult stages were affected by deforestation, just as the structure of the communities was distinct between deforested and forested areas. Width of riparian vegetation and type of substrate were also factors that influenced the structuring of communities. The results showed that the communities were influenced by marked differences in widths of riparian vegetation. Only the relative abundance of the genera of Elmidae and their stages of life were different between the wide widths of vegetation. On the other hand, the strong influence of the substrate type (organic and inorganic) on the structure of the neotropical macroinvertebrate community was corroborated. The potential distribution of species showed a relation of landscape and environmental factors of large scale with structures of genera and species of Macrelmis. Factors such as declivity, precipitation, and ecoregions were important for structuring the communities of genera and species, but we verified that there may be an interaction between the predictors on a regional and local scale. It is critical to understand the complex relationships between large-scale diversity patterns and the local ecological characteristics of species. The modeling techniques are an effective tool to indicate areas for future sampling efforts and thus to know the diversity of the Elmidae family in southern Brazil. Este estudo teve como objetivos, i) Analisar como as assembleias de larvas e adultos de Elmidae respondem a conversão florestal em uma área subtropical preservada de Floresta Atlântica semi-decídua; ii) Avaliar a influência de diferentes buffers de vegetação ripária (mais de 40 m de largura para menos de 5 m) e tipos de substrato (sedimentar e orgânico), bem como sua interação, na estrutura da comunidade de Elmidae; iii) Modelar a distribuição potencial de táxons de Elmidae no extremo sul do Brasil, em relação a preditores ambientais climáticos e paisagísticos (topografia, hidrologia e cobertura terrestre) usando modelos de distribuição de espécies (SDM). Além disso, estimamos a semelhança na distribuição prevista dos táxons modelados, a fim de investigar a semelhança de nicho entre os gêneros Elmidae e Macrelmis. A integridade florestal foi um importante fator para a estruturação das comunidades de Elmidae, onde em áreas convertidas foram encontradas as menores abundâncias de indivíduos de elmídeos. Os estágios larvais e adultos foram afetados pelo desmatamento, assim como a estrutura das comunidades foi distinta entre as áreas desmatadas e florestadas. Largura da vegetação ripária e tipo de substrato também foram fatores que influenciaram a estruturação das comunidades. Os resultados mostraram que as comunidades foram influenciadas por diferenças marcantes nas larguras de vegetação ripária. Somente a abundância relativa dos gêneros de Elmidae e seus estágios da vida foram diferentes entre os extremos de largura de vegetação. Por outro lado, a forte influência do tipo de substrato (orgânico e inorgânico) na estrutura da comunidade de macroinvertebrados neotropicais foi corroborada. A potencial distribuição de espécies mostrou relação de fatores paisagísticos e ambientais de larga escala com a estruturas de gêneros e espécies de Macrelmis. Fatores como declividade, precipitação, ecorregiões foram importantes para a estruturação das comunidades de gêneros e espécies, mas verificamos que pode haver uma interação entre os preditores em escala regional e local. É fundamental entender as relações complexas entre padrões de diversidade em larga escala e as características locais ecológicas das espécies. As técnicas de modelagem são uma ferramenta eficaz para indicar áreas para futuros esforços de amostragem e assim conhecer a diversidade da família Elmidae no sul do Brasil.

The distribution and diversification of species can be influenced by a variety of historical and ecological factors. Understanding these mechanisms is fundamental to deciphering how diversity is distributed at different scales, from taxa, lineages, phenotypes, and genealogies. The main goal of this thesis is to verify the importance of different historical and ecological processes in the distribution of neotropical anurans at different scales. In the first chapter, I used comparative approaches to investigate the influence of climatic niche overlap on the variability of the acoustic signals of a group of closely related species. Therefore, I used 15 anuran species from the Boana albopunctata group to test the following hypotheses: if related species are geographically overlapped, acoustic signals important for breeding and territoriality should be more different than expected by neutral evolution; alternatively, if calls present phylogenetic signal they must diverge in the climatic niche and geographic distribution, avoiding potential hybridization or interspecific competition. I generated a dated species tree and constructed niche models for most species. I analyzed 2088 calls of 212 individuals from 84 locations. Species tended to show low niche overlap, with divergence for most pairs of species. Advertisement calls had a strong phylogenetic signal. The results suggest that most of the diversification was allopatric with the maintenance of similar reproductive signals, supporting the second hypothesis. In the second chapter, I used Boana raniceps to test different diversification processes of the South American Diagonal of Open Formations (DOF) under a phylogeographic approach. I used multiple molecular markers, coalescent methods, ecological niche models, landscape genetics tools and acoustic signals to test: 1) whether there is only one lineage, widely distributed and genetically cohesive; 2) if the Central Brazilian Plateau uplift or landscape features in DOF influenced the species’ diversification; 3) whether climatic changes in the Quaternary influenced the demographic history of B. raniceps; 4) if potential genetic divergences were followed by differences in acoustic signals. I identified two lineages geographically structured: one from the Chaco, southwest of the Cerrado, and Amazonian savannas; another comprising the Caatinga and the northern/eastern portion of the Cerrado. The divergence between populations dated to the Mid-Pleistocene with high migration between them. Large areas of potential refuge were found for both lineages. The environmental niche differentiated between lineages, as well as the advertisement calls. Boana raniceps occur in lowlands and it is possible that the uplift of the Central Plateau, along with a climatic filter, has historically acted as a semipermeable barrier, reducing the gene flow between both populations. These results reinforce the complex scenario of biodiversity diversification and distribution in the world’s most biodiverse region. Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq A distribuição e diversificação das espécies podem ser influenciadas por uma gama de fatores históricos e ecológicos. Entender quais são esses mecanismos é peça chave para decifrarmos como a diversidade é distribuída em várias escalas, desde táxons, linhagens, fenótipos e genealogias. O objetivo principal da presente tese é verificar a importância de diferentes processos históricos e ecológicos na distribuição de anuros neotropicais, em diferentes escalas. No primeiro capítulo usei abordagens comparativas para investigar a influência da sobreposição de nicho climático na variabilidade dos sinais acústicos de um grupo de espécies proximamente relacionadas. Sendo assim, usei 15 espécies de anuros do grupo Boana albopunctata para testar as seguintes hipóteses: se espécies relacionadas são geograficamente sobrepostas, sinais acústicos importantes para reprodução e demarcação de territórios devem ser mais diferentes que o esperado por evolução neutra; alternativamente se os cantos possuem sinal filogenético elas devem divergir no nicho climático e distribuição geográfica evitando assim potencial hibridização ou competição interespecífica. Gerei uma árvore de espécie datada e construí modelos de nicho para boa parte das as espécies. Analisei 2088 cantos de anúncio de 212 indivíduos provenientes de 84 localidades. As espécies tenderam a apresentar baixa sobreposição de nicho, com divergência para a maioria dos pares de espécies. Os cantos de anúncio tiveram sinal filogenético. Os resultados sugerem que a maior parte da diversificação foi alopátrica com a conservação de sinais reprodutivos similares, suportando a segunda hipótese. No segundo capítulo, usei Boana raniceps para testar sob uma abordagem filogeográfica diferentes processos de diversificação na Diagonal de Formações Abertas da América do Sul (DFA). Utilizei múltiplos marcadores moleculares, métodos coalescentes, modelos de nicho ecológico, ferramentas de genética da paisagem e sinais acústicos para testar: 1) se existe apenas uma linhagem, amplamente distribuída e geneticamente coesa; 2) se o soerguimento do Planalto Central brasileiro ou características da paisagem da DFA tiveram influência na diversificação da espécie; 3) se mudanças climáticas no Quaternário influenciaram a história demográfica de B. raniceps; 4) se possíveis divergências genéticas foram seguidas por divergência em sinais acústicos. Identifiquei duas linhagens geograficamente estruturadas: uma do Chaco, sudoeste do Cerrado e savanas amazônicas; outra que compreende a Caatinga e a porção norte/leste do Cerrado. A divergência entre as populações data do Médio-Pleistoceno com alta migração entre as mesmas. Grandes áreas de potencial refúgio foram encontradas para ambas as linhagens. O nicho ambiental diferiu entre as linhagens, assim como os cantos de anúncio. Boana raniceps ocorre em áreas de baixa altitude e é possível que o soerguimento do Planalto Central, juntamente com um filtro climático, tenha funcionado historicamente como uma barreira semipermeável, reduzindo o fluxo gênico entre as duas populações. Esses resultados reforçam o complexo cenário de diversificação e de distribuição da biodiversidade na região mais biodiversa do mundo.

The expected climate changes for the coming decades may accentuate the current massive loss of biodiversity. The effects on freshwater ecosystems can be further accentuated by changes in flow patterns, seasonality of flood events, and water quality. As important mediators of ecosystem functions in aquatic environments, we have the fishes. The distribution and abundance of the fish are affected by hydro-morphological, geological, physicochemical, biological and mainly climatic factors since they are ectothermic organisms. However, there is still no consensus as to which species would be most affected, from tropical regions to temperate regions because there is a gap in the knowledge of tropical, subtropical and temperate fish responses from the southern hemisphere to climate change. Thus, in order to find patterns in basin scale, this study aimed to predict, through the species distribution modeling, the effects of climate change on the distribution of freshwater fishes in two climatically distinct basins in the southern hemisphere, considering their effects on patterns of functional diversity. In addition, this study sought to identify areas of great conservation interest. The first approach evaluated the impacts of climate change on the subtropical climate of Paraná-Paraguay, in its taxonomic and functional component. The second approach evaluated the poor ichthyofauna of Murray-Darling, Australia, in face of climate change, inserting a physiological component of thermal tolerance of the species. Despite the marked differences between the basins, there was a similar trend in the results. The predictions indicated a marked loss in the range for all species and consequently for all functional traits. There was also a change in the species range, with a trend to seek higher places and/or higher latitudes. Several species can lose up to 100% of the climatically adequate areas, with possible extinction. Species predicted to be extinct are generally those with more specialized and frequent traits in the samplings. Despite the limitations of species distribution models, they may be essential in anticipating species responses to the impacts of climate change that can break the chain linking biodiversity, ecosystem processes and services, and human wellbeing. As mudanças climáticas previstas para as próximas décadas podem acentuar a atual perda massiva de biodiversidade. Os efeitos sobre os ecossistemas de água doce podem ser ainda mais acentuados devido às alterações nos padrões de vazão, sazonalidade de eventos de inundação e qualidade da água. Como importantes mediadores de funções ecossistêmicas nos ambientes aquáticos, estão os peixes. A distribuição e abundância dos peixes são afetadas por diversos fatores ambientais, principalmente climáticos, uma vez que são organismos ectotérmicos. Porém, ainda não existe um consenso sobre quais espécies seriam mais afetadas, de regiões tropicais ou de regiões temperadas, uma vez que há uma lacuna no conhecimento das respostas dos peixes da região tropical, subtropical e temperada do hemisfério sul frente às mudanças climáticas. Com o objetivo de encontrar padrões em escala de bacias hidrográficas, este estudo buscou predizer os efeitos das mudanças climáticas sobre a distribuição de espécies de peixes de água doce em duas bacias climaticamente distintas do hemisfério sul, considerando seus efeitos sobre padrões de diversidade funcional. Na primeira abordagem avaliou-se os impactos das mudanças climáticas sobre a assembleia de peixes da bacia Paraná-Paraguai, em seu componente taxonômico e funcional. Na segunda abordagem avaliou-se a ictiofauna de peixes da bacia Murray-Darling, Austrália, frente às mudanças climáticas, inserindo um componente fisiológico de tolerância térmica das espécies. Apesar das diferenças marcantes que as duas bacias apresentam, houve uma tendência similar nos resultados. Há previsão de uma perda acentuada na área de distribuição para todas as espécies e características funcionais. Foi prevista, também, uma mudança no range das espécies, com tendência a buscarem locais climaticamente adequados no futuro. Diversas espécies podem perder até 100% das áreas climaticamente adequadas, com possíveis extinções. As espécies preditas de serem extintas são geralmente as que apresentam características funcionais mais especializadas e menos frequentes nas amostragens. Apesar das limitações dos modelos de distribuição de espécies, eles podem ser essenciais na antecipação das respostas das espécies, frente aos impactos das mudanças climáticas, que podem romper a cadeia que liga biodiversidade, processos e serviços ecossistêmicos e o bem-estar humano. 29 f

Different climate models, modeling methods and carbon emission scenarios were used in this paper to evaluate the effects of future climate changes on geographical distribution of species of economic and cultural importance across the Cerrado biome. As the results of several studies have shown, there are still many uncertainties associated with these projections, although bioclimatic models are still widely used and effective method to evaluate the consequences for biodiversity of these climate changes. In this article, it was found that 90% of these uncertainties are related to methods of modeling, although, regardless of the uncertainties, the results revealed that the studied species will reduce about 78% of their geographic distribution in Cerrado. For an effective work on the conservation of these species, many studies still need to be carried out, although it is already possible to observe that climate change will have a strong influence on the pattern of distribution of these species. Neste trabalho, diferentes modelos climáticos, métodos de modelagem e cenários de emissão de carbono foram utilizados para avaliar os efeitos das mudanças climáticas sobre a distribuição geográfica de espécies de importância econômica e cultural das regiões abrangidas pelo bioma Cerrado. Assim como os resultados de vários trabalhos têm evidenciado ao longo dos anos, ainda há muitas incertezas relacionadas a essas projeções, apesar de os modelos bioclimáticos ainda serem a metodologia mais utilizada e eficaz para avaliar as consequências dessas mudanças climáticas para a biodiversidade. Neste artigo, foi possível observar que 90% dessas incertezas estão relacionadas aos métodos de modelagem. Contudo, independente disso, os resultados revelaram que as espécies estudadas reduzirão, em média, 78% de sua distribuição geográfica no Cerrado. Para que haja trabalho eficaz sobre a conservação dessas espécies, muitos estudos ainda precisam ser executados, apesar de já ser possível prever que as mudanças climáticas terão forte influência no padrão de distribuição dessas espécies.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Knowing the distributional patterns and the mechanisms that lead to the actual levels of diversity and richness is a challenge given the ecosystems threats. Understanding how the threats coming from the human actions can affect this diversity is the key to protect ecosystems and species. This study toward (i) investigate the richness distribution patterns of the genus Aegla in four freshwater ecoregions in South America, as well as (ii) the mechanisms that lead to that distribution, and (iii) the human influences in these freshwater ecosystems. The study area comprised four freshwater ecoregions: Upper Uruguay, Low Uruguay, Laguna dos Patos, and Tramandaí-Mampituba. Through data from five scientific collections, UFRGS, UFSM, FZB-RS, PUC-RS, and URI-Erechim, we compiled 30 species of Aegla. We associated the species distribution in four ecoregions to the distributional patterns, conservation status, environmental and spatial variables, rugosity, and land cover. The protected area network not effectively protects the aquatic ecosystems. The species richness is associated to average values of rugosity. Finally, the species occurrence areas exhibit land cover categories of agriculture and urban areas. We consider the levels of endemism inside the protected area network are key factor to conservation of aquatic ecosystems. Historic process linked to the river network formation, in a spatial context, is an important approach to understand the distributional pattern of some freshwater groups. These patterns are associated to spatial questions, following the increasing of agriculture and urban lands, are committing the diversity in freshwater environments. Conhecer os padrões de distribuição e os mecanismos que levam aos níveis de diversidade e riqueza atuais são desafios dado à ameaça dos ecossistemas. Entendermos como as ameaças oriundas das ações do homem podem impactar essa diversidade é a chave para conservarmos ecossistemas e espécies. Esse estudo teve como objetivo (i) investigar os padrões de distribuição da riqueza do gênero Aegla em quatro ecorregiões de água doce da América do Sul, bem como, (ii) quais os mecanismos que levaram a tal distribuição, e por fim, (iii) a influência das ações do homem nos ecossistemas de água doce. A área de estudo compreendeu quatro ecorregiões de água doce: Alto Uruguai, Baixo Uruguai, Laguna dos Patos e Tramandaí-Mampituba. Através de registros de cinco coleções científicas, UFRGS, UFSM, FZB-RS, PUC-RS e URI-Erechim, obtivemos dados de 30 espécies do gênero Aegla. Padrões de distribuição, status de conservação, variáveis ambientais e espaciais, rugosidade e cobertura do solo foram analisadas e associadas à distribuição das espécies nas ecorregiões. Ficou claro que a rede de unidades de conservação não protege efetivamente os ecossistemas aquáticos. Por sua vez, a riqueza de espécies está associada a valores médios de rugosidade do relevo. E, finalmente, as áreas de ocorrência das espécies apresentaram cobertura do solo com áreas agrícolas e urbanas. Considerarmos os níveis de endemismos dos grupos nas redes de unidades de conservação é um fator chave para proteção efetiva dos ecossistemas aquáticos. Processos históricos ligados à formação das redes de rios, no contexto espacial, é a chave para entendermos padrões de distribuição de alguns grupos de água doce. Esses padrões de distribuição associados às questões espaciais, ligados ao crescente aumento das áreas de agricultura e urbana, estão comprometendo a diversidade de ambientes dulcícolas.

The Gray-backed Tachuri (Polystictus superciliaris) is a Tyrannidae restricted to eastern Brazilian highlands. Its population and range are still thought to be declining mainly due to habitat loss, caused by land use. We evaluated the impacts on its range (increase or decrease, displacement in latitude and altitude), considering possible effects caused by inappropriate land use and climatic changes. For this purpose, we modeled its current range and estimated its overlap between the predicted area and future scenarios. We also analyzed the efficiency of the Brazilian reserves to the species’ protection. The range established by the Maxent model was 76.1% lower than that available in the literature and presented a decrease in the future. Range contraction for the periods under consideration ranged from 22.5% to 77.3%. The distribution center shifts to the southwest (from 102.5 km to 275.4 km) and to higher elevations (1,102 m to 1,428 m). From the predicted range, 20% are under some kind of human occupation. The Brazilian reserves partially protect the species, with only 12% of its range, from the 44.2% expected. Based on these predictions, and depending on the species’ dispersal ability and adaptation, it may become vulnerable in the period of 2080. This study demonstrates that the most important areas for maintaining populations ofP. superciliaris now and in the future are those located in the ‘Iron Quadrangle’, especially the Serra da Gandarela, where it was partially protected by the recently decreed Gandarela National Park. This region should receive special attention because it is strongly threatened by iron mining in areas relevant for conservation located outside this reserve. O papa-moscas-de-costas-cinzentas (Polystictus superciliaris) é uma espécie de Tyrannidae endêmica dos topos de montanha do leste do Brasil. Sua população e área de distribuição estão em declínio principalmente devido è perda de habitat causada pelo uso inadequado da terra. Nós avaliamos os impactos sobre sua distribuição (aumento ou diminuição, deslocamento em latitude e altitude), considerando os possíveis efeitos causados pelo uso do solo e pelas mudanças climáticas. Para esse propósito, modelamos a distribuição atual e avaliamos a sobreposição entre a área predita e os cenários futuros. Também avaliamos a eficiência das Unidades de Conservação brasileiras para a proteção da espécie. A área de distribuição estimada por meio do programa Maxent foi 79,1% menor que a área encontrada na literatura, apresentando uma tendência a diminuição no futuro. Foi projetada uma contração de 22,5% a 77,3% da área de distribuição atual para o futuro. O centro da área de distribuição deslocou-se para o sudeste (de 102,5 a 275,4 km) e para áreas com alta elevação (1.102 m a 1.428 m). Da área projetada, 20% encontra-se sob algum tipo de ocupação humana. As Unidades de Conservação brasileiras protegem parcialmente a espécie, com somente 12% de sua distribuição quando o esperado seriam 44,2%. Baseado nas projeções e, dependendo das habilidades de dispersão e adaptação da espécie, ela pode se tornar vulnerável no período de 2080. Este estudo demonstrou que as áreas mais importantes para a manutenção de P. superciliaris na atualidade e em períodos futuros situam-se no Quadrilátero Ferrífero, especialmente na Serra da Gandarela, onde parte foi recentemente decretada como Parque Nacional da Gandarela. Essa região deve receber atenção especial por ser altamente ameaçada pela exploração do minério de Ferro e por áreas relevantes continuarem desprotegidas fora da abrangência do novo Parque.

Aim Species Distribution Models (SDM) can be used to predict the location of unknown populations from known species occurrences. It follows that how the data used to calibrate the models are collected can have a great impact on prediction success. We evaluated the influence of different survey designs and their interaction with the modelling technique on SDM performance. Location Iberian Peninsula Methods We examine how data recorded using seven alternative survey designs (random, systematic, environmentally stratified by class and environmentally stratified using p-median, biased due to accessibility, biased by human density aggregation and biased towards protected areas) could affect SDM predictions generated with nine modelling techniques (BIOCLIM, Gower distance, Mahalanobis distance, Euclidean distance, GLM, MaxEnt, ENFA and Random Forest). We also study how sample size, species’ characteristics and modelling technique affected SDM predictive ability, using six evaluation metrics. Results Survey design has a small effect on prediction success. Characteristics of species’ ranges rank highest among the factors affecting SDM results: the species with lower relative occurrence area (ROA) are predicted better. Model predictions are also improved when sample size is large. Main conclusions The species modelled – particularly the extent of its distribution – are the largest source of influence over SDM results. The environmental coverage of the surveys is more important than the spatial structure of the calibration data. Therefore, climatic biases in the data should be identified to avoid erroneous conclusions about the geographic patterns of species distributions. Aim Species Distribution Models (SDM) can be used to predict the location of unknown populations from known species occurrences. It follows that how the data used to calibrate the models are collected can have a great impact on prediction success. We evaluated the influence of different survey designs and their interaction with the modelling technique on SDM performance. Location Iberian Peninsula Methods We examine how data recorded using seven alternative survey designs (random, systematic, environmentally stratified by class and environmentally stratified using p-median, biased due to accessibility, biased by human density aggregation and biased towards protected areas) could affect SDM predictions generated with nine modelling techniques (BIOCLIM, Gower distance, Mahalanobis distance, Euclidean distance, GLM, MaxEnt, ENFA and Random Forest). We also study how sample size, species’ characteristics and modelling technique affected SDM predictive ability, using six evaluation metrics. Results Survey design has a small effect on prediction success. Characteristics of species’ ranges rank highest among the factors affecting SDM results: the species with lower relative occurrence area (ROA) are predicted better. Model predictions are also improved when sample size is large. Main conclusions The species modelled – particularly the extent of its distribution – are the largest source of influence over SDM results. The environmental coverage of the surveys is more important than the spatial structure of the calibration data. Therefore, climatic biases in the data should be identified to avoid erroneous conclusions about the geographic patterns of species distributions. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

As ações humanas têm desencadeado diversas ameaças a biodiversidade como as mudanças de uso do solo e do clima, sobre-exploração, poluição e introdução de espécies invasoras, que afetas os organismos da escala local até a global. A ciência da conservação espacial para conservação emergiu como uma abordagem quantitativa que tem o objetivo de auxiliar escolhas espaciais que lidem com essas ameaças enquanto minimizam conflitos socioeconômicos e políticos. Aqui nós desenvolvemos soluções espaciais para conservação de mamíferos não voadores do Cerrado considerando os custos socioeconômicos e as oportunidades vindas da governança ambiental (primeiro objetivo). Além disso, nós geramos soluções espaciais que lidem com as mudanças do uso do solo e climáticas levando em consideração as capacidades de dispersão das espécies e as incertezas associadas ao processo de modelagem de distribuição de espécies (MDE) (segundo objetivo). Em ambos objetivos nós consideramos a atual rede de reservas do Cerrado. Nós modelamos a distribuição de 154 espécies combinando as projeções dos modelos e pesado pelo ajuste estatístico para produzir os mapas consenso de distribuição das espécies, agrupados em três distintos tipos de modelos (modelos de envelope, estatísticos e de inteligência artificial), para a atualidade e projetados para o futuro (usado apenas no último objetivo). Para o primeiro objetivo, nós usamos as predições da atual distribuição das espécies para realizar as análises de priorização espacial, indicando os melhores locais para investimento considerando a densidade humana, custo da terra, uso do solo antropogênico, nível de governança ambiental e a distribuição das espécies na perspectiva da análise de demandas conflitantes. Para o segundo objetivo, nós usamos a distribuição atual e futura das espécies para realizar o procedimento de otimização e propor locais para conservação que minimizem os efeitos da dispersão induzida pelas mudanças climáticas, incertezas associadas ao processo MDE e considerando as futuras mudanças na paisagem (através do nosso modelo de uso do solo). A MDE indicou que locais ricos em espécies convergem para locais com alta densidade populacional, alto custo de terra, alta proporção de uso do solo voltado para atividades humanas e diversos níveis de governança ambiental. Houve significativas mudanças nas prioridades espaciais quando as dimensões socioeconômicas e políticas foram incluídas nas análises, fazendo que os locais prioritários mudassem para o norte. Essa mudança espacial reduziu em 68% de potenciais conflitos com população humana, em 72% de conflitos de custo da terra, em 68% de conflitos com o uso do solo antropogênico e 51% de aumento dos possíveis benefícios da governança ambiental. Quando incluímos as mudanças de uso de solo e a incerteza da modelagem no processo de planejamento, os locais prioritários mudaram significativamente na região. Enquanto a inclusão das mudanças no uso do solo alterou a localização espacial dos locais prioritários em escala regional, os efeitos da mudança climática tenderam a ocorrem em escala local. Note que nossas soluções já incluíram possíveis corredores de dispersão para ligação entre as atuais áreas prioritárias com aquelas importantes no futuro, tão bem quanto a análise de risco baseado nas incertezas do planejamento. Nossos resultados permitiram lidar tanto com a complexa natureza dos conflitos entre dimensões socioeconômicas e políticas quanto com problema dinâmico imposto principalmente pelas mudanças do uso do solo e climáticas. Assim, nossas análises auxiliam metodologicamente a dar suporte no processo de tomada de decisão e a consequente tradução dos resultados de planejamentos de conservação em ações de conservação The human actions has triggered many threats to biodiversity like land-use and climate changes, overexploitation, pollution, and introduction of invasive species, which can affect organisms both at local and global scale. The science of spatial conservation prioritization emerged as a quantitative approach to support the spatial decisions in face of these threats, while minimizing the socioeconomic and political conflicts. Here we developed spatial solutions to the conservation of non-flying mammals from Brazilian Cerrado considering the socioeconomic costs and the opportunities of environmental governance (first objective). Further, we generated solutions to face the land-use and climate change taking into account the dispersal abilities of species and uncertainties in the species distribution modeling (SDM) process (second objective). We considered the current network of reserves of the Cerrado in both objectives. We built SDMs for 154 species combining model projections weighted by their statistical fit to produce consensus maps of species distribution grouped in three distinct types of models (envelope, statistical and machine-learning models), for both current future scenarios of climate (used only in the last aim). For the first goal, we used the current predicted distribution to run spatial prioritization analyses indicating the best sites for the conservation investment considering human population density, land cost, anthropogenic land use, level of environmental governance, and the distribution of species in trade-off analyses. For the second goal, we used both current and future predicted distribution to run optimization procedures and propose priority sites for conservation, while minimizing species climate-forced dispersal distance , the mean uncertainty associated to the SDM process, and taking into account the future changes in the landscape (by our land use model). SDMs indicated that species-rich sites converge to regions with high population density, high land cost, high anthropogenic land use, and with diverse levels of environmental governance. There was a significant change in spatial priorities when socioeconomic and political dimensions were included in analyses: top priority sites moved towards the north. This spatial change reduced by 68% the potential conservation conflicts with human population, by 72% the likely conflicts arising from land cost and by 68% anthropogenic land use. It also increased by 51% the beneficial effect of environmental governance. Including land-use changes and the modeling uncertainty in the conservation planning process changed significantly the spatial distribution of priority sites in the region. While the inclusion of land-use models altered the spatial location of priority sites at the regional scale, the effects of climate change tended to take place at the local scale. Note that, our solutions already include possible dispersal corridors linking current and future priority sites for mammal conservation, as well as a formal risk analysis based on planning uncertainties. Our results allowed dealing with both complex nature of conflicts among socioeconomic and political dimensions, and the dynamic problem imposed mainly by land-use and climate change. Thus, our analyses figure as a methodological prospect supporting the decision-make process and the consequent translation of conservation planning outcomes into conservations actions

Agradecimentos: The work was supported by FAPESP (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo). SBLA thanks CAPES (Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior) for the PRODOC No. 0004428/2010 grant. The authors are grateful to anonymous reviewers for comments on the manuscript Abstract: We use a mathematical model to explore the effects of parasitoid reproductive strategies and foraging behavior in response to spatio-temporal variations in the patch quality of a host-parasitoid metapopulation system. The variations of patch quality over the landscape were measured by the presence of parasitoid competitors and the density of hosts. The parasitoid responses to patch quality are given by three different foraging behaviors: (i) the decision to remain in or leave the current patch; (ii) the control of progeny's sex ratio and (iii) competitive abilities, measured by changes in the potential to attack hosts due to interference from conspecifics in the exploited patch. We study the dynamics of host and parasitoid populations characterized by different levels of density-dependent sex ratio adjustment and interference competition. Our results show that population stability increases when parasitoid growth is correlated with patch conditions. The effect of sex ratio adjustment alone does not account for qualitative changes to system dynamics or to the distribution patterns of species. In contrast, the degree of competitive interference among the parasitoids plays a crucial role in constraining the parasitoids' potential to reduce host populations and in determining the species' distribution in the landscape. We found that high levels of interference competition disrupt the population dynamics within a patch and allows hosts to completely dominate the landscape. This study shows that the inclusion of life history traits and the co-evolutionary aspects of host-parasitoid interaction can help researchers to understand species distribution patterns in the landscape FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPES Fechado

Recentemente, a Modelagem de Distribuição de Espécies (SDM) tem sido amplamente utilizada como base para diversos tipos de análises, incluindo avaliações do impacto de mudanças climáticas na distribuição das espécies e estabelecimento de estratégias de conservação. Essa metodologia possibilita a predição da distribuição geográfica potencial com base nos requerimentos ecológicos dos organismos, extrapolando para áreas desconhecidas a partir de pontos conhecidos. Existe uma grande variedade de métodos que diferem quanto à sua habilidade de sintetizar relações significativas entre a ocorrência das espécies e as variáveis ambientais preditivas adotadas. Essas diferenças se devem a uma série de fatores que influenciam o desempenho desses modelos, como por exemplo, as características da espécie, o tipo e quantidade de dados disponíveis e a escala das análises. Neste trabalho, adotamos a onça-pintada como espécie modelo para a avaliação de onze métodos de SDM. Foram analisados os efeitos da autocorrelação espacial entre pontos de presença na performance dos modelos, e avaliada a relação entre estimativas de adequabilidade climática obtidas por esses métodos e dados de densidade populacional de onça-pintada. Os resultados obtidos serviram como base para a avaliação de aspectos da conservação da espécie, incluindo análises de como mudanças climáticas globais e do uso do solo afetarão a sua distribuição e avaliação da eficiência do sistema de áreas protegidas em manter áreas adequadas para a ocorrência da espécie no futuro. Foi demonstrado que dependendo do método, a quantidade de dados da espécie pode influenciar mais os resultados do que a própria autocorrelação espacial entre os pontos de presença, e que a relação positiva esperada entre a adequabilidade climática e densidade populacional foi encontrada para apenas quatro dos métodos, mas sempre com fraco ajuste dos dados. De acordo com as análises, as áreas protegidas apresentam maior adequabilidade do que o esperado se elas fossem aleatoriamente selecionadas, e a eficiência dessas não será comprometida no futuro em relação à manutenção dessa adequabilidade. Em termos de predições futuras, a principal conclusão é que algumas das regiões que devem passar por um incremento da adequabilidade climática para a onça-pintada no futuro serão convertidas de ambientes naturais para agricultura ou pastagem, demonstrando que as oportunidades para ações efetivas de conservação da onça-pintada estão a cada dia se tornando mais restritas, sendo urgente a necessidade de estratégias pró-ativas de conservação da espécie. Recently, Species Distribution Modelling (SDM) has been widely used as base for several types of analyses, including evaluations of climate changing impact on species distribution and conservation strategies settlement. This methodology enables the prediction of potential geographic distribution based on species ecological requirements, extrapolating data from known occurrences to unknown areas. There is a wide variety of methods which presents different capabilities to synthesize the significant relationships between species data and the environmental variables used as preditors. These variations are consequences of a series of factors that influence model s performance, such as species characteristics, the kind and quantity of data available, and the scale of the analyses. In this study we adopted the jaguar as a model to evaluate eleven SDM. It was evaluated the spatial autocorrelation effects between presence records on model s performance, and the relationship between environmental suitability obtained through these methods and jaguar population density. The obtained results were used as a basis for the evaluation of jaguar conservation topics, including analyses of how global climate changing and land use predictions will affect its distribution and evaluation of protected areas system in maintaining suitable areas for species occurrence in the future. It was demonstrated that depending on the model applied, the species data amount can be more influential than the spatial autocorrelation between presence points, and that the expected positive relationship between model-based suitability estimate and jaguar density was found only for four SDM, but always with a low coefficient of determination showing a weak data fitness. The analyses also showed that suitability values inside protected areas are greater than expected by null model, and this difference tend to increase with the global climate change scenario evaluated, demonstrating that it is not expected that environmental suitable areas for jaguars will shift out from the existing protected areas. Considering future predictions, the main conclusion is that some regions which must go through an environmental suitability increase for jaguar occurrence in the future will be converted from natural vegetation to agricultural land, indicating that the opportunities for jaguar s effective conservation actions are daily becoming more restricted, in such a way that the calling for a proactive conservation approach is urgent.

Tese de mestrado em Biologia da Conservação, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2020 Submitted by Cristina Manessiez (camanessiez@fc.ul.pt) on 2021-05-19T14:20:59Z No. of bitstreams: 1 ulfc126276_tm_Vasco_Valdez.pdf: 2868754 bytes, checksum: 5cff09efcdb530bb012ac4f010764614 (MD5) Made available in DSpace on 2021-05-19T14:21:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ulfc126276_tm_Vasco_Valdez.pdf: 2868754 bytes, checksum: 5cff09efcdb530bb012ac4f010764614 (MD5) Previous issue date: 2020