Aspectos reprodutivos e alimentares da piranha Serrasalmus gouldingi fink & machado-allison, 1992 (Characiformes: Serrasalmidae) em rios afogados da Amazônia Oriental

O presente trabalho teve como objetivo avaliar a biologia reprodutiva, fator de condição e ecologia alimentar da piranha Serrasalmus gouldingi em relação a variações fluviométricas de rios afogados da região do baixo Rio Anapu, Amazônia Oriental, Pará, Brasil. Foram analisados 275 exemplares coletados bimestralmente de julho 2010 a maio 2011. Após coletados, os indivíduos foram mensurados quanto ao comprimento total, massa total e eviscerados para obtenção da massa da gônada e do estômago. As gônadas foram verificadas histologicamente quanto ao sexo e estágio de maturação, e os estômagos avaliados através da identificação do conteúdo estomacal. Quanto aos aspectos reprodutivos, a proporção sexual observada não diferiu de 1:1 para o período estudado como um todo, enquanto que para os diferentes períodos amostrados, verificou-se o predomínio de fêmeas durante os períodos transicionais de enchente e vazante. A espécie apresentou uma desova do tipo parcelada com dois picos de atividade reprodutiva nos períodos que antecederam os principais aumentos na fluviometria local. O L50 foi estimado em 12,24cm para machos e 16,13cm para fêmeas. O crescimento da espécie mostrou-se do tipo alométrico positivo, com um maior incremento de peso em relação ao comprimento e um fator de condição que, quando analisado ao longo do período amostrado, apresentou um decréscimo principalmente durante o período de desova. A dieta de S. gouldingi foi composta de 32 itens, agrupados em 10 categorias alimentares. Baseado em sua composição os resultados indicaram uma dieta onívora com forte tendência à piscivoria com um predomínio no consumo da categoria fragmentos de peixe, seguida por frutos e sementes e artrópodes alóctones. Diferenças na composição da dieta foram verificadas entre diferentes períodos hidrológicos, contudo, não houve diferença entre o sexo e estágio de maturação. Para o índice de repleção, machos e fêmeas apresentaram um mesmo padrão de variação, mostrando uma alimentação mais intensa durante os períodos de aumento do nível dos rios, e uma atividade menos intensa durante os períodos transicionais de vazante e enchente. A espécie também demonstrou variação em sua especificidade alimentar com uma dieta mais especialista durante o período de cheia, atribuída ao consumo quase que exclusivo de frutos e sementes.

Ecologia da ictiofauna e análise ecossistêmica das áreas de influência direta da UHE Coaracy Nunes, Ferreira Gomes - AP

O reservatório da UHE Coaracy Nunes no rio Araguari esta localizado entre os municípios de Ferreira Gomes e Porto Grande no estado do Amapá-Brasil, distando 200 km do Oceano Atlântico. A usina Coaracy Nunes foi a primeira hidrelétrica a ser construída na Amazônia brasileira, tendo suas obras iniciadas em 1967. O rio Araguari e o principal rio do estado do Amapá e representa fonte de geração de renda através da pesca, atividades agropecuárias em sua várzea, navegação, mineração, geração de energia e lazer. O presente estudo teve por objetivo avaliar as alterações impostas pela construção do reservatório da UHE Coaracy Nunes, através das assembleias de peixes de quatro áreas de influencia direta desta usina. Para isso, no período de maio de 2009 a julho de 2010, foram realizadas coletas bimensais, de peixes, com redes de malhas padronizadas variando de 1,0 a 10,0 cm entre nos adjacentes e outras técnicas auxiliares. A partir destas coletas, no capitulo 1 foi verificado a composição, abundancia (CPUEn) e biomassa (CPUEp) relativas da ictiofauna, eficiência amostral (curva do coletor, curva de rarefação e Jacknife) e descritores ecológicos de comunidades (riqueza, diversidade, equitabilidade e dominância) das assembleias das quatro áreas. Foram efetuadas analises de variância (ANOVA: bifatorial), Kruskal-Wallis, teste-T e Mann-Whitney para verificar se havia diferenças significativas dos descritores entre as áreas e períodos sazonais. Estas análises foram corroboradas por analises multivariadas de agrupamento (cluster), ordenamento (MDS), Anosim e Simper. No capitulo 2, os estados ecológicos das quatro áreas foram verificados utilizando como indicadores: curvas espécie abundancia, curvas K-dominância e curvas ABC, assim como modelos espécie-abundancia serie geométrica, log serie, log normal e broken stick, e modelo de regressão linear de espectros de tamanho. No capitulo 3, a estrutura trófica foi estimada a partir da categorização das espécies de cada área em 5 guildas: piscívora, onívora, detritívora, carnívora e herbívora. A abundancia, biomassa e índices ecológicos destas guildas foram estimados e verificados suas variações espaço-temporais, por analises de variância (ANOVA: bifatorial e Kruskal-Wallis) e teste t. No capitulo 4, a dieta das espécies mais abundantes das assembleias de cada área foi verificada e suas variações espaço-temporais detectadas por analise de variância (ANOVA: bifatorial e Kruskal-Wallis). Também foram estimados a amplitude e sobreposição de nicho das espécies mais abundantes, assim como a existência de competição entre as espécies através de modelagem nula. No capitulo 5 foi realizada a avaliação ecossistêmica das quatro áreas através de modelos de fluxo de biomassa na rede trófica do ecossistema, usando como instrumento de modelação o software Ecopath. Essas análises tinham por objetivo descrever as variações dos atributos ecológicos que quantificam as propriedades de maturidade, estabilidade e resiliência ecossistêmica que pudessem refletir os estados ecológicos dessas áreas. O modelo incluiu compartimentos funcionais desde produtores primários ate predadores de topo. No geral, todas as análises indicaram sensíveis alterações na ictiofauna atribuídas a implantação da UHE Coaracy Nunes, que se refletem nos três níveis de organização: ecossistema, comunidade (assembleia) e guilda. Os resultados indicaram a captura de 1.977 peixes distribuídos em 2 classes, 9 ordens, 23 famílias, 73 gêneros e 108 espécies. As curvas de acumulação de espécies e curvas de rarefação individualizadas demonstraram que houve suficiência amostral nas áreas Reservatório e Lacustre. Os resultados mostraram que a área Jusante foi mais rica, diversa e equitativa em relação as demais e que a sazonalidade não influenciou na variação destes índices. A abundancia relativa (CPUEn) foi superior nas áreas Reservatório e Lacustre e a biomassa relativa (CPUEb) foi superior na área Jusante, não havendo diferenças sazonais para esses descritores em todas as áreas. As analises de agrupamento (cluster) e ordenamento (MDS) da ictiofauna permitiram identificar a formação de três assembleias distintas: Jusante, Montante e uma assembleia que compreende as áreas Reservatório e Lacustre, ratificando a similaridade dessas duas áreas. Os resultados das curvas whitakeplot, ABC e K-dominância, assim como o ajuste satisfatório do modelo broken stick e os padrões das curvas de espectro de tamanho para a assembleia da área a jusante indicam que esta área foi a mais equilibrada em termos ecológicos. Nas áreas Lacustre e Reservatório, os resultados tanto do ajuste ao modelo serie geométrica, quanto os resultados das curvas whitake-plot, ABC e K-dominância e o espectro de tamanho, assim como os resultados das curvas e ajustes ao modelo série e menor espectro de tamanho para a assembleia da área Reservatório, refletem que os peixes destas áreas, em sua maioria, são indivíduos pequenos com elevada dominância e baixa equitabilidade, caracterizando comunidades típicas de áreas impactadas. A estrutura trófica das assembleias de peixes das áreas represadas (Reservatório e Lacustre) foram formatadas em função do barramento do rio, que isolou e fragmentou o ambiente, determinando sua modificação física, impondo o estabelecimento de uma ictiofauna de espécies pré-adaptadas as condições ambientais de represamento, diferente, em parte, da estrutura da ictiofauna fluvial pre-barramento, destacando as piscívoras, onívoras e detritívoras, que foram as mais ricas e abundantes em função da disponibilidade, nas duas áreas, dos recursos alimentares de sua preferencia. Os resultados demonstraram que as dietas das assembleias de todas as áreas foram similares quanto ao predomínio do consumo de peixes e detritos, seguidos de alimento vegetal aloctone, revelando um padrão com poucos nichos amplos e uma concentração maior de espécies com nichos mais estreitos. Contudo, o padrão de baixa amplitude trófica foi evidenciado pelo predomínio da guilda piscívora, somada as guildas detritívora e herbívora. A sazonalidade pouco influenciou na alimentação da maioria das espécies em todas as áreas. Os padrões comparativos da dieta entre as áreas Montante e Jusante com as áreas Reservatório e Lacustre indicam que a maioria das espécies das áreas represadas pertenciam as guildas piscívora, onívora e detritívora antes do barramento do rio, que colonizaram estes ambientes, influenciadas, principalmente, pela abundancia dos recursos alimentares de suas preferencias e das condições físicas ambientais favoráveis. Interações competitivas foram evidenciadas pelos modelos nulos, sugerindo que a competição também foi um fator importante na estruturação das assembleias. Ecossistemicamente, os quatro modelos de fluxo de biomassa representam ecossistemas com elevada produção primaria oriunda da floresta riparia e algas filamentosas, que são utilizadas parcialmente. A cadeia trófica baseada em detrito apresentou ser mais importante que a que tem como base a produção primaria nas áreas Reservatório e Lacustre. A maioria dos fluxos ocorre nos compartimentos de níveis tróficos baixos. As propriedades ecossistêmicas da área Jusante indicam que este ambiente se encontra mais desenvolvido e maduro em relação aos outros, caracterizado por resiliência e entropia altas. As áreas represadas (Reservatório e Lacustre) apresentaram atributos ecossistêmicos que lhe conferiram características de menos resiliente e menos maduro que as áreas de rio. A área Montante apresentou um padrão intermediário de resiliência, estabilidade e maturidade. Esses resultados evidenciam que apos quarenta anos da construção da barragem do reservatório de Coaracy Nunes, a fragmentação do ambiente proporcionou alterações ecossistêmicas negativas, refletidas nas assembleias de peixes das áreas acima do barramento e na analise ecossistêmica, evidenciando que a área jusante apresenta características de ambiente em bom estado ecológico, com baixa alteração de origem antrópica e capaz de suportar distúrbios.

Two species of swimming crabs of the genus Achelous (Crustacea, Brachyura): environmental requirements determining the niche

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

The influence of niche and neutral processes on a neotropical anuran metacommunity

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Do woody and herbaceous species compete for soil water across topographic gradients? Evidence for niche partitioning in a Neotropical savanna

Savannas are characterized by sparsely distributed woody species within a continuous herbaceous cover, composed mainly by grasses and small eudicot herbs. This vegetation structure is variable across the landscape, with shifts from open grassland to savanna woodland determined by factors that control tree density. These shifts often appear coupled with environmental variations, such as topographic gradients. Here we investigated whether herbaceous and woody savanna species differ in their use of soil water along a topographic gradient of about 110 m, spanning several vegetation physiognomies generally associated with Neotropical savannas. We measured the delta H-2 and delta O-18 signatures of plants, soils, groundwater and rainfall, determining the depth of plant water uptake and examining variations in water uptake patterns along the gradient. We found that woody species use water from deeper soil layers compared to herbaceous species, regardless of their position in the topographic gradient. However, the presence of a shallow water table restricted plant water uptake to the superficial soil layers at lower portions of the gradient. We confirmed that woody and herbaceous species are plastic with respect to their water use strategy, which determines niche partitioning across topographic gradients. Abiotic factors such as groundwater level, affect water uptake patterns independently of plant growth form, reinforcing vegetation gradients by exerting divergent selective pressures across topographic gradients. (C) 2013 SAAB. Published by Elsevier B.V. All rights reserved.

The community-level effect of light on germination timing in relation to seed mass: a source of regeneration niche differentiation

Within a community, species may germinate at different times so as to mitigate competition and to take advantage of different aspects of the seasonal environment (temporal niche differentiation). We illustrated a hypothesis of the combined effects of abiotic and biotic competitive factors on germination timing and the subsequent upscale effects on community assembly. We estimated the germination timing (GT) for 476 angiosperm species of the eastern Tibetan Plateau grasslands under two light treatments in the field: high (i.e. natural) light and low light. We also measured the shift in germination timing (SGT) across treatments for all species. Furthermore, we used phylogenetic comparative methods to test if GT and SGT were associated with seed mass, an important factor in competitive interactions. We found a significant positive correlation between GT and seed mass in both light treatments. Additionally, small seeds (early germinating seeds) tended to germinate later and large seeds (late germinating seeds) tended to germinate earlier under low light vs high light conditions. Low light availability can reduce temporal niche differentiation by increasing the overlap in germination time between small and large seeds. In turn, reduced temporal niche differentiation may increase competition in the process of community assembly.

Niche Specialization and Conservation Biology of Cicindela nevadica lincolniana

As with many organisms across the globe, Cicindela nevadica lincolniana is threatened with extinction. Understanding ecological factors that contribute to extinction vulnerability and what methods aid in the recovery of those species is essential in developing successful conservation programs. Here we examine behavioral mechanisms for niche partitioning along with improving techniques for captive rearing protocol and increasing public awareness about the conservation of this local insect. Ovipositional selectivity was examined for Cicindela nevadica lincolniana, Cicindela circumpicta, Cicindela togata, Cicindela punctulata, and Cicindela fulgida. Models reflect that these species of co-occurring tiger beetles select different ranges of salinity in which to oviposit thereby reducing the potential for interspecific competition. In a second study, thermoregulatory niche partitioning was examined for the same complex of tiger beetle species. Time spent in the sun, on different substrates, and engaging in various behaviors associated with thermoregulation were significantly different during different parts of the day and between species. I continued along a previous line of study to develop a viable captive rearing program. So far fourteen adult Cicindela nevadica lincolniana have been successfully reared in captivity. Overwintering mortality has been determined as a key factor in the mortality of this species in captivity. Finally, I examined the potential for using the visual arts to promote the conservation of Cicindela nevadica lincolniana and associated saline wetlands. The results from surveys conducted at the exhibit suggest that art exhibits can have a strong positive impact on members of the community.

Biological invasions and the acoustic niche: the effect of bullfrog calls on the acoustic signals of white-banded tree frogs

Invasive species are known to affect native species in a variety of ways, but the effect of acoustic invaders has not been examined previously. We simulated an invasion of the acoustic niche by exposing calling native male white-banded tree frogs (Hypsiboas albomarginatus) to recorded invasive American bullfrog (Lithobates catesbeianus) calls. In response, tree frogs immediately shifted calls to significantly higher frequencies. In the post-stimulus period, they continued to use higher frequencies while also decreasing signal duration. Acoustic signals are the primary basis of mate selection in many anurans, suggesting that such changes could negatively affect the reproductive success of native species. The effects of bullfrog vocalizations on acoustic communities are expected to be especially severe due to their broad frequency band, which masks the calls of multiple species simultaneously.

Root niche separation can explain avoidance of seasonal drought stress and vulnerability of overstory trees to extended drought in a mature Amazonian forest

Large areas of Amazonian evergreen forest experience seasonal droughts extending for three or more months, yet show maximum rates of photosynthesis and evapotranspiration during dry intervals. This apparent resilience is belied by disproportionate mortality of the large trees in manipulations that reduce wet season rainfall, occurring after 2-3 years of treatment. The goal of this study is to characterize the mechanisms that produce these contrasting ecosystem responses. A mechanistic model is developed based on the ecohydrological framework of TIN (Triangulated Irregular Network)-based Real Time Integrated Basin Simulator + Vegetation Generator for Interactive Evolution (tRIBS+VEGGIE). The model is used to test the roles of deep roots and soil capillary flux to provide water to the forest during the dry season. Also examined is the importance of "root niche separation," in which roots of overstory trees extend to depth, where during the dry season they use water stored from wet season precipitation, while roots of understory trees are concentrated in shallow layers that access dry season precipitation directly. Observational data from the Tapajo's National Forest, Brazil, were used as meteorological forcing and provided comprehensive observational constraints on the model. Results strongly suggest that deep roots with root niche separation adaptations explain both the observed resilience during seasonal drought and the vulnerability of canopy-dominant trees to extended deficits of wet season rainfall. These mechanisms appear to provide an adaptive strategy that enhances productivity of the largest trees in the face of their disproportionate heat loads and water demand in the dry season. A sensitivity analysis exploring how wet season rainfall affects the stability of the rainforest system is presented. Citation: Ivanov, V. Y., L. R. Hutyra, S. C. Wofsy, J. W. Munger, S. R. Saleska, R. C. de Oliveira Jr., and P. B. de Camargo (2012), Root niche separation can explain avoidance of seasonal drought stress and vulnerability of overstory trees to extended drought in a mature Amazonian forest, Water Resour. Res., 48, W12507, doi:10.1029/2012WR011972.

Analysis of 16S rRNA and mxaF genes revealing insights into Methylobacterium niche-specific plant association

The genus Methylobacterium comprises pink-pigmented facultative methylotrophic (PPFM) bacteria, known to be an important plant-associated bacterial group. Species of this group, described as plant-nodulating, have the dual capacity of producing cytokinin and enzymes, such as pectinase and cellulase, involved in systemic resistance induction and nitrogen fixation under specific plant environmental conditions. The aim hereby was to evaluate the phylogenetic distribution of Methylobacterium spp. isolates from different host plants. Thus, a comparative analysis between sequences from structural (16S rRNA) and functional mxaF (which codifies for a subunit of the enzyme methanol dehydrogenase) ubiquitous genes, was undertaken. Notably, some Methylobacterium spp. isolates are generalists through colonizing more than one host plant, whereas others are exclusively found in certain specific plant-species. Congruency between phylogeny and specific host inhabitance was higher in the mxaF gene than in the 16S rRNA, a possible indication of function-based selection in this niche. Therefore, in a first stage, plant colonization by Methylobacterium spp. could represent generalist behavior, possibly related to microbial competition and adaptation to a plant environment. Otherwise, niche-specific colonization is apparently impelled by the host plant.

Molecular mapping of the regenerative niche in a murine model of myocardial infarction

Adult stem cells are distributed through the whole organism, and present a great potential for the therapy of different types of disease. For the design of efficient therapeutic strategies, it is important to have a more detailed understanding of their basic biological characteristics, as well as of the signals produced by damaged tissues and to which they respond. Myocardial infarction (MI), a disease caused by a lack of blood flow supply in the heart, represents the most common cause of morbidity and mortality in the Western world. Stem cell therapy arises as a promising alternative to conventional treatments, which are often ineffective in preventing loss of cardiomyocytes and fibrosis. Cell therapy protocols must take into account the molecular events that occur in the regenerative niche of MI. In the present study, we investigated the expression profile of ten genes coding for chemokines or cytokines in a murine model of MI, aiming at the characterization of the regenerative niche. MI was induced in adult C57BL/6 mice and heart samples were collected after 24 h and 30 days, as well as from control animals, for quantitative RT-PCR. Expression of the chemokine genes CCL2, CCL3, CCL4, CCL7, CXCL2 and CXCL10 was significantly increased 24 h after infarction, returning to baseline levels on day 30. Expression of the CCL8 gene significantly increased only on day 30, whereas gene expression of CXCL12 and CX3CL1 were not significantly increased in either ischemic period. Finally, expression of the IL-6 gene increased 24 h after infarction and was maintained at a significantly higher level than control samples 30 days later. These results contribute to the better knowledge of the regenerative niche in MI, allowing a more efficient selection or genetic manipulation of cells in therapeutic protocols.

Analysis of 16S rRNA and mxaF genes reveling insights into Methylobacterium niche-specific plant association

The genus Methylobacterium comprises pink-pigmented facultative methylotrophic (PPFM) bacteria, known to be an important plant-associated bacterial group. Species of this group, described as plant-nodulating, have the dual capacity of producing cytokinin and enzymes, such as pectinase and cellulase, involved in systemic resistance induction and nitrogen fixation under specific plant environmental conditions. The aim hereby was to evaluate the phylogenetic distribution of Methylobacterium spp. isolates from different host plants. Thus, a comparative analysis between sequences from structural (16S rRNA) and functional mxaF (which codifies for a subunit of the enzyme methanol dehydrogenase) ubiquitous genes, was undertaken. Notably, some Methylobacterium spp. isolates are generalists through colonizing more than one host plant, whereas others are exclusively found in certain specific plant-species. Congruency between phylogeny and specific host inhabitance was higher in the mxaF gene than in the 16S rRNA, a possible indication of function-based selection in this niche. Therefore, in a first stage, plant colonization by Methylobacterium spp. could represent generalist behavior, possibly related to microbial competition and adaptation to a plant environment. Otherwise, niche-specific colonization is apparently impelled by the host plant.

Demersal communities in the Mediterranean Sea: a case study of Triglidae (Osteichthyes, Scorpaeniformes) on the conservation and sustainable use of marine resources

An appropriate management of fisheries resources can only be achieved with the continuous supply of information on the structure and biology of populations, in order to predict the temporal fluctuations. This study supports the importance of investigating the bio-ecology of increasingly exploited and poorly known species, such as gurnards (Osteichthyes, Triglidae) from Adriatic Sea (Mediterranean), to quantify their ecological role into marine community. It also focuses on investigate inter and intra-specific structuring factor of Adriatic population. These objectives were achieved by: 1) investigating aspects of the population dynamics; 2) studying the feeding biology through the examination of stomach contents; 3) using sagittal otoliths as potential marker of species life cycle; 4) getting preliminary data on mDNA phylogeny. Gurnards showed a specie-specific “critical size” coinciding with the start of sexual maturity, the tendency to migrate to greater depths, a change of diet from crustaceans to fish and an increase of variety of food items eaten. Distribution of prey items, predator size range and depth distribution were the main dimensions that influence the breadth of trophic niche and the relative difference amongst Adriatic gurnards. Several feeding preferences were individuated and a possible impact among bigger-size gurnards and other commercial fishes (anchovy, gadoids) and Crustacea (such as mantis prawn and shrimps) were to be necessary considered. Otolith studies showed that gurnard species have a very fast growth despite other results in other areas; intra-specific differences and the increase in the variability of otolith shape, sulcus acusticus shape, S:O ratios, sulcus acusticus external crystals arrangement were shown between juveniles and adults and were linked to growth (individual genetic factors) and to environmental conditions (e.g. depth and trophic niche distribution). In order to facilitate correct biological interpretation of data, molecular data were obtained for comparing morphological distance to genetic ones.