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Functional diversity is an emergent approach in ecology that has been applied globally to better understand the relationships between organisms and the environment. However, assessing the functional diversity of freshwater fish is a challenge for scientists. Aiming to summarize the evolution of scientific knowledge on fish functional diversity, we performed a systematic review of the literature published from 1945 to 2021 using the Web of Science. Based on the 101 articles reviewed, we found that publications about functional diversity of fishes have increased over time, mainly in Neotropical, Indomalayan and Palearctic regions. Most studies were conducted in lotic ecosystems, especially to assess environmental impacts such as biological invasions and land use. Functional diversity has been assessed mainly by morphological traits that reflect feeding and locomotion dimensions. Functional richness was the most common index used in the studies. Our findings suggest that political neglect and lack of investments may hamper the research development in several places. The missing information about the functional traits of many species may limit the use of the functional approach. We also highlight the need for the incorporation of functional diversity in conservation programs once functional diversity is a key facet of biodiversity to maintain freshwater ecosystem functioning. Resumo A diversidade funcional tem sido avaliada principalmente através de traços funcionais morfológicos que refletem as dimensões da alimentação e locomoção. A Riqueza Funcional foi a métrica mais comumente usada nos estudos. Esses resultados sugerem que a negligência política e a falta de investimentos podem dificultar o desenvolvimento de pesquisas em diversas regiões. A falta de informações sobre os traços funcionais de muitas espécies limita o uso da abordagem funcional. Destaca-se também a necessidade de incorporar a diversidade funcional em programas de conservação, uma vez que a diversidade funcional é uma faceta chave da biodiversidade para manter o funcionamento dos ecossistemas de água doce.

The use of multimetric indices (MMIs) to assess ecological conditions in aquatic environments has been applied globally. These indices are practical tools that incorporate various biotic metrics at different levels of biological organization. However, criticism has been directed to the use of MMIs, especially regarding the methodological criteria applied in the process such as related to metric selection and scoring and identification of reference conditions that consider all sources of ecological integrity disturbance. A review of the scientific literature was carried out to evaluate processes of creation and validation of MMIs worldwide. The criteria used by scientists to identify reference conditions, metric selection and scoring, the main metrics globally used in MMIs, and the challenges in applying these indices were verified. It was identified whether nonnative species have been considered as a source of degradation of ecological integrity in the MMIs application. The results indicated that there are no common criteria for determining reference conditions, for metric selection and scoring, which makes it difficult to compare different programs and regions, and to develop or improve future MMIs. The results showed that metrics related to species richness were most frequently used in MMIs applied worldwide, thus, it represents a consistent response pattern in the assessment of ecological conditions. The results also indicate that differentiating natural variability from anthropogenic impacts was evidenced as the major challenge in the MMIs creation and application. The review of the scientific literature indicated that biological invasions are neglected in ecological integrity assessments, as nonnative species are rarely considered as a disturbing factor in identifying reference conditions and species origin metrics are not widely used in MMIs. The results presented in this review may promote the advancement and improvement of MMIs as bioassessment tools. CNPq; Fundação Araucária O uso de índices multimétricos (MMIs) para avaliação das condições ecológicas em ambientes aquáticos tem sido aplicado globalmente. Estes índices são ferramentas práticas que incorporam várias métricas bióticas em diferentes níveis de organização biológica. No entanto, críticas têm sido endereçadas ao uso de MMIs, especialmente em relação aos critérios metodológicos empregados no processo, como a seleção e pontuação de métricas e identificação de condições de referência que considerem todas as fontes de perturbação da integridade ecológica. Efetuou-se uma revisão de literatura científica a fim de avaliar processos de criação e validação de MMIs em todo o mundo. Verificou-se os critérios usados pelos cientistas para identificação de condições de referência, seleção e pontuação de métricas, as principais métricas usadas globalmente nos MMIs e os desafios na aplicação desses índices. Foi verificado se espécies não nativas têm sido consideradas como fonte de degradação da integridade ecológica na aplicação de MMIs. Os resultados obtidos indicaram que não existem critérios comuns para determinação das condições de referência e seleção e pontuação de métricas, o que dificulta a avaliação comparável entre diferentes programas e regiões e desenvolvimento ou aprimoramento de futuros MMIs. Os resultados mostraram que as métricas de riqueza de espécies foram as mais frequentemente usadas nos MMIs aplicados em todo o mundo, representando, assim, um padrão de resposta consistente na avaliação das condições ecológicas. Os resultados obtidos também sugerem que diferenciar a variabilidade natural dos impactos antropogênicos foi evidenciado como o maior desafio na criação e aplicação de MMIs. A revisão da literatura científica indicou que invasões biológicas são negligenciadas em avaliações de integridade ecológica, pois espécies não nativas são raramente consideradas como fator de perturbação na identificação de condições de referência e métricas de origem das espécies não são amplamente empregadas nos MMIs. Os resultados apresentados nessa revisão podem promover o avanço e aprimoramento dos MMIs como ferramentas de bioavaliação. 92 f. : il. (algumas color.).

Made available in DSpace on 2017-07-10T14:38:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Renata.pdf: 1386030 bytes, checksum: 535c46b1abd87bc9822da8e752d70575 (MD5) Previous issue date: 2012-08-10 The identification of minimally impacted sites and the selection of metrics for assessing the effects of human activities on aquatic environments has been a key issue in the management of these ecosystems. This paper presents a practical and easy method to identify reference sites and selection of the most significant metrics that reflect the general attributes of the assemblies, altered by human impacts. For this we evaluated the biotic integrity in some neotropical streams, located in Paraná state, Brazil, through the benthic macroinvertebrates and fish. The identification of reference sites was based on the physical and chemical quality of the habitat, and the physical and chemical variables summarized by principal component analysis, and submitted to cluster analysis to identify the reference sites. Sixteen metrics were calculated, which were submitted to a discriminant analysis to select the most significant metrics. The principal component analysis and cluster analysis showed that the reference sites were selected according to composition ande physical quality of the sediment. These sites were positively correlated with larger particles such as pebbles and negatively associated with smaller particles. The discriminant analysis showed that few metrics are sufficient to identify changes in the assemblies by human activities and that assemblies respond differently to environmental changes. In the pooled analysis of the assemblies the metrics selected for macroinvertebrate were different than metrics selected in the analysis performed solely for that assembly, in the pooled analysis were selected metrics abundance, percentage of tolerant and percentage of shredders, whereas in exclusive analysis were selected metrics richness and percentage of tolerant. Greater richness of macroinvertebrates were observed at pristine sites, while the percentage of tolerance increased with the gradient of impact. On the other hand, for the fish assemblage were selected metrics of richness, diversity and percentage of omnivores. Greatest richness were observed in moderately impacted sites, while higher values of diversity and percentage of omnivores were observed in reference sites. The analysis of the metrics of the two assemblages provided a more robust evaluation the sites categorized according to a gradient of impact, than the separate evaluation of the assemblages. However, the benthic macroinvertebrates assemblage was equally effective to confirm the reference sites. The procedure presented in this paper can easily assist managers in selecting effective methods for protecting and restoring stream ecosystems A identificação de locais minimamente impactados e a seleção de métricas para a avaliação dos efeitos das atividades humanas sobre os ambientes aquáticos tem sido uma questão chave na gestão desses ecossistemas. Este trabalho apresenta um método protocolo para a identificação de locais de referência e seleção de métricas mais significativas, que refletem os atributos gerais das assembleias, alteradas pelos impactos humanos. Para isso foi avaliada a integridade biótica em alguns riachos neotropicais, localizados no estado do Paraná, Brasil, através da fauna de macroinvertebrados bentônicos e peixes. A identificação dos locais de referência foi realizada com base na qualidade física e química do habitat, sendo as variáveis físicas e químicas sumarizadas pela análise de componentes principais e submetidas à análise de agrupamento para a identificação dos locais de referência. Foram calculadas dezesseis métricas, as quais foram submetidas a uma análise discriminante para a seleção das métricas mais significativas. A análise de componentes principais e a análise de agrupamento revelaram que os locais de referência foram selecionados de acordo com a composição e qualidade física do sedimento. Esses locais foram correlacionados positivamente com partículas maiores, como seixos e, negativamente, com partículas menores. A análise discriminante demonstrou que poucas métricas são suficientes para identificar alterações nas assembleias decorrentes de atividades humanas e que as assembleias respondem de maneira distinta às alterações ambientais. Na análise conjunta das assembleias as métricas selecionadas para macroinvertebrados foram diferentes das métricas selecionadas na análise realizada para essa assembleia exclusivamente, na análise conjunta foram selecionadas as métricas de abundância, percentagem de tolerantes e percentagem de fragmentadores, enquanto que na análise exclusiva foram selecionadas as métricas de riqueza e percentagem de tolerantes. Maiores valores de riqueza de macroinvertebrados foram observados em locais prístinos, enquanto que a percentagem de tolerantes aumentou de acordo com o gradiente de impacto. Por outro lado, para a ictiofauna foram selecionadas as métricas de riqueza, diversidade e percentagem de onívoros. Maiores valores de riqueza foram observados nos locais moderadamente impactados, enquanto que maiores valores de diversidade e percentagem de onívoros foram observados nos locais de referência. A análise das métricas das duas assembleias proporcionou uma avaliação mais robusta dos locais categorizados, segundo um gradiente de impacto, do que a avaliação isolada das assembleias. Entretanto, a assembleia de macroinvertebrados bentônicos foi igualmente eficiente para confirmar os locais de referência. O procedimento apresentado neste trabalho poderá facilmente auxiliar os gestores na seleção de métodos eficazes para a proteção e restauração de ecossistemas lóticos

Ecological studies in all environments of the world the effects of non-native species in various parts of the world are discussed. Regarding the invasion of these environments, we highlight the Phylum Sanitary, especially the ecological Mollusa, for presenting numerous gastronomic classes, with many species with potential, which can lead to as many sanitary, as well as sanitary and graves, in places of invasion. Know the invasive species that are reported in their scientific distribution, in this case introduction and the main ones are reported, is of fundamental importance. Knowing the risk of introducing an invasive species, and its impacts on the invaded places, it is necessary to find ways of prevention. A precious tool of meaning is an invasion of the invasive potential of one, thus generating a risk that indicates the suitability of the habitat or probability of occurrence based on the environmental conditions of the native area and the area in which the species may become invasive. . In this way, the adequacy of the invasive Melanoides tuberculata against a native species by Biomphalaria glabra, which is also a species with potential to cause toilets, is of fundamental importance, to predict possible invasion sites, and if the species are competing for the same ecological niches. Thus, the present work is subdivided into two works that address issues such as: a systematic of scientific articles about invasive freshwater gastropods. The second work will address the modeling of the current and future potential distribution of two problematic gastropod species in South America. CAPES Estudos ecológicos em ambientes aquáticos continentais têm discutido com amplitude o efeito das espécies não nativas em várias partes do mundo. Em relação à invasão destes ambientes, destacamos o Filo Mollusca, principalmente a classe Gastropoda, por apresentar inúmeras espécies, sendo muitas destas espécies com potencial invasor, que podem levar a prejuízos tanto ecológicos, quanto econômicos e sanitários graves, em locais de invasão. Neste caso, conhecer as principais espécies invasoras que são reportadas em artigos científicos, entender sua distribuição global, seus meios de introdução e os principais danos causados, é de fundamental importância. Sabendo do risco de introdução de uma espécie invasora, e seus impactos nos locais invadidos, faz-se necessário estudos de formas de prevenção. Uma ferramenta valiosa nesse sentido é a inferência do potencial invasor de uma espécie, gerando assim um mapa de risco que indique a adequabilidade do habitat ou probabilidade de ocorrência com base nas condições ambientais da área nativa e da área em que a espécie pode vir a se tornar invasora. Deste modo, verificar adequabilidade da espécie invasora Melanoides tuberculata frente a uma espécie nativa Biomphalaria glabrata, que também é uma espécie com potencial causador de prejuízos sanitários, é de fundamental importância, para prevermos os possíveis locais de invasão, e se as espécies estão competindo pelos mesmos nichos ecológicos. Deste modo, foi efetuado uma revisão sistemática de artigos científicos a respeito de gastrópodes invasores de água doce. Em um segundo momento foi efetuado uma modelagem da distribuição potencial atual e futura de duas espécies de gastrópodes problemáticas na América do Sul. 72 f. : il. (algumas color.).

Species are exposed to natural climate change throughout their evolutionary history. However, anomalous global warming and resulting variations in rainfall patterns affect survival, alter the distribution of organisms and the network of species interactions. The aim of this thesis was to find larger-scale (basin and biome level) patterns for the possible effects of climate change on the distribution of South American freshwater ostracods through ensemble analysis of several species-distribution modelling algorithms. Here, climate change was based on two assumptions of increasing carbon emissions, the moderate-optimistic (RCP 4.5) and pessimistic (RCP 8.5) scenarios of four climate models (AOGCMs), from 2050 and 2080. In the first approach, projections of changes in ostracod species richness and composition were presented, and conservation status of 61 species from 13 river basins in the Southern Cone. In the second approach, the geographical pattern of a symbiotic interspecific interaction of commensalism type was evaluated through the climatic suitability of Elpidium (Ostracoda) and tank bromeliads of the Atlantic Forest, and the availability of habitat for Elpidium (presence of tank bromeliads) in the future. For both approaches, climate change directly influenced the decrease in future distribution areas of ostracods. The results of the first approach showed a decrease in ostracod richness in the Southern Cone basins of South America, and different species compositions in 2050 and 2080, in both the moderate-optimistic and pessimistic scenarios. The decrease in the ranges of ostracods will change the conservation status of several species to “potentially threatened”. Elpidium ranges will be more limited in the future, and there will be less habitat availability, i.e. fewer tank bromeliad species for interaction. In general, precipitation and temperature regimes are synchronized with phenological life-history events of the species, which determine the direction of dispersal to the environmental set of optimal survival conditions in the future. Our results contribute to the inclusion of ostracods (and other invertebrates) in conservation plans for their habitats on larger geographical scales. CAPES; PELD; CNPq; PROEX/CAPES; Fundação Araucária-projeto SISBIOTA (MCT/CNPq/MEC/CAPES/FNDCT) Espécies estão expostas às mudanças climáticas naturais ao longo de sua história evolutiva, entretanto o aquecimento global anômalo e as variações resultantes nos padrões pluviométricos afetam a sobrevivência, alteram a distribuição dos organismos e a rede de interações das espécies. O objetivo desta tese foi encontrar padrões em maior escala (nível de bacia e bioma) dos possíveis efeitos da mudança climática sobre a distribuição de ostrácodes de água doce da América do Sul, através de análise conjunta de diversos algoritmos de modelagem de distribuição de espécies. A mudança climática foi baseada em duas hipóteses de aumento das emissões de carbono, os cenários moderado-otimista (RCP 4.5) e pessimista (RCP 8.5) de quatro modelos climáticos (AOGCMs) de 2050 e 2080. Na primeira abordagem foram apresentadas projeções de mudanças na riqueza e composição de espécies de ostrácodes e status de conservação de 61 espécies de treze bacias hidrográficas no Cone Sul. Na segunda abordagem foi avaliado o padrão geográfico de uma interação interespecífica simbiótica do tipo comensalismo através da adequabilidade climática de Elpidium (Ostracoda) e bromélias tanque da Mata Atlântica, além da disponibilidade de habitat para o Elpidium (presença de bromélias tanque) no futuro. Para ambas as abordagens, a mudança climática influenciou diretamente a diminuição das áreas de distribuição dos ostrácodes no futuro. Os resultados da primeira abordagem mostraram uma diminuição da riqueza de ostrácodes nas bacias do Cone Sul da América do Sul, e diferentes composições de espécies em 2050 e 2080, em ambos os cenários moderado-otimista e pessimista. A diminuição nas áreas de distribuição de ostrácodes alterará o status de conservação de diversas espécies para potencialmente ameaçadas. As áreas de ocorrência de Elpidium serão mais limitadas em tempos futuros e haverá menor disponibilidade de habitat, ou seja, menos espécies de bromélias tanque para interação. Em geral, os regimes de precipitação e temperatura são sincronizados com eventos fenológicos de história de vida das espécies, os quais determinam a direção da dispersão para o conjunto ambiental das condições ideais de sobrevivência no futuro. Os resultados contribuem como subsídio para incluir ostrácodes (e outros invertebrados) em planos de conservação de seus habitats em escalas geográficas mais amplas. 124 f. : il. (color.).

The success of biological invasions depends on overcoming environmental filters. After the filters are transposed and subsequently established, invasive species can reach high densities and cause impacts, such as loss of biodiversity and damage to the functioning of ecosystems. The golden mussel (Limnoperna fortunei) is an invasive bivalve in South America and presents high densities in invaded environments. It has a planktonic larval stage, divided into five stages, and an encrusting adult. The larval stage is considered the main propagule of the species. It is known that abiotic factors act differently on larval stages, as these present morphological and physiological differences. Some works shown the ability of L. fortunei to select groups and functional traits of phytoplankton species, but these studies are experimental and with adult representatives. Considering that larvae are the main propagule of the species, therefore, abiotic filters act primarily on them, we sought to (i) evaluate the population structure of L. fortunei larvae and its relationship with environmental factors in lotic environments in the floodplain of the Upper Paraná River. In addition, considering that larvae can reach high density values, we also sought to (ii) identify the potential impacts of high larval densities on the taxonomic and functional diversity of phytoplankton, and their effects on ecosystem functioning. The results showed differences in the age pyramid between the evaluated environments, and found that most environmental filters act on the early larval stages. Among these filters, turbidity stands out. We also identified a negative effect of L. fortunei larval density on the functional and taxonomic diversity of the phytoplankton community. The effects of larval density on these facets of phytoplankton diversity resulted in indirect negative effects on the biomass stock of the community of these producers. It's expected that knowledge about the filters that control larval densities of L. fortunei can contribute to the control and management of the species, in order to avoid major impacts on the phytoplankton, and consequently, on the environment. CAPES; CNPq O sucesso das invasões biológicas depende da superação filtros ambientais. Após a transposição dos filtros e consequente estabelecimento, as espécies invasoras podem atingir altas densidades e ocasionar impactos, como perda de biodiversidade e prejuízos ao funcionamento dos ecossistemas. O mexilhão-dourado (Limnoperna fortunei) é um bivalve invasor na América do Sul e apresenta elevadas densidades nos ambientes invadidos. Apresenta fase larval planctônica, dividida em cinco estágios, e adulta incrustante. A fase larval é considerada o principal propágulo da espécie. É sabido que os fatores abióticos atuam diferentemente sobre os estágios larvais, dado que estes apresentam diferenças morfológicas e fisiológicas. Alguns trabalhos evidenciaram a capacidade de L. fortunei em selecionar grupos e traços funcionais das espécies de fitoplâncton, porém esses estudos são experimentais e com representantes adultos. Considerando que as larvas são o principal propágulo da espécie, logo, os filtros abióticos agem primariamente sobre elas e buscou-se (i) avaliar a estruturação populacional das larvas de L. fortunei e sua relação com os fatores ambientais em ambientes lóticos da planície de inundação do alto rio Paraná. Ainda, considerando que as larvas podem atingir elevados valores de densidade também buscou-se (ii) identificar os potenciais impactos das altas densidades larvais sobre a diversidade taxonômica e funcional de fitoplâncton, e seus reflexos sobre o funcionamento ecossitêmico. Os resultados evidenciaram diferenças na pirâmide etária entre os ambientes avaliados, e constatou-se que a maioria dos filtros ambientais age sobre os estágios larvais iniciais. Dentre esses filtros, destaca-se a turbidez. Também identificou-se o efeito negativo da densidade larval de L. fortunei sobre a diversidade funcional e taxonômica da comunidade de fitoplâncton. Os efeitos da densidade larval sobre essas facetas da diversidade do fitoplâncton resultaram em efeitos negativos indiretos sobre o estoque de biomassa da comunidade desses produtores. Espera-se que o conhecimento sobre os filtros que controlam as densidades larvais de L. fortunei possa contribuir para o controle e manejo da espécie, a fim de evitar maiores impactos sobre o fitoplancton, e consequentemente, sobre o ambiente. 75 f. : il. (color.).