Competition and phylogeny determine community structure in Mullerian co-mimics

Until recently, the study of negative and antagonistic interactions (for example, competition and predation) has dominated our understanding of community structure, maintenance and assembly(1). Nevertheless, a recent theoretical model suggests that positive interactions (for example, mutualisms) may counterbalance competition, facilitating long-term coexistence even among ecologically undifferentiated species(2). Mullerian mimics are mutualists that share the costs of predator education(3) and are therefore ideally suited for the investigation of positive and negative interactions in community dynamics. The sole empirical test of this model in a Mullerian mimetic community supports the prediction that positive interactions outweigh the negative effects of spatial overlap(4) (without quantifying resource acquisition). Understanding the role of trophic niche partitioning in facilitating the evolution and stability of Mullerian mimetic communities is now of critical importance, but has yet to be formally investigated. Here we show that resource partitioning and phylogeny determine community structure and outweigh the positive effects of Mullerian mimicry in a species-rich group of neotropical catfishes. From multiple, independent reproductively isolated allopatric communities displaying convergently evolved colour patterns, 92% consist of species that do not compete for resources. Significant differences in phylogenetically conserved traits (snout morphology and body size) were consistently linked to trait-specific resource acquisition. Thus, we report the first evidence, to our knowledge, that competition for trophic resources and phylogeny are pivotal factors in the stable evolution of Mullerian mimicry rings. More generally, our work demonstrates that competition for resources is likely to have a dominant role in the structuring of communities that are simultaneously subject to the effects of both positive and negative interactions.

Feeding selectivity of ichthyofauna in a tropical stream: space-time variations in trophic plasticity

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Structure determination of hydroxytrypargine: A new tetrahydro-beta-carboline toxin from the venom of the spider Parawixia bistriata

A new, highly active tetrahydro-p-carboline toxin from the spider Parawixia bistriata, the most-common species of social spider occurring in Brazil, was isolated. The new toxin was identified as 1,2,3,4-tetrahydro-6-hydroxy-beta-carboline (= N-[3-(2,3,4,9-tetrahydro-6-hydroxy-1H-pyrido[3,4-b]indol-1-yl)propyl]guanidine; 3). This type of alkaloid, not common among spider toxins, was found to be the most-potent constituent of the spider's chemical weaponry to kill prey. When P bistriata catch arthropods in their web, they apparently attack their prey in groups of many individuals injecting their venoms. In vivo toxicity assays with 3 demonstrated a potent lethal effect to honeybees, giving rise to clear neurotoxic effects (paralysis) before death. The compound's toxicity (LD50 value) was determined to be ca. 8 ng/g of honeybee. The investigation of the pharmacological properties and neurotoxic actions of 3 may be used in the future for the development of new drugs to be applied for pest control in agriculture.

Ultra-structure and histochemistry of digestive cells of Podisus nigrispinus (Hemiptera: Pentatomidae) fed with prey reared on bt-cotton

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Exploring community assembly through an individual-based model for trophic interactions

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Structure and composition of the stream ichthyofauna of four tributary rivers of the upper Rio Parana basin, Brazil

The ichthyofauna of 24 stretches of streams, all of 100 m length and of fifth or lower order and most of second and third order, were sampled along four left bank tributaries (Rio do Peixe, Rio Aguapei, Rio Sao Jose dos Dourados, lower Rio Tiete of the main channel of the Rio Parana in the state of São Paulo, southeastern Brazil. Sampling of the fish fauna at each of the six sites in the four basins incorporated a standardized fish collecting methodology and a standardized documentation of environmental data serving as the basis for a comparative analysis of the collecting locations. The 8,189 fish specimens collected represented six orders, 18 families, 42 genera, and 56 species, with a total biomass of 28.8 kg. Approximately 52% of the collected species were characiforms, 28% siluriforms, 9% gymnotiforms, 5% cyprinodontiforms, 4% perciforms, and 2% synbranchiforms. The most abundant of the species were the characiforms Astyanax altiparanae (15% of total) and Knodus moenkhausii (12% of total). The two species with the largest overall biomasses were A. altiparanae (34% of total biomass) and the siluriform Hypostomus sp. (8% of total biomass). Analysis of the trophic structure of the studied ichthyofauna indicated that the 10 numerically dominant species across the 24 sampled streams can be grouped into five guilds that are in decreasing order of numerical importance: omnivores, insectivores, insectivores/invertivores, periphytivores, and algivores. Species richness in the sampled stream stretches varied from six to 20 species with an average richness of 14. The species richness estimated by extrapolation for all 24 sampled stream stretches was 67 species. The Characidae are predominant among the collected specimens with approximately 50% of both individuals and biomass, a fact hypothesized to be a function of several attributes typical of the family. Six of the 56 collected species were new to science and six other species are of indefinite taxonomic status and require further analysis in order to determine their identity.

Structure and feeding of a stream fish assemblage in southeastern Brazil: evidence of low seasonal influences

Aim: The present study was developed in a deforested stream located in a region that exhibits marked seasonality with the purpose to investigate whether ecological descriptors of the quantitative structure (i.e., composition, abundance, biomass, species richness, diversity) and feeding of fishes do change between the dry and wet periods. Methods: Sampling was conducted bimonthly from April 2004 to February 2005 by using a standardized effort with electrofishing equipment and environmental variables measurements. Results: We collected 713 fishes belonging to 23 species. The most abundant species were Gymnotus carapo (24.0%) and Poecilia reticulata (23.8%). Species richness, abundance, and biomass showed to be higher in the wet period, but these differences were not significant and did not influence the multivariate pattern of the assemblage (ANOSIM, R = 0.148). Nevertheless, average dissimilarity between community structure in the dry and wet periods was 52.7%, mainly due to the differential contribution of P. reticulata, notably more abundant in the wet season, under quasi-hypoxic water conditions. Examination of 333 gastric contents of 12 species evidenced that food variety was higher in the dry period. of these species, 67% (Astyanax altiparanae, Astyanax fasciatus, Geophagus brasiliensis, Gymnotus carapo, Hypostomus ancistroides, Phalloceros harpagos, Poecilia reticulata, and Rhamdia quelen) kept the diet throughout the year, being classified in the same trophic groups in both periods, and detritus was the most important item for half of them, followed by aquatic insects. Overall, no significant differences in the community's diet between periods were registered (ANOSIM, R = [long dash]0.04). Conclusions: This relative constancy suggests a quite regular availability of resources (mainly shelters in submerged marginal grasses and detritus) along the year.

Electrochemical genosensors for the detection of Bonamia parasite. Selection of single strand-DNA (ssDNA) probes by simulation of the secondary structure folding

A post-PCR nucleic acid work by comparing experimental data, from electrochemical genosensors, and bioinformatics data, derived from the simulation of the secondary structure folding and prediction of hybridisation reaction, was carried out in order to rationalize the selection of ssDNA probes for the detection of two Bonamia species, B. exitiosa and B. ostreae, parasites of Ostrea edulis.Six ssDNA probes (from 11 to 25 bases in length, 2 thiolated and 4 biotinylated) were selected within different regions of B. ostreae and B. exitiosa PCR amplicons (300 and 304 bases, respectively) with the aim to discriminate between these parasite species. ssDNA amplicons and probes were analyzed separately using the "Mfold Web Server" simulating the secondary structure folding behaviour. The hybridisation of amplicon-probe was predicted by means of "Dinamelt Web Server". The results were evaluated considering the number of hydrogen bonds broken and formed in the simulated folding and hybridisation process, variance in gaps for each sequence and number of available bases. In the experimental part, thermally denatured PCR products were captured at the sensor interface via sandwich hybridisation with surface-tethered probes (thiolated probes) and biotinylated signalling probes. A convergence between analytical signals and simulated results was observed, indicating the possibility to use bioinformatic data for ssDNA probes selection to be incorporated in genosensors. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Impacts of enemy-mediated effects and the additivity of interactions in an insect trophic system

In this study, we used data from both experiments and mathematical simulations to analyze the consequences of the interacting effects of intraguild predation (IGP), cannibalism and parasitism occurring in isolation and simultaneously in trophic interactions involving two blowfly species under shared parasitism. We conducted experiments to determine the short-term response of two blowfly species to these interactions with respect to their persistence. A mathematical model was employed to extend the results obtained from these experiments to the long-term consequences of these interactions for the persistence of the blowfly species. Our experimental results revealed that IGP attenuated the strength of the effects of cannibalism and parasitism between blowfly host species, increasing the probability of persistence of both populations. The simulations obtained from the mathematical model indicated that IGP is a key interaction for the long-term dynamics of this system. The presence of different species interacting in a tri-trophic system relaxed the severity of the effects of a particular interaction between two species, changing species abundances and promoting persistence through time. This pattern was related to indirect interactions with a third species, the parasitoid species included in this study. © 2012 The Society of Population Ecology and Springer Japan.

Recursos tecno-metodológicos para descrição e recuperação de informações na Web

Pós-graduação em Ciência da Informação - FFC

Four year multitrophic food web: source food web description, methodology accuracy and species diversity

Food webs have been used in order to understand the trophic relationship among organisms within an ecosystem, however the extension by which sampling efficiency could affect food web responses remain poorly understood. Still, there is a lack of long-term sampling data for many insect groups, mainly related to the interactions between herbivores and their host plants. In the first chapter, I describe a source food web based on the Senegalia tenuifolia plant by identifying the associated insect species and the interactions among them and with this host plant. Furthermore, I check for the data robustness from each trophic level and propose a cost-efficiently methodology. The results from this chapter show that the collected dataset and the methodology presented are a good tool for sample most insect richness of a source food web. In total the food web comprises 27 species belonging to four trophic levels. In the second chapter, I demonstrate the temporal variation in the species richness and abundance from each trophic level, as well as the relationship among distinct trophic levels. Moreover, I investigate the diversity patterns of the second and third trophic level by assessing the contribution of alfa and beta-diversity components along the years. This chapter shows that in our system the parasitoid abundance is regulated by the herbivore abundances. Besides, the species richness and abundances of the trophic levels vary temporally. It also shows that alfa-diversity was the diversity component that most contribute to the herbivore species diversity (2nd trophic level), while the contribution of alfa- and beta-diversity changed along the years for parasitoid diversity (3rd level). Overall, this dissertation describes a source food web and bring insights into some food web challenges related to the sampling effort to gather enough species from all trophic levels. It also discuss the relation among communities associated with distinct trophic levels and their temporal variation and diversity patterns. Finally, this dissertation contributes for the world food web database and in understanding the interactions among its trophic levels and each trophic level pattern along time and space

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.

Functional trophic composition of the ichthyofauna of forest streams in eastern Brazilian Amazon

Este estudo teve como objetivo descrever a organização funcional da fauna de peixes de riachos do nordeste do estado do Pará, Brasil, com base em observações comportamentais das táticas alimentares das espécies. Sete igarapés foram amostrados entre junho e novembro de 2010 por técnicas de observações diretas durante sessões de mergulho livre, totalizando 91h 51min de observação, nos períodos diurno, crepuscular vespertino e noturno. Foram observadas 73 espécies distribuídas em seis ordens, 26 famílias e 63 gêneros, com predomínio de Characiformes, seguidos por Siluriformes. A partir de informações coligidas por observações ad libitum, as espécies foram organizadas em 18 grupos tróficos funcionais (GTFs), de acordo com duas características principais: (1) a tática alimentar observada com maior frequência; e (2) sua distribuição espacial no riacho, considerando suas dimensões lateral (margens e canal central) e vertical (coluna d'água). Os GTFs mais frequentes foram Catadores noturnos de invertebrados (9 espécies), Coletores diurnos de canal (8 spp.), Catadores diurnos de superfície (7 spp.), e Predadores de tocaia e emboscada (6 spp.). Os GTFs aqui definidos possibilitam uma análise comparativa da estrutura e composição da ictiofauna, que representa uma abordagem alternativa ao uso da estrutura taxonômica em estudos ecológicos. A classificação da ictiofauna baseada em GTFs proposta neste trabalho é comparada com outras três classificações, propostas por Sazima (1986), Sabino & Zuanon (1998) e Casatti et al. (2001).

Wikis semânticos: da Web para a Web Semântica

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

The structure of bird communities in areas revegetated after mining in southern Brazil

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)