Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/51051
Type: Tese
Title: Importância de processos históricos e ecológicos para estruturação funcional de comunidades de peixes de riachos neotropicais
Authors: Carlos Alberto de Sousa Rodrigues Filho
First Advisor: Rafael Pereira Leitão
First Co-advisor: Fabricio Beggiato Baccaro
First Referee: Naraiana Loureiro Benone
Second Referee: Fabrício Barreto Teresa
Third Referee: Frederico de Siqueira Neves
metadata.dc.contributor.referee4: Fernanda Alves Martins
Abstract: A história evolutiva e biogeográfica desempenha um importante papel em moldar os padrões diversidade do conjunto regional de espécies (i.e., pool) dentro e entre regiões biogeográficas. Sínteses recentes sugerem que esses eventos definem o pool de espécies por meio de três processos fundamentais: especiação, extinção e dispersão. Por outro lado, processos ecológicos locais (i.e., filtragem ambiental) são reconhecidos por explicar os padrões de estrutura das comunidades locais (e.g., composição e abundância de espécies). Essa ideia tem sido confrontada por estudos empíricos de larga escala, mesmo naqueles que abordam a diversidade funcional, faceta da biodiversidade na qual se espera alta relação com processos ecológicos locais. Possivelmente, em amplas escalas espaciais processos históricos e ecológicos atuam em conjunto para explicar os padrões locais de diversidade biológica. Para testar tal hipótese, utilizamos um banco de dados de peixes de riachos com informações refinadas de condições ambientais, composição e abundância de espécies, bem como informações de atributos ecomorfológicos, tróficos e comportamentais de dois biomas brasileiros: Amazônia e Caatinga. Nossos principais objetivos foram: 1) estimar a importância da história filogenética, fatores espaciais e ambientais em explicar a dinâmica de metacomunidades de peixes de riachos da Caatinga; 2) investigar os mecanismos pelos quais assembleias de peixes de riachos da Amazônia são organizadas (filtragem de habitat e similaridade limitante) e como são influenciados por fatores históricos e ecológicos; e 3) determinar se as diferenças na estrutura funcional do pool de espécies entre Amazônia e Caatinga modulam a importância de condições ambientais dos riachos em predizer a estrutura funcional local dos peixes de riachos. Para o primeiro objetivo, utilizamos 27 riachos de cabeceiras da Caatinga distribuídos em três diferentes ‘brejos de altitude’ e avaliamos como a importância relativa da história filogenética, fatores espaciais e ambientais em explicar as estruturas taxonômicas e funcionais das assembleias. Observamos que a histórica filogenética explica boa parte da variação taxonômica e funcional das metacomunidades de peixes de riachos. Esse resultado já é esperado para a abordagem taxonômica, mas representa um importante achado para a abordagem funcional. Assim, em pequenos riachos de cabeceiras da Caatinga, a história filogenética é capaz de explicar os padrões funcional que presumivelmente seria explicado por fatores ambientais. Para o segundo objetivo, utilizamos 307 riachos distribuídos em 21 sub-bacias de 11 bacias hidrográficas da Amazônia brasileira com diferentes intensidades de processos históricos. Por exemplo, sub-bacias mais ao Oeste apresentam relativa estabilidade histórica, enquanto sub-bacias mais ao Leste foram submersas por água do mar há ~5 Mya, o que possivelmente extinguiu toda a fauna de água doce. Construímos modelos nulos específicos para investigar como as assembleias de peixes são organizadas do pool global de espécies (375 espécies) até as assembleias locais, assumindo um algoritmo de limitação de dispersão e que a atuação da filtragem ambiental e similaridade limitante atuam em diferentes escalas. Encontramos que assembleias de peixes de riachos da Amazônia são regidas predominantemente por similaridade limitante. Em adição, encontramos que os eventos de incursão marinhas do passado em conjunto com condições ambientais dos riachos e tipo de água modulam o sinal da filtragem ambiental e similaridade limitante ao longo de 21 sub-bacias. Assim, concluímos que as consequências de eventos históricos são observadas atualmente nos padrões de montagem de assembleias em peixes de riachos da Amazônia. Finalmente, investigamos se condições ambientais locais (por exemplo, velocidade da correnteza) produzem estrutura funcional semelhante entre 53 riachos da Amazônia e 54 da Caatinga. Encontramos que a estrutura funcional do pool de espécies difere significativamente entre os biomas e que condições locais não explicam as diferenças na estrutura funcional entre os biomas. Esse resultado foi mais bem entendido após a execução de uma técnica de reamostragem paramétrica balanceada que amostra 10 riachos de cada bioma, no qual encontramos que que quanto maior a diferença na estrutura funcional do pool de espécies menor a capacidade das condições ambientais em explicar a estrutura funcional das assembleias de peixes entre Amazônia e Caatinga. Acreditamos que esses resultados em conjunto fornecem importantes avanços na ecologia funcional ao longo de largas escalas espaciais, principalmente para ecossistemas tropicais de peixes de riachos.
Abstract: Evolutionary and biogeographic history play an important role in shaping patterns of regional diversity of species (i.e., species pool) within and between biogeographic regions. Recent syntheses suggest that these events act from three fundamental processes: speciation, extinction, and dispersal. On the other hand, local ecological processes (i.e., habitat filtering) are recognized to explain the patterns of structure of local communities (e.g., species composition and abundance). This idea has been confronted by large-scale empirical studies, even those that address functional diversity, a facet of biodiversity recognized to be strongly related with ecological processes. Possibly, at large spatial scales, historical and ecological processes act together to explain local patterns of biological diversity. To test this hypothesis, we used a fish database from streams with refined information on environmental conditions, species composition and abundance, as well as information on ecomorphological, trophic and behavioral attributes of two Brazilian biomes: Amazon and Caatinga. Our main aim were: 1) to estimate the importance of phylogenetic history, spatial and environmental factors in explaining the dynamics of fish metacommunities from Caatinga streams; 2) investigate the mechanisms by which Amazonian stream fish assemblages are organized (habitat filtering and limiting similarity) and how they are influenced by historical and ecological drivers; and 3) to determine whether differences in the functional structure of the species pool between Amazon and Caatinga can modulate the importance of stream environmental conditions in predicting the local functional structure of stream fish. For the first objective, we used 27 headwater streams of the Caatinga distributed in three different “brejos de altitude” and evaluated the relative importance of phylogenetic history, spatial and environmental factors in explaining the taxonomic and functional structures of the assemblages. We observed that phylogenetic history explains much of the taxonomic and functional variation of stream fish metacommunities. This result is already expected for the taxonomic approach but represents an important finding for the functional approach. Thus, in small headwater streams of the Caatinga, phylogenetic history appears as an important driver of the functional patterns that would presumably be explained by environmental factors. For the second objective, we used 307 streams distributed in 21 sub-basins of 11 hydrographic basins in the Brazilian Amazon with different evolutionary histories. For example, Western sub-basins show relative historical stability, while Eastern sub-basins have submerged by seawater ~5 Mya ago, which possibly eliminated all freshwater fauna. We built specific null models to investigate how fish assemblages are organized from the global pool of species (375 species) to local assemblages, assuming a dispersion limitation algorithm and that the importance of the environmental filtering and the limiting similarity act at different scales. We found that fish assemblages from Amazon streams are predominantly governed by limiting similarity. In addition, we found that past marine incursion events together with stream environmental conditions and water type modulate the environmental filtering signal and limiting similarity across 21 sub-basins. Thus, we conclude that the consequences of historical events are currently observed in the assembly patterns of assemblages in fish from Amazon streams. Finally, we investigated whether local environmental conditions (e.g., water velocity) yield similar functional structure between 53 streams in the Amazon and 54 in the Caatinga. We found that the functional structure of the species pool differs significantly between biomes and that local conditions do not explain the differences in functional structure between biomes. This result was better understood after performing a balanced parametric resampling technique that samples 10 streams from each biome, in which we found that the greater the difference in the functional structure of the species pool, the lower the capacity of environmental conditions to explain the structure. function of fish assemblages between Amazon and Caatinga. We believe that these results together provide important advances in functional ecology over large spatial scales, particularly for tropical stream fish ecosystems.
Subject: Ecologia
Biogeografia
Peixes
Rios
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Ecologia, Conservacao e Manejo da Vida Silvestre
Rights: Acesso Restrito
URI: http://hdl.handle.net/1843/51051
Issue Date: 21-Mar-2022
metadata.dc.description.embargo: 21-Mar-2024
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