About rats and jackfruit trees: modeling the carrying capacity of a Brazilian Atlantic Forest spiny-rat Trinomys dimidiatus (Günther, 1877) Rodentia, Echimyidae population with varying jackfruit tree (Artocarpus heterophyllus L) abundances / Sobre ratos e jaqueiras: modelando a capacidade suporte de uma população do rato-de-espinho da Mata Atlântica Trinomys dimidiatus (Günther, 1877) Rodentia, Echimyidae em relação a diferentes abundâncias de jaqueiras (Artocarpus heterophyllus L)

We carried out a six-year study aimed at evaluating if and how a Brazilian Atlantic Forest small mammal community responded to the presence of the invasive exotic species Artocarpus heterophyllus, the jackfruit tree. In the surroundings of Vila Dois Rios, Ilha Grande, RJ, 18 grids were established, 10 where the jackfruit tree was present and eight were it was absent. Previous results indicated that the composition and abundance of this small mammal community were altered by the presence and density of A. heterophyllus. One observed effect was the increased population size of the spiny-rat Trinomys dimidiatus within the grids where the jackfruit trees were present. Therefore we decided to create a mathematical model for this species, based on the Verhulst-Pearl logistic equation. Our objectives were i) to calculate the carrying capacity K based on real data of the involved species and the environment; ii) propose and evaluate a mathematical model to estimate the population size of T. dimidiatus based on the monthly seed production of jackfruit tree, Artocarpus heterophyllus and iii) determinate the minimum jackfruit tree seed production to maintain at least two T. dimidiatus individuals in one study grid. Our results indicated that the predicted values by the model for the carrying capacity K were significantly correlated with real data. The best fit was found considering 20~35% energy transfer efficiency between trophic levels. Within the scope of assumed premises, our model showed itself to be an adequate simulator for Trinomys dimidiatus populations where the invasive jackfruit tree is present.(AU)

Realizamos um estudo de seis anos para avaliar se e como uma comunidade de pequenos mamíferos terrestres da Mata Atlântica respondia à presença da jaqueira Artocarpus heterophyllus, espécie possivelmente nativa da Índia. Nos arredores da Vila Dois Rios, Ilha Grande, RJ, nós estabelecemos 18 grades de estudo, sendo 10 com jaqueiras e oito sem jaqueiras. Resultados prévios indicaram que a composição e a abundância dessa comunidade de pequenos mamíferos foram alteradas pela presença e densidade de A. heterophyllus. Um dos efeitos observados foi o aumento das populações do rato-de-espinho Trinomys dimidiatus nas grades onde a jaqueira estava presente. Criamos um modelo matemático para prever a capacidade de suporte dessa espécie, baseado na equação logística de Verhulst-Pearl. Nossos objetivos foram i) calcular a capacidade de suporte K com base em dados reais coletados tanto para T. dimidiatus quanto de seu ambiente; ii) propor e avaliar um modelo matemático para estimar o tamanho populacional de T. dimidiatu baseado na produção mensal de sementes de jaqueira e iii) determinar a produção mínima de sementes de jaqueira necessária para manter pelo menos dois indivíduos de T. dimidiatus. Nossos resultados indicaram que os valores previstos para K gerados pelo modelo foram significativamente correlacionados com os dados reais coletados. O melhor ajuste foi obtido considerando uma eficiência de transferência de energia entre níveis tróficos entre 20 e 35%. Dentro do escopo das premissas assumidas, nosso modelo se mostrou um simulador adequado para populações de T. dimidiatus em áreas onde a jaqueira já tenha invadido.(AU)

Padrões de estrutura e dinâmica da assembleia de peixes de uma bacia hidrográfica neotropical antropizada, sul do Brasil

A presente Tese é composta por três capítulos que avaliaram os padrões de estrutura e dinâmica da assembléia de peixes de uma bacia hidrográfica neotropical, localizada no extremo sul do Brasil. A área de estudo compreende a bacia hidrográfica do Arroio Chasqueiro (BHAC), pertencente ao sistema hidrográfico da Lagoa Mirim. Os peixes foram coletados utilizando diferentes artefatos em seis pontos amostrais distribuídos em três biótopos (montante, reservatório e jusante) ao longo do gradiente longitudinal da BHAC. O primeiro capítulo analisou a composição da assembleia de peixes da bacia, enquanto o segundo avaliou a organização espaço-temporal das assembleias utilizando modelos nulos de co-ocorrência e análises multivariadas a partir de dados bióticos e abióticos da bacia. O terceiro capítulo, por sua vez, investigou a estrutura e dinâmica das redes tróficas dos biótopos e os efeitos da construção do reservatório na bacia. Um total de 22.853 indivíduos foram coletados, distribuídos em 83 espécies, 20 famílias e oito ordens. O primeiro capítulo revelou uma rica fauna de peixes para a BHAC, com destaque para os biótopos montante e jusante, demonstrando maior diversidade de espécies em relação ao reservatório. No segundo capítulo verificou-se que a assembléia de peixes apresentou um padrão de organização espaço-temporal significativamente diferente daquele observado ao acaso, influenciada principalmente pela estruturação detectada nos biótopos montante e jusante. O terceiro capítulo demonstrou que houve diferença significativa entre as dietas das espécies, densidade de interação e modularidade dos três biótopos estudados, com maior número de módulos no reservatório e a jusante. Cabe destacar que o reservatório demostrou ser um ecossistema com características funcionais mais distintas ao longo da bacia, revelando o efeito da desconectividade hidrológica, assim como da presença de espécie invasiva. Por outro lado, a maior complexidade estrutural das redes tróficas para a BHAC foi detectada a jusante, apresentando maior intensidade de interação entre os consumidores e os recursos alimentares disponíveis. Ao longo da bacia hidrográfica impactada pela construção do reservatório ocorreram alterações significativas na estrutura das redes tróficas, tais como realocação de espécies em diferentes níveis tróficos e alterações nos padrões de aninhamento e modularidade, com implicação para a sua organização e complexidade estrutural. As informações geradas neste estudo podem auxiliar na elaboração de futuros planos de manejo e conservação, considerando a variabilidade ecossistêmica ao longo da bacia hidrográfica como modelo preditor de estudos de estrutura e dinâmica da assembléia de peixes.

This Thesis is composed of three chapters that evaluated the patterns of structure and dynamics of fish assemblages of a hydrographic basin neotropical, localized in southern Brazil. The study area includes the Hydrographic Basin Chasqueiro Stream (HBCS), which belong to the hydrographic system of the Mirim Lagoon. The fishes were collected using different fishing artifacts in six sampling points distributed in three biotopes (upstream, reservoir and downstream) along the longitudinal gradient of basin. The first chapter examined the composition of the fish assembly of basin, while the second chapter evaluated the spatiotemporal organization of assemblies using null models of co-occurrence and multivariate analysis using abiotic and biotic data. The third chapter, in turn, investigated the structure and dynamics of the trophic networks of biotopes and the effects of the construction of the reservoir in the basin. A total of 22,853 individuals were collected, distributed in 83 species, 20 families and eight orders. The first chapter revealed a rich fauna of fish for HBCS, with featured for biotopes upstream and downstream, demonstrating greater species diversity in relation to the reservoir. In the second chapter was found that the fish assemblage showed a pattern significantly different of organization spatiotemporal that observed at random, mainly influenced by the structure detected in the biotope upstream and downstream. The third chapter showed a significant difference between the diets of species, interaction density and modularity by three biotopes studied with a larger number of modules on the reservoir and downstream. The reservoir shown to be an ecosystem with more distinct functional characteristics in relation to others two biotopes, revealing the effect of hydrological desconectivity, as well as the presence of invasive species. Furthermore, the larger structural complexity of trophic networks for HBCS was detected downstream, allowing greater interaction intensity in the food web. Along the hydrographic basin impacted by the construction of the reservoir, significant changes occurred in the structure of network, such as reallocation of species to different trophic levels and changes in patterns of nestedness and modularity, with implications for your organization and structural complexity. The information generated in this study may assist in developing management plans and conservation for HBCS, considering the ecosystem variability along of the basin as a predictor model for organizing studies of the structure and dynamic of fish assemblages.

ECOLOGIA ESPACIAL E FUNCIONAL DA COMUNIDADE ZOOPLANCTÔNICA NO MÉDIO CURSO DO RIO TOCANTINS

A utilização de rios para o aproveitamento energético é uma realidade que afeta os principais corpos hídricos brasileiros. Os aspectos sobre a ecologia espacial e funcional da comunidade planctônica, na área de influência da barragem da Usina Hidroelétrica de Estreito, no médio curso do rio Tocantins, foram estudados com base em amostragens realizadas, por arrasto superficial com redes de plâncton, em 20 pontos de coleta, distribuídos nos 20 km a montante e a jusante da barragem, durante os períodos chuvoso e seco. As análises físico-químicas revelaram a formação de um gradiente ambiental diretamente relacionado ao estabelecimento do reservatório. Na avaliação do estado trófico o ambiente lago teve comportamento oligotrófico enquanto o rio apresentou padrão mesotrófico. Foram identificados 22 tipos morfofuncionais de algas planctônicas na amostragem, 13 destes apresentando relação significante com as variações observadas na densidade da comunidade zooplanctônica. Com 145 taxa de organismos zooplanctônicos identificados, a diversidade estimada pelo índice de Shannon-Winer foi de 3,22±0,01 nat.ind-1, com 64,7% de equabilidade. Os rotíferos apresentaram a maior riqueza de espécies com 90 taxa, seguidos de cladóceros (42) e copépodos (12). A riqueza e diversidade variaram de forma significante em relação as variações sazonais e ambientais, enquanto a densidade de organismos apresentou variação significante apenas em relação ao tipo de ambiente. A densidade no período chuvoso foi dominada pela espécie de rotífero Filinia camasecla e pelo cladócero Bosmina longirostris, enquanto que as espécies de rotíferos Ptygura libera e Conochilus unicornis foram as mais representativas durante a estiagem. A análise de agrupamento Two-way revelou a formação de grupos de amostras que se relacionam com a sazonalidade e o tipo de ambiente, um padrão semelhante tendo sido encontrado nos grupos de espécies formados. A aplicação do índice de valor de Importância IndVal revelou que 36 das espécies amostradas são potenciais indicadoras ambientais. As espécies F. camasecla e Plationus patulus macrocanthus, foram fortes indicadoras do período chuvoso, enquanto que o gênero Gastropus, e as espécies P. libera, C. unicornis, Trichocerca cylindrica e Brachionus dolabratus dolabratus apresentaram forte poder de indicação para o período seco, estes dois últimos se destacando no ambiente rio. A análise de redundância canônica (RDA) da variação da densidade zooplanctônica, levou a explicação de 41,9% da variância, sendo 32,8% desta concentrada nos dois primeiros eixos canônicos. A análise de partição de variância demonstrou que a fração da variação da densidade que pode ser atribuída exclusivamente aos aspectos ambientais correspondeu a 13% em comparação a 23,7% da fração ambiente-tempo, atribuída a modificação dos aspectos ambientais ao longo da variação temporal. As metacomunidades estudadas apresentaram o padrão geral semi aninhado, havendo diferenciação ao longo do tempo dos padrões das comunidades de cladóceros e rotíferos, o que demonstra que estas respondem as variações ambientais ao longo dos períodos sazonais. A comunidade zooplanctônica estudada, foi composta por 8 grupo funcionais de organismos, que apresentaram distribuição relacionada aos tipos de ambientes e períodos sazonais. Contudo, não houve variação significativa na diversidade funcional ao longo da amostragem. Apesar de não terem sido identificados, pela técnica do quarto-canto, relações significantes entre os aspectos ambientais e os traços funcionais da comunidade zooplanctônica, a aplicação da análise RLQ demonstrou haver interação significante entre os traços funcionais e os eixos que representam o gradiente ambiental ao longo da amostragem, assim como entre os parâmetros ambientais e o espaço funcional das espécies.

The use of the rivers for the generation of energy is a reality that affects the main Brazilian rivers. The aspects of the spatial and functional ecology of the plankton community in the area of influence of the Hydroelectric dam Estreito, in the medium course of the Tocantins river, were studied based on samples collected by the surface trawling with plankton nets in the 20 collection points, distributed in the 20 km upstream and downstream of the dam, in the wet season and dry. The physico-chemical analysis revealed the formation of an environmental gradient directly related to the establishment of the reservoir. In the assessment of the trophic state, the lake environment had oligotrófico behavior as the river presented a mesotrophic condition. They were identified 22 morphofunctional types of planktonic algae in the sample, 13 of them showing a significant correlation with the observed variations in the density of the zooplanktonic community. Having identified 145 rate of planktonic organisms, the diversity estimated by Shannon-Winer index was 3.22 ± 0.01 nat.ind-1, with 64.7% of evenness. The rotífers presented the highest richness of species with 90 rate, followed by cladocerans (42) and copepods (12). The richness and diversity vary significantly in relation to seasonal and environmental variations, while the density of organisms showed significant variation only in the type of environment. The density in the rainy season was dominated by the species of rotifer Filinia camasecla and the cladocera Bosmina longirostris, while the rotifer species Ptygura libera and Conochilus unicornis were the most significant during the dry season. The two-way cluster analysis revealed the formation of groups of samples relating to the seasonality and the type of environment, a similar pattern which was found in the species of groups formed. Application of Importance of value of index - IndVal reveled that 36 of the species shoved are potential environmental indicators. The species F. camasecla and Plationus patulus macrocanthus were strong indicators of the rainy season, while gender Gastropus, and the species P. libera, C. unicornis, Trichocerca cylindrica and Brachionus dolabratus dolabratus, showed strong power of indication for the dry season, these last two ones standing out on the river environment. The canonical redundancy analysis (RDA) of the variation of zooplanktonic density led the explanation of 41.9% of the variance, with 32.8% of this concentrated one in the first two canonical axes. The analysis of variance showed that the partition fraction of the variation of the density that can be attributed just to the environmental aspects, corresponding to 13% compared to 23.7% of the environment-weather fraction, attributed of the change of the environmental aspects throughout the temporal range. The structural pattern of metacommunities in both seasonal periods was estimated by the EMS technique - Elements of Metacommunites Struture, showing the general pattern semi-nested, with differentiation over the time the standards of the Cladocera and the rotifers communities, which shows that they answer the environmental variations over the seasonal periods. The zooplanktonic community studied consisted of eight functional group of organisms that presented distribution related to the types of environments and seasons. However, there was no significant variation in functional diversity along the sampling. Despite of not having been identified through the quarter-corner technique, significant relationships between the environmental aspects and the functional features of the zooplankton community, the application of the HRC analysis showed that there was significant interaction between the functional trace and the axes representing the environmental gradient along the sampling as well as the environmental parameters and the functional space species.