The influence of landscape on the spatial and temporal distribution of stream macroalgal communities of two types of subtropical biomes

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

Phylogeny and cryptic diversity in geckos (Phyllopezus; Phyllodactylidae; Gekkota) from South America's open biomes

The gecko genus Phyllopezus occurs across South America's open biomes: Cerrado, Seasonally Dry Tropical Forests (SDTF, including Caatinga), and Chaco. We generated a multi-gene dataset and estimated phylogenetic relationships among described Phyllopezus taxa and related species. We included exemplars from both described Phyllopezus pollicaris subspecies, P. p. pollicaris and P. p. przewalskii. Phylogenies from the concatenated data as well as species trees constructed from individual gene trees were largely congruent. All phylogeny reconstruction methods showed Bogertia lutzae as the sister species of Phyllopezus maranjonensis, rendering Phyllopezus paraphyletic. We synonymized the monotypic genus Bogertia with Phyllopezus to maintain a taxonomy that is isomorphic with phylogenetic history. We recovered multiple, deeply divergent, cryptic lineages within P. pollicaris. These cryptic lineages possessed mtDNA distances equivalent to distances among other gekkotan sister taxa. Described P. pollicaris subspecies are not reciprocally monophyletic and current subspecific taxonomy does not accurately reflect evolutionary relationships among cryptic lineages. We highlight the conservation significance of these results in light of the ongoing habitat loss in South America's open biomes. (C) 2011 Elsevier Inc. All rights reserved.

Global Ocean Biomes: Mean and time-varying maps (NetCDF 7.8 MB)

Large-scale studies of ocean biogeochemistry and carbon cycling have often partitioned the ocean into regions along lines of latitude and longitude despite the fact that spatially more complex boundaries would be closer to the true biogeography of the ocean. Herein, we define 17 open-ocean biomes classified from four observational data sets: sea surface temperature (SST), spring/summer chlorophyll a concentrations (Chl a), ice fraction, and maximum mixed layer depth (maxMLD) on a 1° × 1° grid. By considering interannual variability for each input, we create dynamic ocean biome boundaries that shift annually between 1998 and 2010. Additionally we create a core biome map, which includes only the grid cells that do not change biome assignment across the 13 years of the time-varying biomes. These biomes can be used in future studies to distinguish large-scale ocean regions based on biogeochemical function.

Declines of biomes and biotas and the future of evolution

Although panel discussants disagreed whether the biodiversity crisis constitutes a mass extinction event, all agreed that current extinction rates are 50–500 times background and are increasing and that the consequences for the future evolution of life are serious. In response to the on-going rapid decline of biomes and homogenization of biotas, the panelists predicted changes in species geographic ranges, genetic risks of extinction, genetic assimilation, natural selection, mutation rates, the shortening of food chains, the increase in nutrient-enriched niches permitting the ascendancy of microbes, and the differential survival of ecological generalists. Rates of evolutionary processes will change in different groups, and speciation in the larger vertebrates is essentially over. Action taken over the next few decades will determine how impoverished the biosphere will be in 1,000 years when many species will suffer reduced evolvability and require interventionist genetic and ecological management. Whether the biota will continue to provide the dependable ecological services humans take for granted is less clear. The discussants offered recommendations, including two of paramount importance (concerning human populations and education), seven identifying specific scientific activities to better equip us for stewardship of the processes of evolution, and one suggesting that such stewardship is now our responsibility. The ultimate test of evolutionary biology as a science is not whether it solves the riddles of the past but rather whether it enables us to manage the future of the biosphere. Our inability to make clearer predictions about the future of evolution has serious consequences for both biodiversity and humanity.

Introducing BASE: the Biomes of Australian Soil Environments soil microbial diversity database

Microbial inhabitants of soils are important to ecosystem and planetary functions, yet there are large gaps in our knowledge of their diversity and ecology. The ‘Biomes of Australian Soil Environments’ (BASE) project has generated a database of microbial diversity with associated metadata across extensive environmental gradients at continental scale. As the characterisation of microbes rapidly expands, the BASE database provides an evolving platform for interrogating and integrating microbial diversity and function.

Grassland management and conversion into grassland: effects on soil carbon

Grasslands are heavily relied upon for food and forage production. A key component for sustaining production in grassland ecosystems is the maintenance of soil organic matter (SOM), which can be strongly influenced by management. Many management techniques intended to increase forage production may potentially increase SOM, thus sequestering atmospheric carbon (C). Further, conversion from either cultivation or native vegetation into grassland could also sequester atmospheric carbon. We reviewed studies examining the influence of improved grassland management practices and conversion into grasslands on soil C worldwide to assess the potential for C sequestration. Results from 115 studies containing over 300 data points were analyzed. Management improvements included fertilization (39%), improved grazing management (24%), conversion from cultivation (15%) and native vegetation (15%), sowing of legumes (4%) and grasses (2%), earthworm introduction (1%), and irrigation (1%). Soil C content and concentration increased with improved management in 74% of the studies, and mean soil C increased with all types of improvement. Carbon sequestration rates were highest during the first 40 yr after treatments began and tended to be greatest in the top 10 cm of soil. Impacts were greater in woodland and grassland biomes than in forest, desert, rain forest, or shrubland biomes. Conversion from cultivation, the introduction of earthworms, and irrigation resulted in the largest increases. Rates of C sequestration by type of improvement ranged from 0.11 3.04 Mg C.ha(-1) yr(-1), with a mean of 0.54 Mg C.ha(-1).yr(-1) and were highly influenced by biome type and climate. We conclude that grasslands can act as a significant carbon sink with the implementation of improved management.

Large scale surveys suggest limited mercury availability in tropical north Queensland (Australia)

Little is known about the threat of mercury (Hg) to consumers in food webs of Australia's wet-dry tropics. This is despite high concentrations in similar biomes elsewhere and a recent history of gold mining that could lead to a high degree of exposure for biota. We analysed Hg in water, sediments, invertebrates and fishes in rivers and estuaries of north Queensland, Australia to determine its availability and biomagnification in food webs. Concentrations in water and sediments were low relative to other regions of Hg concern, with only four of 138 water samples and five of 60 sediment samples above detection limits of 0.1 mu g L-1 and 01 mu g g(-1), respectively. Concentrations of Hg in fishes and invertebrates from riverine and wetland food webs were well below international consumption guidelines, including those in piscivorous fishes, likely due to low baseline concentrations and limited rates of biomagnification (average slope of log Hg vs. delta N-15 = 0.08). A large fish species of recreational, commercial, and cultural importance (the barramundi, Lates calcarifer), had low concentrations that were below consumption guidelines. Observed variation in Hg concentrations in this species was primarily explained by age and foraging location (floodplain vs. coastal), with floodplain feeders having higher Hg concentrations than those foraging at sea. These analyses suggest that there is a limited threat of Hg exposure for fish-eating consumers in this region. (C) 2011 Published by Elsevier B.V.

Eurasian Neogene large herbivorous mammals and climate

The development and changes in the distribution of herbivorous mammal communities during the Neogene is complex. The Eurasian scale environmental patterns reflect the large scale geographical and climatic patterns. The reorganization of these affect the biome distribution throughout the continent. The distribution of mammal taxa was closely associated with the distribution of biomes. In Eurasia the Neogene development of environments was twofold. The early and middle Miocene that seemed to have been advantageous for mammals was followed by drying of environments during the late Neogene. The mid-latitude drying was the main trend, and it is the combined result of the retreat of Paratethys, the uplift of Tibetan Plateau and changes in the ocean currents and temperatures. The common mammals were "driving" the evolution of mammalian communities. During the late Miocene we see the drying affecting more and more regions, and we see changes in the composition of mammalian communities.

A model investigation of vegetation-atmosphere interactions on a millennial timescale

A terrestrial biosphere model with dynamic vegetation capability, Integrated Biosphere Simulator (IBIS2), coupled to the NCAR Community Atmosphere Model (CAM2) is used to investigate the multiple climate-forest equilibrium states of the climate system. A 1000-year control simulation and another 1000-year land cover change simulation that consisted of global deforestation for 100 years followed by re-growth of forests for the subsequent 900 years were performed. After several centuries of interactive climate-vegetation dynamics, the land cover change simulation converged to essentially the same climate state as the control simulation. However, the climate system takes about a millennium to reach the control forest state. In the absence of deep ocean feedbacks in our model, the millennial time scale for converging to the original climate state is dictated by long time scales of the vegetation dynamics in the northern high latitudes. Our idealized modeling study suggests that the equilibrium state reached after complete global deforestation followed by re-growth of forests is unlikely to be distinguishable from the control climate. The real world, however, could have multiple climate-forest states since our modeling study is unlikely to have represented all the essential ecological processes (e. g. altered fire regimes, seed sources and seedling establishment dynamics) for the reestablishment of major biomes.

CTFS-ForestGEO: a worldwide network monitoring forests in an era of global change

Global change is impacting forests worldwide, threatening biodiversity and ecosystem services including climate regulation. Understanding how forests respond is critical to forest conservation and climate protection. This review describes an international network of 59 long-term forest dynamics research sites (CTFS-ForestGEO) useful for characterizing forest responses to global change. Within very large plots (median size 25ha), all stems 1cm diameter are identified to species, mapped, and regularly recensused according to standardized protocols. CTFS-ForestGEO spans 25 degrees S-61 degrees N latitude, is generally representative of the range of bioclimatic, edaphic, and topographic conditions experienced by forests worldwide, and is the only forest monitoring network that applies a standardized protocol to each of the world's major forest biomes. Supplementary standardized measurements at subsets of the sites provide additional information on plants, animals, and ecosystem and environmental variables. CTFS-ForestGEO sites are experiencing multifaceted anthropogenic global change pressures including warming (average 0.61 degrees C), changes in precipitation (up to +/- 30% change), atmospheric deposition of nitrogen and sulfur compounds (up to 3.8g Nm(-2)yr(-1) and 3.1g Sm(-2)yr(-1)), and forest fragmentation in the surrounding landscape (up to 88% reduced tree cover within 5km). The broad suite of measurements made at CTFS-ForestGEO sites makes it possible to investigate the complex ways in which global change is impacting forest dynamics. Ongoing research across the CTFS-ForestGEO network is yielding insights into how and why the forests are changing, and continued monitoring will provide vital contributions to understanding worldwide forest diversity and dynamics in an era of global change.

Economic Assessment of Forest Ecosystem Services Losses: Cost of Policy Inaction

52 p.

Pan-biogeografia dos ungulados viventes (Mammalia: Cetartiodactyla e Perissodactyla) da região Neotropical, da Zona de Transição Sul-americana e região Andina: aspectos históricos e conservacionistas

Os ungulados viventes (Cetartiodactyla e Perissodactyla), nas regiões estudadas, são representados por 11 gêneros e 24 espécies. O presente estudo propõe reconhecer os padrões de distribuição destas espécies, a partir da aplicação do método pan-biogeográfico de análise de traços. Este método auxilia no entendimento a priori dos padrões congruentes de distribuição e numa compreensão de padrões e processos de diferenciação geográfica no tempo e no espaço, reconstruindo a biogeografia de táxons. Em relação a aspectos conservacionistas, o método foi aplicado na identificação de áreas prioritárias para conservação. A aplicação do método consiste basicamente na marcação das localidades de ocorrência dos diferentes táxons em mapas, sendo estas localidades conectadas por intermédio de linhas seguindo um critério de mínima distância, resultando nos chamados traços individuais que foram plotados nos mapas de biomas da América Central e do Sul do programa ArcView GIS 3.2. A superposição destes traços individuais define um traço generalizado, sugerindo uma história comum, ou seja, a preexistência de uma biota ancestral subsequentemente fragmentada por eventos vicariantes. A interseção de dois ou mais traços generalizados corresponde a um nó biogeográfico, que representa áreas compostas e complexas, nas quais se agrupam distintas histórias biogeográficas. Para a análise pan-biogeográfica foi utilizado o software ArcView GIS 3.2 e a extensão Trazos 2004. A partir da superposição dos 24 traços individuais, foram reconhecidos cinco traços generalizados (TGs): TG1, Mesoamericano/Chocó, composto por Mazama pandora, M. temama e Tapirus bairdii; TG2, Andes do Norte (Mazama rufina, Pudu mephistophiles e Tapirus pinchaque); TG 3, Andes Centrais (Hippocamelus antisensis, Lama guanicoe, Mazama chunyi e Vicugna vicugna) ; TG4, Patagônia chilena (Hippocamelus bisulcus e Pudu puda).; TG5, Chaco/Centro oeste do Brasil (Blastocerus dichotomus, Catagonus wagneri e Ozotocerus bezoarticus); e um nó biogeográfico em Antioquia no noroeste da Colômbia. As espécies Mazama americana, M.bricenii, M.goazoubira, M.nana, Tapirus terrestris, Tayassu pecari e T. tajacu não participaram de nenhum dos traços generalizados. Os padrões de distribuição formados a partir dos traços generalizados indicam que os ungulados viventes sofreram uma fragmentação e diferenciação no Pleistoceno, relacionadas a eventos históricos ocorridos na região Neotropical, na Zona de Transição Sul-americana e na região Andina, explicados pelos movimentos ocorridos nas Zonas de Falhas Tectônicas da América Central e do Sul, por vulcanismo e pelas mudanças climáticas. A formação do platô Altiplano-Puna revelou ser uma barreira geográfica, tanto em tempos pretéritos como em tempos atuais, para a maioria da biota sul-americana, com exceção dos camelídeos, que habitam estas áreas da Argentina, do oeste da Bolívia e sudoeste do Peru. O nó biogeográfico confirmou a presença de componentes bióticos de diferentes origens, constituindo uma área com grande diversidade biológica e endêmica, sugerindo assim uma unidade de conservação no noroeste da América do Sul.

Morfo-anatomia foliar comparada de Coccocypselum lanceolatum (RUIZ & PAVON) PERSOON (RUBIACEAE) ocorrente em duas regiões distintas de Mata Atlântica

A Mata Atlântica figura entre os biomas com o maior índice de biodiversidade, mais ameaçados e menos conhecidos cientificamente do planeta. Nesse bioma, a família Rubiaceae se destaca como a quarta mais importante em número de espécies e indivíduos. Com o objetivo de aumentar o conhecimento relativo ao bioma e à família em questão, este trabalho propõe o estudo de Coccocypselum lanceolatum (Ruiz & Pavon) Persoon, uma espécie de hábito herbáceo frequente em diferentes fitofisionomias de Mata Atlântica no estado do Rio de Janeiro. O trabalho visa comparar a estrutura morfo-anatômica da espécie crescendo em Floresta Ombrófila Densa submontana, em região insular e Floresta Ombrófila Densa montana, em região continental. A pesquisa foi desenvolvida em dois remanescentes de Mata Atlântica no estado do Rio de Janeiro: Parque Estadual da Ilha Grande, no município de Angra dos Reis e Parque Ambiental Luiz Simões Lopes, município de Nova Friburgo. Foi feita a avaliação dos seguintes parâmetros ambientais: pluviosidade, temperatura, radiação solar e características do solo. Para a análise morfológica foliar, foram coletadas 25 folhas completamente expandidas, provenientes do 3 ou 4 nós, observando-se a mesma estação climática, entre os meses de maio e junho de 2010 (outono) nos dois sítios de estudo. Para o estudo anatômico foram selecionadas 10 folhas completamente expandidas, provenientes do 3 ou 4 nós, as quais foram fragmentadas nos níveis do pecíolo e terço-médio. Os parâmetros utilizados para a comparação dos materiais provenientes dos diferentes sítios consistiram na espessura total da lâmina foliar, na espessura do mesofilo (m), na espessura dos parênquimas (m), paliçádico e lacunoso, na espessura das epidermes (m) nas faces adaxiais e abaxiais, e nas densidades (mm2) de estômatos e de tricomas. Os resultados obtidos mostram que a espécie apresenta variação intraespecífica, relacionada aos diferentes parâmetros ambientais avaliados em função da origem. Desta forma, foram encontradas diferenças na composição química e física e consequentemente no pH dos solos; a presença de antocianinas em órgãos diferentes das flores e dos frutos no material de Nova Friburgo; diferenças morfológicas e anatômicas relativas às diferenças nos índices pluviométricos, composição do solo e radiação solar

Pan-biogeografia dos gêneros Didelphis, Philander, Metachirus, Chironectes e Lutreolina (Didelphimorphia: Didelphidae)

A ordem Didelphimorphia, de marsupiais americanos, apresenta 19 gêneros e 96 espécies, todos membros da família Didelphidae, que é dividida em duas subfamílias, Caluromyinae e Didelphinae. A subfamília Didelphinae contém (não apenas) as tribos Didelphini e Metachirini. A tribo Didelphini compreende 15 espécies de quatro gêneros: Chironectes (1 espécie), Lutreolina (1), Didelphis (6) e Philander (7) e a tribo Metachirini é monotípica, com apenas uma espécie do gênero Metachirus. Estes cinco gêneros encontram-se distribuídos amplamente pelas Américas, desde o sul do Canadá até a região central da Argentina. O objetivo deste estudo foi buscar identificar e explicar, através de análise pan-biogeográfica, os padrões de distribuição das espécies destes cinco gêneros. Para tal, foi feito um levantamento em banco de dados, coleções científicas e artigos científicos para a obtenção de dados sobre as localidades de registro de cada espécie. Estas foram então marcadas em mapas e a partir destes, as localidades de ocorrência foram conectadas com linhas de menor distância para formação dos traços individuais. Pela sobreposição dos traços individuais chegou-se aos traços generalizados e do encontro destes, aos nós biogeográficos. Os pontos de ocorrência foram também plotados em mapas de biomas para análise. Encontramos três traços generalizados e dois nós biogeográficos, um no centro da Bolívia na província biogeográfica de Puna e outro na Argentina, na província de Misiones. Quatro espécies não participaram de nenhum dos traços generalizados, provavelmente devido à sua distribuição mais restrita (Philander deltae, P. andersoni, P. olrogi e P. mcilhennyi). Chironectes minimus e Metachirus nudicaudatus tiveram seus traços coincidentes com dois traços generalizados, o que está de acordo com suas divisões de subespécies. Identificamos os diferentes padrões existentes para o norte da América do Sul (Venezuela) já apontado por diversos autores, porém apenas quando analisadas as subespécies em separado. Alguns limites para a distribuição das espécies puderam ser identificados, como por exemplo o istmo de Tehuantepec, no México, para Chironectes minimus e Metachirus nudicaudatus e o limite da região neotropical para P. opossum e D. marsupialis. O limite de distribuição sul de Philander opossum e P. frenatus é provavelmente o rio Paraguai, que deve servir de barreira para o contato entre as duas espécies. A descaracterização dos ambientes naturais pelo desmatamento vem alterando os padrões naturais de distribuição das espécies, com o registro de espécies de áreas abertas em biomas de mata. Lutreolina crassicaudata apresenta distribuição disjunta, ocupando duas áreas de vegetação aberta, uma no noroeste e outra no centro e sudeste da América do Sul, padrão provavelmente gerado pelos períodos de retração e expansão de áreas de savana do Mioceno superior ao Holoceno, levando à captura destes enclaves de vegetação aberta, com seu isolamento por áreas de floresta. Os nós e traços generalizados aqui identificados coincidiram com os encontrados por outros autores. Apesar da pan-biogeografia poder ser usada para propor áreas de proteção ambiental, nos locais em que encontramos os nós biogeográficos já existem unidades de conservação, não havendo assim necessidade de propor novas áreas no caso desses marsupiais. Ainda existe uma grande necessidade de um melhor conhecimento da distribuição e taxonomia das espécies estudadas, o que promoveria um melhor entendimento dos padrões biogeográficos existentes

Palinotaxonomia de representantes das tribos Coussareeae. Benth. Hook. F. e Psychotrieae Cham. & Schtdl (Rubiaceae Juss.) ocorrentes no Sudeste do Brasil

Rubiaceae Juss. é a quarta família em número de espécies entre as Angiospermas no Mundo e no Neotrópico, apresentando grande diversidade de espécies com representantes na maioria dos biomas. No Brasil são registrados 124 gêneros e 1.395 espécies sendo considerada uma das principais famílias da flora brasileira. O presente trabalho trata do estudo palinológico de 61 espécies da família Rubiaceae subordinadas às tribos Coussareeae Benth. & Hook.f e Psychotrieae Cham. & Schltdl. ocorrentes no Sudeste do Brasil, com a finalidade de descrever a morfologia polínica e estabelecer atributos polínicos úteis à taxonomia do grupo. O material botânico utilizado foi obtido de exsicatas depositadas nos herbários nacionais (BHCB, GUA, HB, R, RB e SP). Os grãos de pólen foram tratados pelo método acetolítico e ou pelo método de acetólise láctica, sendo posteriormente mensurados, descritos e fotomicrografados em microscopia de luz. Para análise em microscópio eletrônico de varredura (MEV), as anteras foram rompidas e os grãos de pólen, não acetolisados, espalhados sobre uma fita de carbono. Foram caracterizados quanto à forma, ao tamanho, ao tipo de abertura, à polaridade e à ornamentação da sexina. Os grãos de pólen das espécies estudadas variaram de médios a grandes, apolares ou isopolares, oblato-esferoidais a subprolatos; em relação à abertura foram encontrados grãos de pólen inaperturados, quando encontrada, apresentaram colpos, cólporos ou poros e o número de aberturas variou de 2-3-4 a aperturados a pantoaperturados. A ornamentação da sexina variou entre rugulada, microrreticulada e reticulada. Coussareeae se caracterizou por apresentar grãos de pólen tricolporados ou 2-3-4-porados, enquanto Psychotrieae, inaperturados, 3-4-colpados ou pantoporados. Pelos resultados obtidos pode-se constatar que as características polínicas são importantes para a identificação das espécies e circunscrição genérica, sendo a família considerada euripolínica, A palinologia é, portanto, um forte caráter taxonômico, uma vez que as tribos, os gêneros e as espécies são distintas palinologicamente