Interaction generalisation and demographic feedbacks drive the resilience of plant-insect networks to extinctions.

Understanding the processes driving ecological resilience, that is the extent to which systems retain their structure while absorbing perturbations, is a central challenge for theoretical and applied ecologists. Plant-insect assemblages are well-suited for the study of ecological resilience as they are species-rich and encompass a variety of ecological interactions that correspond to essential ecosystem functions. Mechanisms affecting community response to perturbations depend on both the natural history and structure of ecological interactions. Natural history attributes of the interspecific interactions, for example whether they are mutualistic or antagonistic, may affect the ecological resilience by controlling the demographic feedbacks driving ecological dynamics at the community level. Interaction generalisation may also affect resilience, by defining opportunities for interaction rewiring, the extent to which species are able to switch interactions in fluctuating environments. These natural history attributes may also interact with network structure to affect ecological resilience. Using adaptive network models, we investigated the resilience of plant-pollinator and plant-herbivore networks to species loss. We specifically investigated how fundamental natural history differences between these systems, namely the demographic consequences of the interaction and their level of generalisation-mediating rewiring opportunities-affect the resilience of dynamic ecological networks to extinctions. We also create a general benchmark for the effect of network structure on resilience simulating extinctions on theoretical networks with controlled structures. When network structure was static, pollination networks were less resilient than herbivory networks; this is related to their high levels of nestedness and the reciprocally positive feedbacks that define mutualisms, which made co-extinction cascades more likely and longer in plant-pollinator assemblages. When considering interaction rewiring, the high generalisation and the structure of pollination networks boosted their resilience to extinctions, which approached those of herbivory networks. Simulation results using theoretical networks suggested that the empirical structure of herbivory networks may protect them from collapse. Elucidating the ecological and evolutionary processes driving interaction rewiring is key to understanding the resilience of plant-insect assemblages. Accounting for rewiring requires ecologists to combine natural history with network models that incorporate feedbacks between species abundances, traits and interactions. This combination will elucidate how perturbations propagate at community level, reshaping biodiversity structure and ecosystem functions.

Compreender os processos que governam a resiliência dos sistemas ecológicos, i.e. o quanto sistemas ecológicos conservam sua estrutura enquanto absorvem perturbações, é um desafio central para ecólogos teóricos e aplicados. Comunidades de insetos e plantas são bons modelos para o estudo da resiliência ecológica pois são ricos em espécies, representando uma grande diversidade de interações ecológicas que correspondem a serviços ecossistêmicos essenciais. Os mecanismos que afetam a resposta de comunidades ecológicas a perturbações dependem tanto da história natural quanto da estrutura das interações ecológicas. A história natural de interações interespecíficas, e.g. se a interação é mutualística ou antagonística, pode afetar a resiliência do sistema ao controlar as retroalimentações demográficas que governam a dinâmica ecológica no nível da comunidade. Generalismo nas interações também pode afetar resiliência ao definir as oportunidades de rewiring de interações, i.e. o quanto espécies são capazes de mudar interações em ambientes instáveis. Atributos da história natural das interações podem também interagir com a estrutura de redes ecológicas de forma a influenciar a resiliência de sistemas ecológicos. Usando modelos de redes adaptativas, investigamos a resiliência de redes polinizador-planta e herbívoro-planta à perda de espécies. Especificamente, investigamos como diferenças fundamentais na história natural dos dois sistemas, isto é, as consequências demográficas da interação e seu grau de generalização - que mediam as oportunidades de rewiring - afetam a resiliência de redes ecológicas dinâmicas a extinções. Também criamos um referencial teórico e abrangente para o efeito da estrutura das redes em sua resiliência, simulando extinções em redes teóricas com estruturas controladas. Quando a estrutura das redes foi considerada estática, redes de polinização foram menos resilientes do que redes de herbivoria; o que está associado aos maiores níveis de aninhamento e aos efeitos demográficos positivos e recíprocos que definem mutualismos, aumentando a probabilidade e o comprimento das cascatas de extinção em redes polinizador-planta. Ao incorporar rewiring de interações, a alta generalização e a estrutura das redes de polinização impulsionou sua resiliência a extinções, que se aproximou da resiliência de redes de herbivoria. Os resultados das simulações com redes teóricas sugerem que estrutura de redes de herbivoria protegem esses sistemas do colapso. Compreender quais processos ecológicos e evolutivos governam o rewiring de interações é chave se queremos prever a resiliência de sistemas inseto-planta. Para incorporar rewiring de interações, será necessário combinar conhecimento sobre história natural com modelos de rede que incorporem a retroalimentação entre abundâncias, atributos e interações das espécies envolvidas. Essa combinação elucidará como perturbações se propagam no nível de comunidades ecológicas, reconfigurando a estrutura da biodiversidade e suas funções ecossistêmicas.

Structural vulnerability of hospitals, cemeteries, and crematoriums of the city of São Paulo to COVID-19 / Vulnerabilidade estrutural dos hospitais e cemitérios e crematórios da cidade de São Paulo à COVID-19

This is the first report by the COVID19 Observatory - Group: Contagion Networks analyzing mortality data from the city of São Paulo. In this report, we integrated mortality data for the city of São Paulo between 04/02/2020 and 04/28/2020, with information on the flow of victims between hospitals and cemeteries/crematoriums. We included in our analyzes both confirmed and suspected deaths from COVID-19. The main objectives of this report were: (1) to describe the structure of the flow of victims between locations and (2) to suggest changes in the current flow based on geographical distances in order to avoid a potential overload of the mortuary system. We suggest that the city of São Paulo should plan for a potential overload of the mortuary system (that is, the number of burials), based on the presented results. Thus, our results reinforce the need to adopt specific planning for the management of the extraordinary number of victims of this pandemic. Our predictions are based on the structural analysis of the COVID-19 victim flow network, which shows several hotspots with high vulnerability to system overload. These hotspots concentrate with either the greatest number of deaths (hospital) or of burials (cemetery or crematorium), and therefore have high potential to become overwhelmed by receiving many bodies due to the increase in victims of the pandemic. We recommend special attention to be given to localities on the east side of São Paulo, which has both the most vulnerable hospitals in the city, and also houses cemeteries and crematoriums that have a central role in the network and / or are vulnerable. Based on our optimization analysis, we suggest logistical changes in the current flow of bodies from hospitals to cemeteries/crematoriums so as not to overload the funeral system and minimize transportation costs. In this sense, our results are potentially useful for improving the operational planning of the Municipality of São Paulo, ratifying or rectifying actions underway at the municipal level.

Este é o primeiro relatório do Observatório COVID19 - Grupo: Redes de Contágio analisando os dados de óbitos da cidade de São Paulo. Neste relatório, integramos os dados de óbitos da cidade de São Paulo entre os dias 02/04/2020 e 28/04/2020 com informações sobre o fluxo de vítimas entre os hospitais e os cemitérios e crematórios da cidade de São Paulo. Incluímos em nossas análises óbitos confirmados e óbitos suspeitos de COVID-19. Os principais objetivos deste relatório são: (1) descrever a estrutura do fluxo de vítimas entre localidades e (2) sugerir mudanças no fluxo com base em distâncias geográficas de maneira a evitar uma potencial sobrecarga do sistema funerário. Sugere-se à prefeitura da cidade de São Paulo que seja realizado um planejamento para uma potencial sobrecarga do sistema funerário (isto é, número de sepultamentos) da cidade de São Paulo com base nos resultados apresentados. Desta forma, nossos resultados reforçam a necessidade de ser adotado planejamento específico para a gestão dos casos extraordinários visualizados no contexto da pandemia. Esta previsão está baseada na análise estrutural da rede de fluxos de vítimas da COVID-19, que indica a concentração de vários locais com alta vulnerabilidade à sobrecarga do sistema. Tais locais concentram a maior quantidade de óbitos (hospitais) ou a maior concentração de sepultamentos (cemitérios ou crematórios) e tem portanto alto potencial de tornarem-se sobrecarregados por receberem muitos corpos devido ao aumento de vítimas da pandemia. Recomenda-se especial atenção à localidades da zona leste de São Paulo, que apresenta os hospitais mais vulneráveis da cidade e abriga cemitérios e crematórios que possuem papel central na rede e/ou encontram-se vulneráveis. Com base em nossa análise de otimização, sugerimos mudanças logísticas no atual fluxo de corpos de hospitais para cemitérios/crematórios de modo a não sobrecarregar o sistema funerário e minimizar os custos de transporte. Neste sentido, nossos resultados são potencialmente úteis ao aperfeiçoamento do planejamento operacional da Prefeitura Municipal de São Paulo, ratificando ou retificando ações em curso no âmbito municipal.

Vulnerability of the micro-regions of the South of Brazil to the new coronavirus (SARS-CoV-2) pandemic / Vulnerabilidade das microrregiões da Região Sul do Brasil à pandemia do novo coronavírus (SARS-CoV-2)

This is the first report of the 'Observatório COVID191 - Grupo: Redes de Contágio ­ Laboratório de Estudos de Defesa' for the South region of Brazil. We have combined data of confirmed cases of the new coronavirus (SARS-CoV-2) for the South available up to 17/04/2020, with structural analyses of road networks, from within and between states, to estimate the vulnerability and potential influence of the South micro-regions to propagate the disease.

Este é o primeiro relatório do Observatório COVID19 - Grupo: Redes de Contágio ­ Laboratório de Estudos de Defesa para a região Sul do Brasil. Combinamos dados de casos confirmados do novo coronavírus (SARS-CoV-2) para o Sul, disponíveis até o dia 17/04/2020, com análises estruturais da rede de rotas rodoviárias intra e interestaduais para estimarmos a vulnerabilidade e potencial influência das microrregiões sulinas na propagação da doença.

Native and Non-Native Supergeneralist Bee Species Have Different Effects on Plant-Bee Networks.

Supergeneralists, defined as species that interact with multiple groups of species in ecological networks, can act as important connectors of otherwise disconnected species subsets. In Brazil, there are two supergeneralist bees: the honeybee Apis mellifera, a non-native species, and Trigona spinipes, a native stingless bee. We compared the role of both species and the effect of geographic and local factors on networks by addressing three questions: 1) Do both species have similar abundance and interaction patterns (degree and strength) in plant-bee networks? 2) Are both species equally influential to the network structure (nestedness, connectance, and plant and bee niche overlap)? 3) How are these species affected by geographic (altitude, temperature, precipitation) and local (natural vs. disturbed habitat) factors? We analyzed 21 plant-bee weighted interaction networks, encompassing most of the main biomes in Brazil. We found no significant difference between both species in abundance, in the number of plant species with which each bee species interacts (degree), and in the sum of their dependencies (strength). Structural equation models revealed the effect of A. mellifera and T. spinipes, respectively, on the interaction network pattern (nestedness) and in the similarity in bee's interactive partners (bee niche overlap). It is most likely that the recent invasion of A. mellifera resulted in its rapid settlement inside the core of species that retain the largest number of interactions, resulting in a strong influence on nestedness. However, the long-term interaction between native T. spinipes and other bees most likely has a more direct effect on their interactive behavior. Moreover, temperature negatively affected A. mellifera bees, whereas disturbed habitats positively affected T. spinipes. Conversely, precipitation showed no effect. Being positively (T. spinipes) or indifferently (A. mellifera) affected by disturbed habitats makes these species prone to pollinate plant species in these areas, which are potentially poor in pollinators.