Community structure of benthic invertebrates in the Allipén River basin, North Patagonia, Araucania region (38º S, Chile) / Estrutura da comunidade de invertebrados bentônicos na bacia do rio Allipén, Patagônia Norte, Região da Araucanía (38º S, Chile)

One of the biological indicators most used to determine the health of a fluvial ecosystem are the benthic macroinvertebrates. The presence of recurrent species in a wide gradient of latitudes, dominates the biogeographic pattern of the benthic macroinvertebrates in Chilean fresh waters, nevertheless the knowledge on the communitarian ecology of these in the Chilean rivers continues to be scarce. Null models became a powerful statistical tool for describing the ecological mechanisms that drive the structure of an ecological community and the underlying patterns of diversity. The objective of this study was to determine the community structure of benthic invertebrates in the Allipén River by describing their composition, richness and abundance of species through richness models and null models based on presence/absence. The results reveal a high family richness and low diversity, three phyla, five classes, 11 orders and 28 families were identified in the study area during the four seasons of the year. The Arthropoda phylum was the most representative in abundance and richness. Regarding to richness, Trichoptera (7 families) and Diptera (6 families) followed by Ephemeroptera (3 families) were the orders that showed the greatest diversity of families, however, a low diversity with a H'≤ 1.5 nit was registered in the study area. We demonstrated through the null models, the randomization in the species associations corresponding to the three analyzed sites. The information provided here contributes to the understanding of the ecological patterns of the invertebrate communities in the Allipén River, establishing the basis for more complex ecological studies.

Um dos indicadores biológicos mais utilizados para determinar a saúde de um ecossistema fluvial são os macroinvertebrados bentônicos. A presença de espécies recorrentes em um amplo gradiente de latitudes domina o padrão biogeográfico dos macroinvertebrados bentônicos nas águas doces do Chile; no entanto, o conhecimento sobre a ecologia comunitária destes nos rios chilenos continua escasso. Os modelos nulos se tornaram uma poderosa ferramenta estatística para descrever os mecanismos ecológicos que orientam a estrutura de uma comunidade ecológica e os padrões subjacentes da diversidade. O objetivo deste estudo foi determinar a estrutura da comunidade de invertebrados bentônicos no rio Allipén, descrevendo sua composição, riqueza e abundância de espécies através de modelos de riqueza e modelos nulos baseados na presença / ausência. Os resultados revelam alta riqueza de espécies e baixa diversidade, sendo identificados três filos, cinco classes, 11 ordens e 28 famílias na área de estudo durante as quatro estações do ano. O filo de Arthropoda foi o mais representativo em abundância e riqueza. Em relação à riqueza, Trichoptera (7) e Diptera (6) seguidos por Ephemeroptera (3) foram as ordens que mostraram a maior diversidade de famílias, no entanto, uma baixa diversidade com H'≤ 1,5 nit foi registrada na área de estudo. Demonstramos através dos modelos nulos, a randomização nas associações de espécies correspondentes aos três locais analisados. As informações aqui fornecidas contribuem para a compreensão dos padrões ecológicos das comunidades de invertebrados no rio Allipén, estabelecendo a base para estudos ecológicos mais complexos.

Community structure of benthic invertebrates in the Allipén River basin, North Patagonia, Araucania region (38º S, Chile) / Estrutura da comunidade de invertebrados bentônicos na bacia do rio Allipén, Patagônia Norte, Região da Araucanía (38º S, Chile)

One of the biological indicators most used to determine the health of a fluvial ecosystem are the benthic macroinvertebrates. The presence of recurrent species in a wide gradient of latitudes, dominates the biogeographic pattern of the benthic macroinvertebrates in Chilean fresh waters, nevertheless the knowledge on the communitarian ecology of these in the Chilean rivers continues to be scarce. Null models became a powerful statistical tool for describing the ecological mechanisms that drive the structure of an ecological community and the underlying patterns of diversity. The objective of this study was to determine the community structure of benthic invertebrates in the Allipén River by describing their composition, richness and abundance of species through richness models and null models based on presence/absence. The results reveal a high family richness and low diversity, three phyla, five classes, 11 orders and 28 families were identified in the study area during the four seasons of the year. The Arthropoda phylum was the most representative in abundance and richness. Regarding to richness, Trichoptera (7 families) and Diptera (6 families) followed by Ephemeroptera (3 families) were the orders that showed the greatest diversity of families, however, a low diversity with a H'≤ 1.5 nit was registered in the study area. We demonstrated through the null models, the randomization in the species associations corresponding to the three analyzed sites. The information provided here contributes to the understanding of the ecological patterns of the invertebrate communities in the Allipén River, establishing the basis for more complex ecological studies.

Um dos indicadores biológicos mais utilizados para determinar a saúde de um ecossistema fluvial são os macroinvertebrados bentônicos. A presença de espécies recorrentes em um amplo gradiente de latitudes domina o padrão biogeográfico dos macroinvertebrados bentônicos nas águas doces do Chile; no entanto, o conhecimento sobre a ecologia comunitária destes nos rios chilenos continua escasso. Os modelos nulos se tornaram uma poderosa ferramenta estatística para descrever os mecanismos ecológicos que orientam a estrutura de uma comunidade ecológica e os padrões subjacentes da diversidade. O objetivo deste estudo foi determinar a estrutura da comunidade de invertebrados bentônicos no rio Allipén, descrevendo sua composição, riqueza e abundância de espécies através de modelos de riqueza e modelos nulos baseados na presença / ausência. Os resultados revelam alta riqueza de espécies e baixa diversidade, sendo identificados três filos, cinco classes, 11 ordens e 28 famílias na área de estudo durante as quatro estações do ano. O filo de Arthropoda foi o mais representativo em abundância e riqueza. Em relação à riqueza, Trichoptera (7) e Diptera (6) seguidos por Ephemeroptera (3) foram as ordens que mostraram a maior diversidade de famílias, no entanto, uma baixa diversidade com H'≤ 1,5 nit foi registrada na área de estudo. Demonstramos através dos modelos nulos, a randomização nas associações de espécies correspondentes aos três locais analisados. As informações aqui fornecidas contribuem para a compreensão dos padrões ecológicos das comunidades de invertebrados no rio Allipén, estabelecendo a base para estudos ecológicos mais complexos.

Community structure of benthic invertebrates in the Allipén River basin, North Patagonia, Araucania region (38º S, Chile)

Abstract One of the biological indicators most used to determine the health of a fluvial ecosystem are the benthic macroinvertebrates. The presence of recurrent species in a wide gradient of latitudes, dominates the biogeographic pattern of the benthic macroinvertebrates in Chilean fresh waters, nevertheless the knowledge on the communitarian ecology of these in the Chilean rivers continues to be scarce. Null models became a powerful statistical tool for describing the ecological mechanisms that drive the structure of an ecological community and the underlying patterns of diversity. The objective of this study was to determine the community structure of benthic invertebrates in the Allipén River by describing their composition, richness and abundance of species through richness models and null models based on presence/absence. The results reveal a high family richness and low diversity, three phyla, five classes, 11 orders and 28 families were identified in the study area during the four seasons of the year. The Arthropoda phylum was the most representative in abundance and richness. Regarding to richness, Trichoptera (7 families) and Diptera (6 families) followed by Ephemeroptera (3 families) were the orders that showed the greatest diversity of families, however, a low diversity with a H 1.5 nit was registered in the study area. We demonstrated through the null models, the randomization in the species associations corresponding to the three analyzed sites. The information provided here contributes to the understanding of the ecological patterns of the invertebrate communities in the Allipén River, establishing the basis for more complex ecological studies.

Resumo Um dos indicadores biológicos mais utilizados para determinar a saúde de um ecossistema fluvial são os macroinvertebrados bentônicos. A presença de espécies recorrentes em um amplo gradiente de latitudes domina o padrão biogeográfico dos macroinvertebrados bentônicos nas águas doces do Chile; no entanto, o conhecimento sobre a ecologia comunitária destes nos rios chilenos continua escasso. Os modelos nulos se tornaram uma poderosa ferramenta estatística para descrever os mecanismos ecológicos que orientam a estrutura de uma comunidade ecológica e os padrões subjacentes da diversidade. O objetivo deste estudo foi determinar a estrutura da comunidade de invertebrados bentônicos no rio Allipén, descrevendo sua composição, riqueza e abundância de espécies através de modelos de riqueza e modelos nulos baseados na presença / ausência. Os resultados revelam alta riqueza de espécies e baixa diversidade, sendo identificados três filos, cinco classes, 11 ordens e 28 famílias na área de estudo durante as quatro estações do ano. O filo de Arthropoda foi o mais representativo em abundância e riqueza. Em relação à riqueza, Trichoptera (7) e Diptera (6) seguidos por Ephemeroptera (3) foram as ordens que mostraram a maior diversidade de famílias, no entanto, uma baixa diversidade com H 1,5 nit foi registrada na área de estudo. Demonstramos através dos modelos nulos, a randomização nas associações de espécies correspondentes aos três locais analisados. As informações aqui fornecidas contribuem para a compreensão dos padrões ecológicos das comunidades de invertebrados no rio Allipén, estabelecendo a base para estudos ecológicos mais complexos.

Patrones de coocurrencia y conducta alimentaria a escala local de Phlebotominae (Diptera: Psychodidae) del estado Falcón, Venezuela

Los flebotominos son transmisores de los protozoarios parásitos del genero Leishmania, agentes causales de las leishmaniasis en humanos y otros mamíferos. Mediante modelos nulos, se estudio la estructura de las comunidades flebotominas en focos endémicos de leishmaniasis del estado Falcón, en el nor-occidente de Venezuela, a una escala reducida o local: en el domicilio, peridomicilio y el área silvestre de una zona de vida o en una localidad en particular. La aplicación de los modelos nulos reveló que a escala local las comunidades flebotominas se encuentran agregadas, sugiriendo que las especies coexisten y no compiten. Los estudios de co-ocurrencia con el análisis de estructura gremial y la prueba de la hipótesis de los estados favorecido mostró que los resultados obtenidos no son estadísticamente significativos (p> 0.05), lo que sugiere que las especies flebotominas pertenecen a un mismo gremio en sus preferencias alimentarias, lo que podría deberse a que la hematofagia se trata de un evento heterogéneo, circunstancial y oportunista. Se discuten aspectos sobre los posibles factores, como por ejemplo la transformación y homogenización de los hábitats por el impacto sinantrópico, que pudieran estar determinando el ensamble de los flebotominos en la región falconiana.

The phlebotomine sandfly are vectors of protozoan parasites Leishmania genus, the causative agents of leishmaniasis in humans and several mammalian hosts. The structure of the phlebotomine sandfly community at the local scale: domicile, peridomicile and sylvatic habitats from a reduced area, was assessed using null models analysis in endemic foci of leishmaniasis from Falcon state, in north-western region of Venezuela. Implementation of null model tests revealed that to a local scale the phlebotomine sandfly communities are aggregated, suggesting that the species co-occurred and did not compete. The assays of co-ocurrence patterns with guild structure analysis and favored states hypothesis showed statistically non-significant results (p> 0.05), suggesting that sandfly species belong to a same guild in relation to their feeding preferences, as hematophagy appears to be an heterogeneous, circumstantial and opportunist event. We discussed aspects of the possible factors, for example sinantropic effects on environmental transformation and its homogenization, that could be determining the phlebotomine sanfly assemblage in the Falcon state region.

Estrutura filogenética e funcional de assembleias: (re)montando a Ecologia de Comunidades em diferentes escalas espaciais / Phylogenetic and functional assembly structure: (re)assembling the community ecology on different spatial scales

As comunidades são assembléias de espécies co-ocorrentes que interagem potencialmente umas com as outras. Elas são resultado não apenas de uma série de processos ecológicos ou "regras de montagem", mas também de processos evolutivos passados e contínuos. Nos últimos anos, as regras de montagem têm recebido maior atenção dos ecólogos e dois processos diferentes têm sido explorados: os filtros ambientais e a similaridade limitante. Como os processos envolvidos na formação das assembléias parecem variar de uma forma dependente de escala, espera-se que tais regras de montagem tenham diferentes efeitos ao longo de diferentes escalas espaciais. Compreender essa relação entre os processos ecológicos e as escalas espaciais nas quais eles atuam tem sido um grande desafio entre os estudiosos. Nesse contexto, a incorporação de dados filogenéticos e funcionais às abordagens clássicas de diversidade tem estabelecido a base de uma emergente área de pesquisa em ecologia de comunidades, impulsionando o desenvolvimento de muitas ferramentas para detectar a subjacente estrutura das assembléias e, portanto, inferir os processos de montagem responsáveis pela formação das assembléias. Aqui, demonstramos como a utilização de diferentes medidas de diversidade filogenética e funcional juntamente com o uso de diferentes modelos nulos pode ser uma abordagem promissora na solução de paradigmas ainda pouco compreendidos, discutindo como tais métodos podem aumentar o poder preditivo dessa crescente área de pesquisa.

Communities are assemblages of co-occurring species that potentially interact with each other. They are the result not only of a series of ecological processes or "assembly rules", but also of past and ongoing evolutionary processes. In recent years, the assembly rules have received increased attention from ecologists and two different processes have been explored: environmental filtering and limiting similarity. As the processes involved in the formation of the assemblages appear to vary in a manner dependent on scale, it is expected that such assembly rules have different effects over different spatial scales. Understanding this relationship between ecological processes and spatial scales in which they act has been a great challenge among scholars. In this context, the incorporation of phylogenetic and functional data to diversity classical approaches have established the basis for an emerging area of research in community ecology, promoting the development of many tools to detect the underlying structure of the assemblages and, therefore, to infer the processes assembly responsible for the formation of the assemblages. Here, we demonstrate how the use of different measures of phylogenetic and functional diversity along with the use of different null models can be a promising approach in solving paradigms still poorly understood, discussing how such methods can increase the predictive power of this growing area of research.

Diversidade de anuros (Amphibia) em áreas recuperada de atividade mineradora no cerrado e de plantio de Eucalyptus urophyla no Brasil Central / Anura diversity (Amphibia) in recovered areas of mining activity in cerrado and Eucalyptus urophyla planting in Central Brazil

A diversidade de anfíbios no Cerrado é ameaçada principalmente pelo aumento das atividades antrópicas. A legislação vigente exige de empreendimentos potencialmente impactantes a implantação de programas ambientais que incluem a recuperação de áreas degradadas e o estudo dos mecanismos ecológicos associados à recolonização de áreas alteradas. Os objetivos deste estudo foram: avaliar possíveis diferenças na composição de espécies em assembléias de anuros entre áreas de topografia modificada (ATM) e áreas de topografia não modificada (ATNM); e comparar a riqueza de anuros entre ATM e ATNM. Apesar do maior número de espécies registradas na ATM (28 espécies) em relação à ATNM (22 espécies), não houve diferença na riqueza quando comparamos as curvas de rarefação ou a riqueza estimada (jackknife1). Entretanto, as duas assembléias diferiram quanto às curvas de abundância relativa, especialmente quanto ao padrão das espécies mais abundantes. Localmente, a análise de co-ocorrência demonstrou que as espécies na ATM co-ocorrem menos do que o esperado ao acaso, o que indica a partilha dos ambientes para reprodução mediada por interações competitivas. A presença de corpos d'água artificiais com alta heterogeneidade estrutural, associados a fragmentos florestais em bom estado de conservação são fatores que contribuem para a manutenção de uma alta diversidade de anfíbios na área.

Phlebotomine sand fly species co-occurrence at the local scale: Differences between agricultural and forested areas / Patrones de co-ocurrencia de especies de flebótomos a escala local: Diferencias entre áreas agrícolas y forestales

Phlebotomine sand flies (Diptera: Psychodidae: Phlebotominae) are vectors of Leishmania parasites, etiological agents of leishmaniases in humans and other mammals worldwide. A previous study showed that at large biogeographical scales sand fly patterns of co-occurrence are segregated, indicating that sand fly communities at such scales are likely shaped by environmental factors and inter-specific interactions. However, no study has addressed co-occurrence patterns at the local scale of disease transmission. Here, a null-model analysis of species co-occurrence patterns is presented, showing that at the local scale patterns of sand fly species co-occurrence shift from a segregated structure to random when comparing a forest to a farmland. These patterns may explain the ecological fitting of sand flies with regard to the choice of diurnal resting sites in transformed landscapes, which may impact the transmission of Leishmania parasites by disrupting patterns of blood foraging across vertebrate hosts.

Los flebotómos (Diptera: Psychodidae: Phlebotominae) son vectores de los parásitos Leishmania, agentes etiológicos de las leishmaniasis en el ser humano y otras especies de mamíferos a nivel mundial. Investigaciones previas demostraron que en escalas regionales las especies de angoletas se segregan, posiblemente por la influencia de factores ambientales e interacciones inter-específicas. Sin embargo, los patrones de co-ocurrencia no han sido estudiados a nivel local. Aquí se presenta un análisis de modelos nulos de patrones de co-ocurrencia que muestra que los patrones de co-ocurrencia de especies de flebotómos pasan de segregados a agregados cuando se compara un bosque con una granja. Tal resultado podría explicarse en el ajuste ecológico de los flebotómos con respecto a la selección de sitios de descanso diurno en paisajes transformados. Este ajuste ecológico podría impactar la transmisión de los parásitos de Leishmania al cambiar los patrones de alimentación sanguínea de los flebotómos con respecto a varias especies de hospedadores vertebrados.

Are there co-occurrence patterns that structure snake communities in Central Brazil?

The main factors that structure Neotropical animal communities have been the subject of discussion in ecology communities. We used a set of null models to investigate the existence of structure in snake communities from the Cerrado in Central Brazil in relation to the co-occurrence of species and guilds concerning specific resources. We used fragments (conservation units) inside the Distrito Federal and neighbor municipalities. In spite of recent human colonization in the region from the end of the 1950’s, intense habitat modification and fragmentation has taken place. Sixty three snake species are present in the Distrito Federal. Co-occurrence analysis of species and guilds associated to snake diets and habitats suggested a lack of organization. The homogeneity of habitats in Central Brazil and the minor importance of ecological effects can lead to random arrangement.

Os processos que levam à estruturação de comunidades animais neotropicais têm sido sujeito de ampla discussão em ecologia de comunidades. Usou-se um conjunto de modelos nulos para investigar a existência de estrutura em comunidades de serpentes presentes no Cerrado do Brasil Central, em relação à coocorrência de espécies e de guildas relacionadas a recursos específicos. As localidades utilizadas para as análises representam fragmentos de habitats dentro do Distrito Federal e em municípios vizinhos. Apesar da recente colonização humana da região, datada para o final da década de 50, a intensidade da modificação e fragmentação dos habitats no Brasil Central têm sido enorme. Sessenta e três espécies de serpentes estão presentes no Distrito Federal. As análises dos padrões de coocorrência tanto para as espécies quanto para guildas relativas à dieta e ao uso do ambiente sugeriram ausência de organização. A homogeneidade dos ambientes no Brasil Central e a baixa importância de efeitos ecológicos podem levar ao arranjo randômico.

Rapoport effect in South American Carnivora (Mammalia): null models under geometric and phylogenetic constraints

Rapoport effect predicts that species geographic range sizes will increase toward higher latitudes, probably reflecting adaptations to extreme climatic conditions that increase species tolerance. Recently, studies about spatial patterns in species richness and geographic range size may be associated with the geometry of species' ranges. In this context, null models can be used to search for the causal mechanisms associated with these patterns. In this paper, we analyzed Rapoport effect using a null model to evaluate how phylogenetic structure and geometric constraints simultaneously affect latitudinal extents of 40 species of South American terrestrial Carnivora. The latitudinal extents of Carnivora tended to decrease toward Southern latitudes, in the opposite direction expected under a simple Rapoport effect, but in accordance to geometric expectations of position of midpoints in the continent. Using 5000 simulations, it was possible to show that the null regression coefficients of latitudinal extents against midpoints are positively biased, reflecting the geometric constraints in the latitudinal extents. The results were equivalent in phylogenetic and non-phylogenetic analyses. The observed regression coefficient was significantly smaller (line is less inclined) than expected by chance alone, demonstrating that the geometric constraints in the latitudinal extents exist even after controlling for phylogenetic structure in data using eigenvector regressions. This suggests that the "spirit" of Rapoport effect (sensu Lyons & Willig, 1997) could be maintained, i.e., that latitudinal extents in Southern region of the continent are relatively larger than those in Northern regions, even after controlling for phylogenetic effects.

O efeito Rapoport prediz que as áreas de distribuição geográfica das espécies aumentam em direção às latitudes mais elevadas, refletindo provavelmente adaptações a condições climáticas extremas. Recentemente, os estudos sobre a variação na riqueza de espécies e em sua área de distribuição passaram a reconhecer que os padrões espaciais usualmente detectados podem estar associados à geometria dos continentes. Nesse contexto, os modelos nulos podem ser úteis para analisar os mecanismos ecológicos e evolutivos envolvidos na origem desses padrões. Neste trabalho, o efeito Rapoport foi analisado por intermédio de modelos nulos que permitem compreender simultaneamente como os efeitos filogenéticos e as restrições associadas à geometria do continente afetam a extensão latitudinal de 40 espécies de Carnivora (Mammalia) terrestres da América do Sul. Essas extensões tendem a diminuir em direção ao sul do continente, de forma oposta à esperada pelo efeito Rapoport, mas conforme esperado pelas restrições geométricas. As 5.000 simulações demonstraram que as regressões entre extensão latitudinal e ponto médio latitudinal, por espécie, são positivamente enviesadas, indicando restrição geométrica. Os resultados são coerentes nas análises filogenéticas (incluindo um autovetor filogenético no modelo de regressão) e não-filogenéticas, indicando que o coeficiente angular observado é significativamente menor do que o esperado de acordo com os modelos nulos. Assim, o "espírito" do efeito Rapoport pode ser mantido, ou seja, as extensões latitudinais nas regiões mais ao sul do continente tendem a ser relativamente maiores do que estas, indicando provavelmente maior tolerância a variações ambientais, mesmo após o controle dos efeitos filogenéticos.