Functional diversity: a review on freshwater fish research

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.

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.

Ecomorphology and functional diversity of generalist and specialist bird assemblages in Amazonian whitesand ecosystem habitat patches / Ecomorfologia e diversidade funcional de assembleias de aves generalistas e especialistas em manchas de habitat de ecossistema de areia branca na Amazônia

Birds that inhabit white-sand ecosystems (WSE) in the Amazon are adapted to habitats distributed as isolated patches. These environments occur in sandy soils that are extremely poor in nutrients, have low floristic diversity and support bird assemblages restricted to WSE. We investigated whether bird species specialized in WSE have morphological or ecological traits that distinguish them from generalist birds that share the same habitat but are not restricted to WSE. We collected morphological and ecological data from 22 specialist and 102 generalist bird species from WSE and described their ecomorphological diversity using multivariate analyses and measures of functional diversity. Understory insectivorous species that move alone or in pairs, were the group with the most species among specialist birds from WSE. In contrast, canopy frugivorous species that form mono- or heterospecific groups were more frequent among generalist species. Specialist and generalist birds overlapped extensively in ecomorphological space, with specialists occupying a narrower space compared to generalists. Functional diversity, however, was not different between specialist and generalist species when controlling for the number of species within the communities. Further studies comparing the ecomorphological diversity of bird assemblages of other environments in the Amazon may highlight the ecological pressures leading to the functional diversity of specialist species in WSE observed in this study.(AU)

As aves que habitam os ecossistemas de areia branca (EAB) na Amazônia estão adaptadas a habitats distribuídos em manchas isoladas. Esses ambientes ocorrem em solos arenosos extremamente pobres em nutrientes, possuem baixa diversidade florística e suportam assembleias de aves restritas a EAB. Investigamos se espécies de aves especializadas em EAB possuem características morfológicas ou ecológicas que as distinguem de aves generalistas que compartilham o mesmo habitat, mas não estão restritas a EAB. Coletamos dados morfológicos e ecológicos de 22 espécies de aves especialistas e 102 generalistas de EAB, e descrevemos sua diversidade ecomorfológica usando análises multivariadas e medidas de diversidade funcional. Espécies insetívoras do sub-bosque que se movem solitárias ou em pares foram o grupo com maior número de espécies dentro das aves especialistas da EAB. Em contraste, espécies frugívoras de dossel que formam grupos mono ou heteroespecíficos foram mais frequentes entre as espécies generalistas. Aves especialistas e generalistas sobrepuseram-se extensivamente no espaço ecomorfológico, com especialistas ocupando um espaço mais estreito em comparação com generalistas. A diversidade funcional, no entanto, não foi diferente entre espécies especialistas e generalistas ao controlar o número de espécies dentro das comunidades. Estudos futuros comparando a diversidade ecomorfológica de assembleias de aves de outros ambientes na Amazônia podem destacar as pressões ecológicas que levam à diversidade funcional de espécies especialistas em EAB observadas neste estudo.(AU)

Arthropod fauna on the abaxial and adaxial surfaces of Acacia mangium (Fabaceae) leaves

Abstract Acacia mangium (Willd., 1806) (Fabales: Fabaceae) is a fast growing, rustic, pioneer species, with potential to fix nitrogen, and for programs to recover degraded areas. The objective was to evaluate the distribution and the functional diversity of interactions and the K-dominance of arthropod groups on A. mangium saplings. The number of individuals of eleven species of phytophagous insects, three bee species, and fourteen natural enemy species were highest on the adaxial leaf surface of this plant. Abundance, diversity and species richness of phytophagous insects and natural enemies, and abundance and species richness of pollinators were highest on the adaxial A. mangium leaf surface. The distribution of five species of sap-sucking hemipterans and six of protocooperating ants (Hymenoptera), with positive interaction between these groups, and three bee species (Hymenoptera) were aggregated on leaves of A. mangium saplings. Aethalion reticulatum (L.) (Hemiptera: Aethalionidae) and Bemisia sp. (Hemiptera: Aleyrodidae); Brachymyrmex sp. and Camponotus sp. (Hymenoptera: Formicidae); and Trigona spinipes Fabricius (Hymenoptera: Apidae) were the most dominant phytophagous insects, natural enemies, and pollinators, respectively, on A. mangium leaves. Knowledge of preferred leaf surfaces could help integrated pest management programs.

Resumo Acacia mangium (Willd., 1806) (Fabales: Fabaceae) é uma planta pioneira com rápido crescimento, rusticidade, potencial nitrificador e importante em programas de recuperação de áreas degradadas. O objetivo foi avaliar a distribuição e a diversidade funcional das interações e a dominância-K de grupos de artrópodes em árvores jovens de A. mangium. Os números de indivíduos de onze espécies de insetos fitófagos, três de abelhas e quatorze de inimigos naturais foram maiores na superfície adaxial de folhas dessa planta. A abundância, diversidade e riqueza de espécies de insetos fitófagos e inimigos naturais, e a abundância e riqueza de espécies de polinizadores foram maiores na face adaxial de folhas de A. mangium. A distribuição de cinco espécies de hemípteros sugadores de seiva e seis de formigas protocooperantes (Hymenoptera), com interação positiva entre esses grupos, e três de abelhas (Hymenoptera) foi agregada em folhas de plantas jovens de A. mangium. Aethalion reticulatum (L.) (Hemiptera: Aethalionidae) e Bemisia sp. (Hemiptera: Aleyrodidae); Brachymyrmex sp. e Camponotus sp. (Hymenoptera: Formicidae); e Trigona spinipes Fabricius (Hymenoptera: Apidae) foram os insetos fitófagos, inimigos naturais e polinizadores mais dominantes, respectivamente, em folhas de A. mangium. A definição da superfície foliar preferida pode auxiliar programas de manejo integrado de pragas.

Evaluating tree survival and modeling initial growth for Atlantic Forest restoration / Avaliação da sobrevivência e modelagem do desenvolvimento inicial de árvores para restauração da Mata Atlântica

ABSTRACT: Ecological restoration has become an important complementary practice to protect natural resources and preserve biodiversity. However, native species may be used in restoration programs in ways that do not optimize their performance. This research evaluated the survival and to model the initial growth of 15 native tree species planted in "filling" and "diversity" lines in the post-planting phase of a restoration experiment in the subtropics of the Brazilian Atlantic Forest. We measured survival rate (%) one year after planting and collar diameter (mm), total height (m), crown projection area (m²) and crown volume (m³) in the first 48 months after planting. Growth modeling for each variable and species was based on the non-linear mathematical Logistic, Gompertz, and Chapman-Richards models. Model selection for each variable/species was supported by the Akaike Information Criterion, standard error of the estimate, and coefficient of determination. The highest survival rates were reported for Cordia americana, Gochnatia polymorpha, Inga uruguensis, Peltophorum dubium, Prunus sellowii e Zanthoxylum rhoifolium (91.7%) and for Solanum mauritianum (90.3%). The species with faster growth were, by increasing order, Mimosa scabrella, Trema micrantha, Solanum mauritianum and Croton urucurana. With a better understanding of the initial developmental potential of tree species, it is possible to increase the species and functional diversity of the filling group. There was no single model capable of describing the variables analyzed and different models were needed to describe different characteristics and species.

RESUMO: A restauração ecológica tornou-se uma importante atividade complementar para proteger os recursos naturais e conservar a biodiversidade. No entanto, as espécies nativas podem estar a ser utilizadas em programas de restauração de formas que não otimizam as suas características. O objetivo deste trabalho foi avaliar a sobrevivência e modelar o desenvolvimento inicial de 15 espécies arbóreas nativas plantadas em linhas de "preenchimento" e "diversidade" na fase de pós-plantio numa experiência de restauração nos subtrópicos da Mata Atlântica Brasileira. Avaliou-se a taxa de sobrevivência (%) um ano após o plantio e o diâmetro do colo (mm), a altura total (m), a área de projeção de copa (m²) e o volume de copa (m³) nos primeiros 48 meses após o plantio. A modelagem de crescimento para cada variável e espécie foi baseada nos modelos matemáticos não lineares: Logístico, Gompertz e Chapman-Richards. A seleção do modelo para cada variável/espécie teve como base o Critério de Informação de Akaike, erro padrão da estimativa e coeficiente de determinação. Os percentuais de sobrevivência mais altos foram para Cordia americana, Gochnatia polymorpha, Inga uruguensis, Peltophorum dubium, Prunus sellowii e Zanthoxylum rhoifolium (91,7%) e para Solanum mauritianum (90,3%). As espécies de crescimento mais rápido, por ordem crescente, foram: Mimosa scabrella, Trema micrantha, Solanum mauritianum e Croton urucurana. Com o conhecimento do potencial de desenvolvimento inicial das espécies, é possível aumentar a diversidade de espécies e funcional do grupo de preenchimento. Não houve um modelo único capaz de descrever todas as variáveis de desenvolvimento analisadas. Foram necessários diferentes modelos para descrever as diferentes características e as diferentes espécies.

Fish functional trophic groups in headwater karst streams from the Upper Paraguay River basin

Data obtained by direct observation of organisms in their natural habitats can provide valuable contributions regarding intra- and inter-specific interactions, as well as spatial distribution and trophic relationships. However, relatively few such data are available for the Neotropical ichthyofauna relative to the great species diversity of this region. We present data on the ichthyofauna in karst environments of the Serra da Bodoquena, Upper Paraguay River basin regarding their categorization into functional trophic groups. We used direct observations that focused on the most frequent feeding tactics and their spatial (vertical and horizontal) distribution in the channel. We observed 83 fish species in 17 functional trophic groups. The greatest species richness was concentrated in the Characidae and Loricariidae in the categories Diurnal Backwater Drift Feeders and Grazers, respectively. Regarding horizontal depth stratification, we found a positive relationship between the association of small fish with the shallow marginal habitats. This work represents a contribution to a region known for its high tourist potential and to the important diversity of the entire ichthyofauna of the Upper Paraguay basin region that requires proper conservation strategies for sustaining these species.(AU)

Dados obtidos pela observação direta dos organismos em seus hábitats naturais podem fornecer valiosas contribuições com relação a interações intra e inter-específicas, além de distribuição espacial e relações tróficas. Entretanto, relativamente poucos dados estão disponíveis no que diz respeito à ictiofauna neotropical dada à grande diversidade dessa região. Apresentamos dados sobre a ictiofauna em ambientes cársticos da Serra da Bodoquena, bacia do alto rio Paraguai e a categorização das mesmas em grupos tróficos funcionais baseada em observações diretas relacionadas às táticas alimentares mais frequentes e à sua distribuição espacial (vertical e horizontal) no canal. Assim sendo, observamos 83 espécies de peixes alocadas em 17 grupos tróficos funcionais. A maior riqueza de espécies concentrou-se nas famílias Characidae e Loricariidae, abrangendo as categorias Catadores Diurnos de Itens Arrastados pela Corrente e Pastadores, respectivamente. Com relação à estratificação horizontal, encontramos a relação positiva entre a associação de peixes de pequeno porte com relação aos hábitats marginais. Esse trabalho representa uma contribuição a uma região conhecida pelo seu alto potencial turístico e à importante diversidade da ictiofauna da região da bacia do alto Paraguai que requer estratégias de conservação adequadas para sustentar essas espécies.(AU)

Arthropod fauna on the abaxial and adaxial surfaces of Acacia mangium (Fabaceae) leaves / Fauna de artrópodes nas superfícies abaxial e adaxial de folhas de Acacia mangium (Fabaceae)

Acacia mangium (Willd., 1806) (Fabales: Fabaceae) is a fast growing, rustic, pioneer species, with potential to fix nitrogen, and for programs to recover degraded areas. The objective was to evaluate the distribution and the functional diversity of interactions and the K-dominance of arthropod groups on A. mangium saplings. The number of individuals of eleven species of phytophagous insects, three bee species, and fourteen natural enemy species were highest on the adaxial leaf surface of this plant. Abundance, diversity and species richness of phytophagous insects and natural enemies, and abundance and species richness of pollinators were highest on the adaxial A. mangium leaf surface. The distribution of five species of sap-sucking hemipterans and six of protocooperating ants (Hymenoptera), with positive interaction between these groups, and three bee species (Hymenoptera) were aggregated on leaves of A. mangium saplings. Aethalion reticulatum (L.) (Hemiptera: Aethalionidae) and Bemisia sp. (Hemiptera: Aleyrodidae); Brachymyrmex sp. and Camponotus sp. (Hymenoptera: Formicidae); and Trigona spinipes Fabricius (Hymenoptera: Apidae) were the most dominant phytophagous insects, natural enemies, and pollinators, respectively, on A. mangium leaves. Knowledge of preferred leaf surfaces could help integrated pest management programs.

Acacia mangium (Willd., 1806) (Fabales: Fabaceae) é uma planta pioneira com rápido crescimento, rusticidade, potencial nitrificador e importante em programas de recuperação de áreas degradadas. O objetivo foi avaliar a distribuição e a diversidade funcional das interações e a dominância-K de grupos de artrópodes em árvores jovens de A. mangium. Os números de indivíduos de onze espécies de insetos fitófagos, três de abelhas e quatorze de inimigos naturais foram maiores na superfície adaxial de folhas dessa planta. A abundância, diversidade e riqueza de espécies de insetos fitófagos e inimigos naturais, e a abundância e riqueza de espécies de polinizadores foram maiores na face adaxial de folhas de A. mangium. A distribuição de cinco espécies de hemípteros sugadores de seiva e seis de formigas protocooperantes (Hymenoptera), com interação positiva entre esses grupos, e três de abelhas (Hymenoptera) foi agregada em folhas de plantas jovens de A. mangium. Aethalion reticulatum (L.) (Hemiptera: Aethalionidae) e Bemisia sp. (Hemiptera: Aleyrodidae); Brachymyrmex sp. e Camponotus sp. (Hymenoptera: Formicidae); e Trigona spinipes Fabricius (Hymenoptera: Apidae) foram os insetos fitófagos, inimigos naturais e polinizadores mais dominantes, respectivamente, em folhas de A. mangium. A definição da superfície foliar preferida pode auxiliar programas de manejo integrado de pragas.

Arthropod fauna on the abaxial and adaxial surfaces of Acacia mangium (Fabaceae) leaves / Fauna de artrópodes nas superfícies abaxial e adaxial de folhas de Acacia mangium (Fabaceae)

Abstract Acacia mangium (Willd., 1806) (Fabales: Fabaceae) is a fast growing, rustic, pioneer species, with potential to fix nitrogen, and for programs to recover degraded areas. The objective was to evaluate the distribution and the functional diversity of interactions and the K-dominance of arthropod groups on A. mangium saplings. The number of individuals of eleven species of phytophagous insects, three bee species, and fourteen natural enemy species were highest on the adaxial leaf surface of this plant. Abundance, diversity and species richness of phytophagous insects and natural enemies, and abundance and species richness of pollinators were highest on the adaxial A. mangium leaf surface. The distribution of five species of sap-sucking hemipterans and six of protocooperating ants (Hymenoptera), with positive interaction between these groups, and three bee species (Hymenoptera) were aggregated on leaves of A. mangium saplings. Aethalion reticulatum (L.) (Hemiptera: Aethalionidae) and Bemisia sp. (Hemiptera: Aleyrodidae); Brachymyrmex sp. and Camponotus sp. (Hymenoptera: Formicidae); and Trigona spinipes Fabricius (Hymenoptera: Apidae) were the most dominant phytophagous insects, natural enemies, and pollinators, respectively, on A. mangium leaves. Knowledge of preferred leaf surfaces could help integrated pest management programs.

Resumo Acacia mangium (Willd., 1806) (Fabales: Fabaceae) é uma planta pioneira com rápido crescimento, rusticidade, potencial nitrificador e importante em programas de recuperação de áreas degradadas. O objetivo foi avaliar a distribuição e a diversidade funcional das interações e a dominância-K de grupos de artrópodes em árvores jovens de A. mangium. Os números de indivíduos de onze espécies de insetos fitófagos, três de abelhas e quatorze de inimigos naturais foram maiores na superfície adaxial de folhas dessa planta. A abundância, diversidade e riqueza de espécies de insetos fitófagos e inimigos naturais, e a abundância e riqueza de espécies de polinizadores foram maiores na face adaxial de folhas de A. mangium. A distribuição de cinco espécies de hemípteros sugadores de seiva e seis de formigas protocooperantes (Hymenoptera), com interação positiva entre esses grupos, e três de abelhas (Hymenoptera) foi agregada em folhas de plantas jovens de A. mangium. Aethalion reticulatum (L.) (Hemiptera: Aethalionidae) e Bemisia sp. (Hemiptera: Aleyrodidae); Brachymyrmex sp. e Camponotus sp. (Hymenoptera: Formicidae); e Trigona spinipes Fabricius (Hymenoptera: Apidae) foram os insetos fitófagos, inimigos naturais e polinizadores mais dominantes, respectivamente, em folhas de A. mangium. A definição da superfície foliar preferida pode auxiliar programas de manejo integrado de pragas.

Arthropod fauna on the abaxial and adaxial surfaces of Acacia mangium (Fabaceae) leaves / Fauna de artrópodes nas superfícies abaxial e adaxial de folhas de Acacia mangium (Fabaceae)

Acacia mangium (Willd., 1806) (Fabales: Fabaceae) is a fast growing, rustic, pioneer species, with potential to fix nitrogen, and for programs to recover degraded areas. The objective was to evaluate the distribution and the functional diversity of interactions and the K-dominance of arthropod groups on A. mangium saplings. The number of individuals of eleven species of phytophagous insects, three bee species, and fourteen natural enemy species were highest on the adaxial leaf surface of this plant. Abundance, diversity and species richness of phytophagous insects and natural enemies, and abundance and species richness of pollinators were highest on the adaxial A. mangium leaf surface. The distribution of five species of sap-sucking hemipterans and six of protocooperating ants (Hymenoptera), with positive interaction between these groups, and three bee species (Hymenoptera) were aggregated on leaves of A. mangium saplings. Aethalion reticulatum (L.) (Hemiptera: Aethalionidae) and Bemisia sp. (Hemiptera: Aleyrodidae); Brachymyrmex sp. and Camponotus sp. (Hymenoptera: Formicidae); and Trigona spinipes Fabricius (Hymenoptera: Apidae) were the most dominant phytophagous insects, natural enemies, and pollinators, respectively, on A. mangium leaves. Knowledge of preferred leaf surfaces could help integrated pest management programs.(AU)

Acacia mangium (Willd., 1806) (Fabales: Fabaceae) é uma planta pioneira com rápido crescimento, rusticidade, potencial nitrificador e importante em programas de recuperação de áreas degradadas. O objetivo foi avaliar a distribuição e a diversidade funcional das interações e a dominância-K de grupos de artrópodes em árvores jovens de A. mangium. Os números de indivíduos de onze espécies de insetos fitófagos, três de abelhas e quatorze de inimigos naturais foram maiores na superfície adaxial de folhas dessa planta. A abundância, diversidade e riqueza de espécies de insetos fitófagos e inimigos naturais, e a abundância e riqueza de espécies de polinizadores foram maiores na face adaxial de folhas de A. mangium. A distribuição de cinco espécies de hemípteros sugadores de seiva e seis de formigas protocooperantes (Hymenoptera), com interação positiva entre esses grupos, e três de abelhas (Hymenoptera) foi agregada em folhas de plantas jovens de A. mangium. Aethalion reticulatum (L.) (Hemiptera: Aethalionidae) e Bemisia sp. (Hemiptera: Aleyrodidae); Brachymyrmex sp. e Camponotus sp. (Hymenoptera: Formicidae); e Trigona spinipes Fabricius (Hymenoptera: Apidae) foram os insetos fitófagos, inimigos naturais e polinizadores mais dominantes, respectivamente, em folhas de A. mangium. A definição da superfície foliar preferida pode auxiliar programas de manejo integrado de pragas.(AU)

Length-weight relationship, sex ratio, and diet of three fish species (Actinopterygii: Teleostei) in streams of the Pomba River basin, Paraíba do Sul river drainage, Southeastern Brazil

This study aimed to estimate the parameters of length-weight relationship, sex ratio, and diet of three freshwater fish species that inhabit streams in the Pomba River basin (Rio de Janeiro, Brazil). Fishes were sampled with seine nets (2.0 × 1.20 m, 2 mm mesh size) and dip nets (0.46 × 0.33 m, 2 mm mesh size) from October to December 2018. Measurements were taken for total length (TL - 0.1 cm precision) and total weight (TW - 0.01 g precision). Growth model parameters were estimated. This study provides new length-weight relationship data for Deuterodon intermedius (Eigenmann, 1908), Australoheros paraibae Ottoni & Costa, 2008, and Hypostomus punctatus Valenciennes, 1840. All of them ingested a wide variety of food items, including plant material like algae, animal material such as terrestrial and aquatic insects, and undefined matter such as detritus or mud. The three species showed a higher number of females. Our study provides basic information for functional diversity studies, as well as for future investigations associated with the evaluation of anthropic impacts, either occasional or chronic, on the fish assemblage structure of the Pomba River basin.(AU)

Fire effects on Atlantic Forest sites from a composition, structure and functional perspective / Efeitos do fogo na Mata Atlântica por meio de uma abordagem de composição, estrutura e funcional

Recently, some portions of the Atlantic Forest biome have been suffering an increase in forest fires, possibly changing its vegetation cover, composition, structure and functioning. Understanding these changes is critical to evaluate the present and future response of tropical forests to fire. Thus, the purpose of our study was to evaluate how diversity, structure and functioning of tree communities differed between burned and unburned sites. Two unburned and two burned forest patches were selected for floristic and phytosociological surveys. Then, we calculated species richness, Shannon diversity index, tree density and basal area, Importance Value Index for trees in each site and we assessed community weighted mean of six functional traits (maximum tree height, wood density, leaf length, leaf deciduousness, shade tolerance and dispersal mode). Diversity, species richness, tree density and basal area were similar between sites. We found changes in floristic composition, but did not verified variations in functional traits. Results indicate that recovery may be fast and that pioneer and early secondary species are occupying post burned sites (nine years old). One-time anthropogenic, superficial and low intensity fires might disrupt advanced stages of succession and start again the dynamics of species substitution.

Recentemente, algumas regiões do bioma Mata Atlântica têm sofrido com um aumento de incêndios, possivelmente modificando sua cobertura vegetal, composição, estrutura e funcionalidade. Compreender essas mudanças é imprescindível para avaliar as respostas, no presente e futuro, das florestas tropicais ao fogo. Assim, o objetivo do nosso estudo foi avaliar como a diversidade, estrutura e funcionamento das comunidades arbóreas diferem entre áreas queimadas e não queimadas. Dois fragmentos queimados e dois fragmentos não queimados foram selecionados para os levantamentos florísticos e fitossociológicos. Depois, foram calculadas a riqueza de espécies, o Índice de diversidade de Shannon, densidade da árvore e área basal, Índice de valor de importância para as espécies em cada uma das áreas e avaliamos a média de seis características funcionais (altura máxima da árvore, densidade da madeira, comprimento da folha, deciduidade foliar, tolerância a sombra e síndrome de dispersão). Diversidade, riqueza, densidade e área basal foram similares entre as áreas analisadas. Nós encontramos mudanças na composição florística, mas não foram verificadas variações nas características funcionais. Os resultados indicam que a recuperação pode ser rápida e que espécies pioneiras e secundárias iniciais estão ocupando as áreas queimadas cerca de nove anos depois. Um único incêndio antrópico, superficial e de baixa intensidade, pode interromper estágios avançados de sucessão e iniciar a nova dinâmica de substituição de espécies.

Floristic and functional diversity of ferns and lycophytes at three elevational zones in the eastern slopes of the northern Andes, Ecuador / Diversidad florística y funcional de helechos y licófitos en tres zonas de elevación en la ladera oriental del noreste de los Andes, Ecuador

The northeastern slope of the Andes is an area of high diversity of ferns and lycophytes. In this study we assessed the diversity patterns of ferns and lycophytes in ten 250 m x 2 m plots installed at three elevational zones, from 418 to 3447 m.a.s.l., in the Napo province of Ecuador. Floristic diversity was measured using Hill numbers and by partitioning species diversity. Three functional diversity indices were calculated from a set of five leaf traits and weighted by species abundance: functional richness (FRic), evenness (FEve) and divergence (FDiv). To disentangle functional diversity from species richness, the standardized effect size (SES) of each index was also calculated. We recorded 148 species, Polypodiaceae and Dryopteridaceae being the most representative families. Species richness continuously decreased with elevation. Floristic composition was highly heterogeneous among elevation zones, with total species turnover found between 1500 and 2000 m.a.s.l. SES-FDiv and SES-FEve were higher than the null expectation for plots at mid-elevations, suggesting that deterministic mechanisms, such as biotic or abiotic filters, could explain assemblage composition at these sites. However, SES-FEve, SES-FRic and SES-FDiv did not differ from the null expectations at low and high elevation sites, suggesting the predominance of a stochastic process. By combining floristic and functional diversity, we were able to infer the observed community patterns with the resource-use strategies of fern and lycophytes in a mountain area, an approach that can be used to understand how assemblages might react to changing environmental conditions.(AU)

La vertiente noreste de los Andes del Ecuador tiene alta diversidad de helechos y licófitos. En este estudio describimos patrones de diversidad de estos grupos en diez parcelas de 250 m x 2 m instaladas en tres zonas altitudinales, de 418 a 3447 m.s.n.m., en la provincia de Napo, Ecuador. La diversidad se calculó utilizando los números de Hill y particionando la diversidad de especies. Tres índices de diversidad funcional fueron estimados a partir de cinco atributos de las hojas ponderados por la abundancia de las especies: riqueza (FRic), uniformidad (FEve) y divergencia (FDiv). Para separar la diversidad funcional de la riqueza, se calculó el tamaño del efecto estandarizado (SES) de cada índice. Registramos 148 especies, siendo Polypodiaceae y Dryopteridaceae las familias más representativas. La riqueza disminuyó continuamente en el gradiente altitudinal. La composición de la comunidad tuvo un cambio total de especies entre 1500 y 2000 m.s.n.m. En parcelas intermedias, SES-FDiv y SES-FEve registraron valores más altos de lo esperado por el modelo nulo, lo que sugiere que los mecanismos deterministas, como los filtros bióticos y abióticos, podrían explicar el ensamble en estas comunidades. En parcelas de altitudes bajas y altas los tres índices no difirieron del valor nulo, lo que sugiere que predominan procesos estocásticos. Al combinar composición florística y diversidad funcional, pudimos identificar patrones de diversidad y estrategias de uso de recursos de helechos y licófitos. Este enfoque se puede utilizar para comprender cómo el ensamble de las comunidades es afectado por la variación en las condiciones ambientales.(AU)

Comparative venomic profiles of three spiders of the genus Phoneutria

Abstract Background: Spider venoms induce different physio-pharmacological effects by binding with high affinity on molecular targets, therefore being of biotechnological interest. Some of these toxins, acting on different types of ion channels, have been identified in the venom of spiders of the genus Phoneutria, mainly from P. nigriventer. In spite of the pharmaceutical potential demonstrated by P. nigriventer toxins, there is limited information on molecules from venoms of the same genus, as their toxins remain poorly characterized. Understanding this diversity and clarifying the differences in the mechanisms of action of spider toxins is of great importance for establishing their true biotechnological potential. This prompted us to compare three different venoms of the Phoneutria genus: P. nigriventer (Pn-V), P. eickstedtae (Pe-V) and P. pertyi (Pp-V). Methods: Biochemical and functional comparison of the venoms were carried out by SDS-PAGE, HPLC, mass spectrometry, enzymatic activities and electrophysiological assays (whole-cell patch clamp). Results: The employed approach revealed that all three venoms had an overall similarity in their components, with only minor differences. The presence of a high number of similar proteins was evident, particularly toxins in the mass range of ~6.0 kDa. Hyaluronidase and proteolytic activities were detected in all venoms, in addition to isoforms of the toxins Tx1 and Tx2-6. All Tx1 isoforms blocked Nav1.6 ion currents, with slight differences. Conclusion: Our findings showed that Pn-V, Pe-V and Pp-V are highly similar concerning protein composition and enzymatic activities, containing isoforms of the same toxins sharing high sequence homology, with minor modifications. However, these structural and functional variations are very important for venom diversity. In addition, our findings will contribute to the comprehension of the molecular diversity of the venoms of the other species from Phoneutria genus, exposing their biotechnological potential as a source for searching for new active molecules.

The diversity of Eimeria spp. in cattle in the Brazilian Semiarid region / A diversidade de Eimeria spp. em bovinos no Semiárido do Brasil

The aim of the present study was to find out the diversity of Eimeria species in cattle herds in the semiarid region of Brazil. Forty cattle fecal samples were collected from 20 farms in the Paraíba State, Northeast Brazil, and examined by centrifugation-floatation technique in sucrose solution. From each positive animal, 20 oocysts were photographed and measured. Infection by Eimeria spp. was detected in 17.12% (137/800) of the samples analyzed. All the farms had at least one animal that was positive for Eimeria spp. (100%; 20/20). In total, 2740 coccidia were photographed and measured. The species detected were: Eimeria bovis (35.1%); Eimeria canadensis (17.48%); Eimeria auburnensis (14.7%); Eimeria ellipsoidalis (9.7%); Eimeria zuernii (7.22%); Eimeria brasiliensis (4.56%); Eimeria bukidnonensis (3.97%); Eimeria illinoisensis (2.91%); Eimeria wyomingensis (1.42%); Eimeria alabamensis (1.27%); Eimeria cylindrica (0.76%); Eimeria pellita (0.54%); Eimeria ildefonsoi (0.21%); and Eimeria subspherica (0.07%). It was concluded that cattle in the semiarid region of Brazil were parasitized by 14 species of Eimeria. It is thinked that the sanitary management employed, as well as the system used for raising these animals, is the crucial point that leads to high rates of infection in this region.(AU)

Objetivou-se descrever a diversidade de Eimeria em rebanhos bovinos do Semiárido do Brasil. Amostras fecais de 40 bovinos foram coletadas, provenientes de 20 fazendas no Estado da Paraíba, Nordeste do Brasil, e examinadas pela técnica de centrífugo-flutuação em solução de sacarose. De cada animal positivo, foram fotografados e mensurados 20 oocistos. A presença de Eimeria spp. foi detectada em 17,12% (137/800) das amostras analisadas. Todas as propriedades tiveram ao menos um animal positivo para Eimeria spp. (100%; 20/20). No total, foram fotografados e mensurados 2.740 coccídios, cujas ocorrências foram: Eimeria bovis (35,1%), seguida de Eimeria canadensis (17,5%), Eimeria auburnensis (14,7%), Eimeria ellipsoidallis (9,7%), Eimeria zuernii (7,22%), Eimeria brasiliensis (4,56%), Eimeria bukidnonensis (3,97%), Eimeria illinoisensis (2,91%), Eimeria wyomingensis (1,42%), Eimeria alabamensis (1,27%), Eimeria cylindrica (0,76%), Eimeria pellita (0,54%), Eimeria ildefonsoi (0,21%) e Eimeria subspherica (0,07%). Concluiu-se que os bovinos do Semiárido do Brasil foram parasitados por 14 espécies de Eimeria, e acredita-se que o manejo sanitário empregado, bem como o sistema de criação desses animais, seja o ponto crucial para os altos índices de infecção nesta região.(AU)

Identification of Avian Toll-Like Receptor 3 and 7 and Analysis of Gene Variation Sites

Toll-like receptors 3 and 7 (TLR3 and 7) mediate immune responses through the recognition of viral single-stranded RNA and double-stranded RNA and therefore play important roles in host defense. Differences in TLR3 or 7 may affect host resistance to RNA viral infection. To illuminate these differences, the partial coding sequence (CDS) of TLR3 and 7 genes were cloned and amplified from the Phasianus colchicus and Numida meleagris, total 64 avian species of TLR3 and 7 sequences were later analyzed. Based on the results, 315 non-synonymous mutation sites and 202 synonymous mutation sites were also observed in the avian TLR3, and 227 non-synonymous mutation sites and 174 synonymous mutation sites were observed in the avian TLR7. Among these sites, 44 and 45 sites were observed in functional regions of TLR3 and 7, used common variation of amino acids in most avian species. A number of these different sites appeared to affect the recognition and were also visualized. H59Y, E60K, G64R, E93K, L112S, K117E, N118K, R120H, V123M, L163F, R443Q, R459K, E460D, C485H, and F511L for TLR3, and I432V, M437V, and T732S for TLR7 were considered. It is possible that these sites bind to ligands and play crucial roles in viral recognition. These data indicated that the positive selection has occurred in the avian TLR3 and 7 genes.(AU)

Comparative venomic profiles of three spiders of the genus Phoneutria

Spider venoms induce different physio-pharmacological effects by binding with high affinity on molecular targets, therefore being of biotechnological interest. Some of these toxins, acting on different types of ion channels, have been identified in the venom of spiders of the genus Phoneutria, mainly from P. nigriventer. In spite of the pharmaceutical potential demonstrated by P. nigriventer toxins, there is limited information on molecules from venoms of the same genus, as their toxins remain poorly characterized. Understanding this diversity and clarifying the differences in the mechanisms of action of spider toxins is of great importance for establishing their true biotechnological potential. This prompted us to compare three different venoms of the Phoneutria genus: P. nigriventer (Pn-V), P. eickstedtae (Pe-V) and P. pertyi (Pp-V). Methods: Biochemical and functional comparison of the venoms were carried out by SDS-PAGE, HPLC, mass spectrometry, enzymatic activities and electrophysiological assays (whole-cell patch clamp). Results: The employed approach revealed that all three venoms had an overall similarity in their components, with only minor differences. The presence of a high number of similar proteins was evident, particularly toxins in the mass range of ~6.0 kDa. Hyaluronidase and proteolytic activities were detected in all venoms, in addition to isoforms of the toxins Tx1 and Tx2-6. All Tx1 isoforms blocked Nav1.6 ion currents, with slight differences. Conclusion: Our findings showed that Pn-V, Pe-V and Pp-V are highly similar concerning protein composition and enzymatic activities, containing isoforms of the same toxins sharing high sequence homology, with minor modifications. However, these structural and functional variations are very important for venom diversity. In addition, our findings will contribute to the comprehension of the molecular diversity of the venoms of the other species from Phoneutria genus, exposing their biotechnological potential as a source for searching for new active molecules.(AU)

Metagenomic study of the communities of bacterial endophytes in the desert plant Senna Italica and their role in abiotic stress resistance in the plant / Estudo metagenômico das comunidades de endófitos bacterianos na planta do deserto Senna Italica e seu papel na resistência ao estresse abiótico na planta

Plant leaves and roots are home to diverse communities of bacteria, which play a significant role in plant health and growth. Although one of the most unfriendly environments for plant growth is deserts, desert plants can influence their surrounding microbial population and choose favorable bacteria that encourage their growth under these severe circumstances. Senna italica is known for its excellent medicinal values as a traditional medical plant, but little is known about its associated endophytic bacterial community under extreme conditions. In the present study, metagenomic sequencing of 16S rRNA was used to report the diversity of endophytic bacterial communities associated with the leaves and roots of the desert medicinal plant Senna italica that was collected from the Asfan region in northeast Jeddah, Saudi Arabia. Analyses of the 16S rRNA sequences at the taxonomic phylum level revealed that bacterial communities in the roots and leaves samples belonged to five phyla, including Cyanobacteria, Proteobacteria, Actinobacteria, Firmicutes, and unclassified phyla. Results indicated that the most common phyla were Cyanobacteria/Chloroplast and Actinobacteria. Analysis of the 16S rRNA sequences at the taxonomic phylum level revealed that bacterial communities in the roots and leaves samples belonged to twelve genera at the taxonomic genus level. The most abundant ones were highlighted for further analysis, including Okibacterium and Streptomyces found in Actinobacteria, which were the dominant genus in roots samples. However, Streptophyta found in Cyanobacteria/Chloroplast was the dominant genus in leaf samples. Metagenomic analysis of medicinal plants leads to identifying novel organisms or genes that may have a role in abiotic stress resistance in the plant. The study of endophytic microbiome taxonomic, phylogenetic, and functional diversity will better know innovative candidates that may be selected as biological agents to enhance agricultural and industrial processes, especially for crop desert agricultural improvement.

As folhas e raízes das plantas abrigam diversas comunidades de bactérias, que desempenham um papel significativo na saúde e no crescimento das plantas. Embora um dos ambientes mais hostis para o crescimento de plantas sejam os desertos, as plantas do deserto podem influenciar a população microbiana circundante e escolher bactérias favoráveis ​​que encorajem seu crescimento sob essas circunstâncias severas. Senna italica é conhecida por seus excelentes valores medicinais como planta medicinal tradicional, mas pouco se sabe sobre sua comunidade bacteriana endofítica associada em condições extremas. No presente estudo, o sequenciamento metagenômico de 16S rRNA foi usado para relatar a diversidade de comunidades bacterianas endofíticas associadas às folhas e raízes da planta medicinal do deserto Senna italica que foi coletada na região de Asfan no nordeste de Jeddah, Arábia Saudita. Análises das sequências de rRNA 16S no nível taxonômico do filo revelaram que as comunidades bacterianas nas amostras de raízes e folhas pertenciam a cinco filos, incluindo Cyanobacteria, Proteobacteria, Actinobacteria, Firmicutes e filos não classificados. Os resultados indicaram que os filos mais comuns foram Cyanobacteria/Cloroplast e Actinobacteria. A análise das sequências de rRNA 16S no nível taxonômico do filo revelou que as comunidades bacterianas nas amostras de raízes e folhas pertenciam a doze gêneros no nível taxonômico de gênero. Os mais abundantes foram destacados para análise posterior, incluindo Okibacterium e Streptomyces encontrados em Actinobacteria, que foram os gêneros dominantes nas amostras de raízes. No entanto, Streptophyta encontrado em Cyanobacteria/Chloroplast foi o gênero dominante nas amostras de folhas. A análise metagenômica de plantas medicinais leva à identificação de novos organismos ou genes que podem ter um papel na resistência ao estresse abiótico na planta. O estudo da diversidade taxonômica, filogenética e funcional do microbioma endofítico conhecerá melhor os candidatos inovadores que podem ser selecionados como agentes biológicos para melhorar os processos agrícolas e industriais, especialmente para o melhoramento agrícola do deserto.

Concordância entre plantas regenerantes, formigas e outros artrópodes na Mata Atlântica: a importância da identidade das árvores no dossel / Concordance between regenerating plants, ants and other arthropods in the Atlantic Forest: the importance of tree identity in the canopy

O monitoramento das práticas de restauração é um processo caro, mas essencial para verificar o seu sucesso. Uma forma de reduzir os custos amostrais é por meio da utilização de indicadores de biodiversidade, termo utilizado para um grupo funcional ou taxonômico que é concordante com outro grupo. O objetivo deste trabalho foi avaliar a concordância entre a riqueza e a composição de plantas regenerantes, formigas e outros artrópodes sob o dossel de quatro espécies arbóreas em uma área de restauração na Mata Atlântica, Brasil, bem como determinar a relação das comunidades biológicas com parâmetros ambientais e espaciais. Foi encontrado que as variáveis ambientais, muitas vezes ligadas a identidade da árvore, são preponderantes para determinar a relação entre formigas, outros artrópodes e plantas regenerantes. Além disso, as formigas demonstraram ser indicadores fracos da diversidade e composição de plantas regenerantes e outros artrópodes e essa relação não foi guiada pelas variáveis ambientais e espaciais. Assim, os resultados aqui encontrados recomendam cautela ao utilizar formigas como indicadores de biodiversidade de plantas e outros artrópodes em programas de monitoramento na Mata Atlântica.

Monitoring restoration practices is an expensive process, but essential to verifying their success. One way to reduce sampling costs is using biodiversity indicators, a term used for a functional or taxonomic group that is in agreement with another group. The objective of this work was to evaluate the agreement between the richness and composition of regenerating plants, ants and other arthropods under the canopy of four tree species in a restoration area in the Atlantic Forest, Brazil, as well as to determine the relationship of biological communities with parameters environmental and spatial. It was found that environmental variables, often linked to the tree's identity, are preponderant in determining the relationship between ants, other arthropods and regenerating plants. In addition, ants proved to be weak indicators of regenerating plants and other arthropods diversity and composition and this relationship was not guided by environmental and spatial variables. Thus, the results found here recommend caution when using ants as indicators of plant biodiversity and other arthropods in monitoring programs in the Atlantic Forest.

Drastic reduction of the functional diversity of native ichthyofauna in a Neotropical lake following invasion by piscivorous fishes

Biological invasions are leading several species to extinction and are projected as a main driver of biodiversity changes in lakes for this century. However, the knowledge of their impacts on the Neotropical ichthyofauna over time remains largely incipient, especially when considering the functional diversity of native communities. Here we aim to identify the effects of non-native species, especially the non-native piscivorous Cichla kelberi and Pygocentrus nattereri, on the functional diversity of the native ichthyofauna of the Carioca Lake, Middle Rio Doce basin, state of Minas Gerais. Using fish occurrence data for eight years from 1983 to 2010 combined with an ecomorphological-trait analysis, we found that while the native species richness dropped to 56%, the functional richness is only 27% of that found before introductions. In other words, more than species, the ichthyofauna suffered an impressive decline in the range of functional traits, which can further have severe impacts on ecological processes within that system. When considering all the components of the current ichthyofauna (native and non-native species), neither taxonomic nor functional richness have changed over time. However, even keeping biodiversity levels, non-native species are not able to fully compensate for the extinct native ones in terms of functions.(AU)

Invasões biológicas vêm levando várias espécies à extinção, sendo projetado como o principal causador de mudanças na biodiversidade em lagos neste século. Entretanto, o conhecimento dos impactos sobre a ictiofauna Neotropical ao longo do tempo permanece bastante incipiente, especialmente quando se considera a diversidade funcional de comunidades nativas. Neste estudo, nós procuramos identificar os efeitos das espécies não nativas, especialmente os piscívoros não nativos Cichla kelberi and Pygocentrus nattereri, sobre a diversidade funcional da ictiofauna da Lagoa Carioca, bacia do médio rio Doce, Minas Gerais. Utilizando dados de ocorrência de oito anos entre 1983 e 2010, combinados a uma análise de atributos ecomorfológicos, observamos que a riqueza de espécies decaiu a 56%, enquanto a riqueza funcional é de apenas 27% da encontrada antes das introduções. Ou seja, mais do que espécies, a ictiofauna sofreu um declínio significativo na amplitude de atributos funcionais, o que pode levar a impactos severos em processos ecológicos neste sistema. Ao considerar todos os componentes da ictiofauna atual (espécies nativas e não nativas), as métricas de riqueza não sofreram alterações ao longo do tempo. Entretanto, mesmo mantendo os níveis de biodiversidade, espécies não nativas não são capazes de compensar totalmente as espécies nativas extintas em termos funcionais.(AU)

Drastic reduction of the functional diversity of native ichthyofauna in a Neotropical lake following invasion by piscivorous fishes

Biological invasions are leading several species to extinction and are projected as a main driver of biodiversity changes in lakes for this century. However, the knowledge of their impacts on the Neotropical ichthyofauna over time remains largely incipient, especially when considering the functional diversity of native communities. Here we aim to identify the effects of non-native species, especially the non-native piscivorous Cichla kelberi and Pygocentrus nattereri, on the functional diversity of the native ichthyofauna of the Carioca Lake, Middle Rio Doce basin, state of Minas Gerais. Using fish occurrence data for eight years from 1983 to 2010 combined with an ecomorphological-trait analysis, we found that while the native species richness dropped to 56%, the functional richness is only 27% of that found before introductions. In other words, more than species, the ichthyofauna suffered an impressive decline in the range of functional traits, which can further have severe impacts on ecological processes within that system. When considering all the components of the current ichthyofauna (native and non-native species), neither taxonomic nor functional richness have changed over time. However, even keeping biodiversity levels, non-native species are not able to fully compensate for the extinct native ones in terms of functions.(AU)

Invasões biológicas vêm levando várias espécies à extinção, sendo projetado como o principal causador de mudanças na biodiversidade em lagos neste século. Entretanto, o conhecimento dos impactos sobre a ictiofauna Neotropical ao longo do tempo permanece bastante incipiente, especialmente quando se considera a diversidade funcional de comunidades nativas. Neste estudo, nós procuramos identificar os efeitos das espécies não nativas, especialmente os piscívoros não nativos Cichla kelberi and Pygocentrus nattereri, sobre a diversidade funcional da ictiofauna da Lagoa Carioca, bacia do médio rio Doce, Minas Gerais. Utilizando dados de ocorrência de oito anos entre 1983 e 2010, combinados a uma análise de atributos ecomorfológicos, observamos que a riqueza de espécies decaiu a 56%, enquanto a riqueza funcional é de apenas 27% da encontrada antes das introduções. Ou seja, mais do que espécies, a ictiofauna sofreu um declínio significativo na amplitude de atributos funcionais, o que pode levar a impactos severos em processos ecológicos neste sistema. Ao considerar todos os componentes da ictiofauna atual (espécies nativas e não nativas), as métricas de riqueza não sofreram alterações ao longo do tempo. Entretanto, mesmo mantendo os níveis de biodiversidade, espécies não nativas não são capazes de compensar totalmente as espécies nativas extintas em termos funcionais.(AU)

Land-use changes affect the functional structure of stream fish assemblages in the Brazilian Savanna

We investigated the mechanisms involved in the relationship between land-use changes and aquatic biodiversity, using stream fish assemblages of the Brazilian Savanna (i.e., Cerrado) as a study model. We tested the prediction that landscape degradation would decrease environmental heterogeneity and change predominant physical-habitat types, which in turn would decrease the functional diversity and alter the functional identity of fish assemblages. We sampled fish from 40 streams in the Upper Paraná River basin, and assessed catchment and instream conditions. We then conducted an ecomorphological analysis to functionally characterize all species (36) and quantify different facets of the functional structure of assemblages. We detected multiple pathways of the impacts from landscape changes on the fish assemblages. Catchment degradation reduced the stream-bed complexity and the heterogeneity of canopy shading, decreasing assemblage functional specialization and divergence. Landscape changes also reduced the water volume and the amount of large rocks in streams, resulting in decreased abundances of species with large bodies and with morphological traits that favor swimming in the water column. We conclude that land-use intensification caused significant changes in aquatic biodiversity in the Cerrado, reinforcing the need to pay special attention to this global hotspot.(AU)

Investigamos os mecanismos envolvidos na relação entre mudanças de uso da terra e biodiversidade aquática, utilizando a ictiofauna de riachos do Cerrado como modelo de estudo. Testamos a predição de que a degradação da paisagem reduz a heterogeneidade ambiental e muda os tipos predominantes de habitat, por sua vez, diminuindo a diversidade e alterando a identidade funcional de comunidades de peixes. Amostramos 40 riachos da bacia do Alto Rio Paraná, e avaliamos as condições da drenagem e do habitat físico local. Em seguida, conduzimos uma análise ecomorfológica para caracterizar funcionalmente todas as espécies (36) e quantificar diferentes facetas da estrutura funcional das comunidades. Detectamos múltiplos caminhos de impacto das alterações da paisagem sobre a ictiofauna. A degradação das bacias de drenagem reduziu complexidade do leito e heterogeneidade no sombreamento pelo dossel, diminuindo especialização e divergência funcional das comunidades. Alterações na paisagem também reduziram volume de água e quantidade de pedras grandes nos riachos, resultando em diminuição na abundância de espécies de maior porte e com atributos morfológicos que favorecem a natação na coluna d'água. Concluímos que a intensificação dos usos da terra causa alterações significativas para a biodiversidade aquática no Cerrado, reforçando a necessidade de especial atenção a este hotspot global.(AU)