Ecology of an urban-adapted species over an urbanization gradient

The tawny frogmouth is a nocturnal bird species endemic to Australia. While many species of wildlife worldwide experience detrimental outcomes from urbanization, this thesis demonstrates the resilience and adaptability of this unique species to landscape change by human beings.

Dung beetle communities in Madagascar

The traditional aim of community ecology has been to understand the origin and maintenance of species richness in local communities. Why certain species occur in one place but not in another, how ecologically apparently similar species use resources, what is the role of the regional species pool in affecting species composition in local communities, and so forth. Madagascar offers great opportunities to conduct such studies, since it is a very large island that has been isolated for tens of million of years. Madagascar has remarkable faunal and floral diversity and species level endemism reaches 100% in many groups of species. Madagascar is also exceptional for endemism at high taxonomic levels and for the skewed representation of many taxa in comparison with continental faunas. For example, native ungulates that are dominant large herbivorous mammals on the African continent are completely lacking in Madagascar. The largest native Malagasy herbivores, and the main dung producers for Malagasy dung beetles, are the endemic primates, lemurs. Cattle was introduced to Madagascar about 1,000 yrs ago and is today abundant and widespread. I have studied Malagasy dung beetle communities and the distributional patterns of species at several spatial scales and compared the results with comparable communities in other tropical areas. There are substantial differences in dung beetle communities in Madagascar and elsewhere in the tropics in terms of the life histories of the species, species ecological traits, local and regional species diversities, and the sizes of species geographical ranges. These differences are attributed to Madagascar s ancient isolation, large size, heterogeneous environment, skewed representation of the mammalian fauna, and recent though currently great human impact.

Temporal variability of forest communities: empirical estimates of population change in 4000 tree species

Long-term surveys of entire communities of species are needed to measure fluctuations in natural populations and elucidate the mechanisms driving population dynamics and community assembly. We analysed changes in abundance of over 4000 tree species in 12 forests across the world over periods of 6-28years. Abundance fluctuations in all forests are large and consistent with population dynamics models in which temporal environmental variance plays a central role. At some sites we identify clear environmental drivers, such as fire and drought, that could underlie these patterns, but at other sites there is a need for further research to identify drivers. In addition, cross-site comparisons showed that abundance fluctuations were smaller at species-rich sites, consistent with the idea that stable environmental conditions promote higher diversity. Much community ecology theory emphasises demographic variance and niche stabilisation; we encourage the development of theory in which temporal environmental variance plays a central role.

Plant reproductive traits mediate tritrophic feedback effects within an obligate brood-site pollination mutualism

Plants, herbivores and parasitoids affect each other directly and indirectly; however, feedback effects mediated by host plant traits have rarely been demonstrated in these tritrophic interactions. Brood-site pollination mutualisms (e.g. those involving figs and fig wasps) represent specialised tritrophic communities where the progeny of mutualistic pollinators and of non-mutualistic gallers (both herbivores) together with that of their parasitoids develop within enclosed inflorescences called syconia (hence termed brood-sites or microcosms). Plant reproductive phenology (which affects temporal brood-site availability) and inflorescence size (representing brood-site size) are plant traits that could affect reproductive resources, and hence relationships between trees, pollinators and non-pollinating wasps. Analysing wasp and seed contents of syconia, we examined direct, indirect, trophic and non-trophic relationships within the interaction web of the fig-fig wasp community of Ficus racemosa in the context of brood site size and availability. We demonstrate that in addition to direct resource competition and predator-prey (host-parasitoid) interactions, these communities display exploitative or apparent competition and trait-mediated indirect interactions. Inflorescence size and plant reproductive phenology impacted plant-herbivore and plant-parasitoid associations. These plant traits also influenced herbivore-herbivore and herbivore-parasitoid relationships via indirect effects. Most importantly, we found a reciprocal effect between within-tree reproductive asynchrony and fig wasp progeny abundances per syconium that drives a positive feedback cycle within the system. The impact of a multitrophic feedback cycle within a community built around a mutualistic core highlights the need for a holistic view of plant-herbivore-parasitoid interactions in the community ecology of mutualisms.

Comunidade de mamíferos em uma paisagem fragmentada no município de Cachoeiras de Macacu, RJ

A Mata Atlântica sofre fortes pressões antrópicas desde o descobrimento do Brasil. Desse contexto surge a necessidades de estudos que busquem os efeitos dessa degradação sobre a biodiversidade desse bioma. Mamíferos são bons bioindicadores da qualidade ambiental dos ecossistemas a eles associados. Sendo assim, esse estudo objetivou a busca da relação entre a estrutura da comunidade de mamíferos e a estrutura da cobertura vegetal de uma paisagem do município de Cachoeiras de Macacu, RJ. Os resultados apontaram para uma relação entre a distância entre os fragmentos e sua composição, ou seja, quanto mais próximos os fragmentos estão entre si, mais semelhantes eles são em relação a composição da comunidade de mamíferos. Nessa perspectiva, refletimos sobre a importância da Teoria de Biogeografia de Ilhas e da Teoria de Metapopulações no pensar de estratégias conservacionistas e entendemos que elas podem ajudar na construção de modelos complexos sobre a composição das espécies de mamíferos.

Efeitos do controle da jaqueira, Artocarpus heterophyllus L., sobre a comunidade de pequenos mamíferos e a rede de dispersão de sementes na Ilha Grande, RJ

Atualmente observa-se uma expressiva perda de biodiversidade global resultante de atividades antrópicas, sendo a introdução de espécies exóticas uma das mais impactantes. A jaqueira Artocarpus heterophyllus é uma espécie exótica introduzida no Brasil durante o período colonial, sendo considerada invasora em diversas localidades. Na Mata Atlântica invade áreas de mata aberta e de borda, habitualmente associadas a ambientes antrópicos. Na Ilha Grande é encontrada em grande abundância em decorrência do histórico de ocupação humana. Para compreender como a mastofauna responde a presença da jaqueira, o Laboratório de Ecologia de Mamíferos da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ) vem desenvolvendo um estudo ao longo de seis anos nos arredores da Vila Dois Rios, localizada na face oceânica da Ilha Grande. A partir dos resultados prévios iniciou-se uma segunda etapa do estudo no mesmo local que buscou avaliar diferentes métodos de controle das jaqueiras. O presente estudo é uma continuação direta desses dois trabalhos anteriores e teve como objetivo acompanhar as respostas da comunidade de pequenos mamíferos no período imediatamente posterior ao controle. Durante 18 meses foram amostradas bimestralmente 18 grades, 10 aonde foi efetuado o controle das jaqueiras e 8 aonde não foi constatada a presença desta árvore. Em cada grade foram colocadas 11 armadilhas de captura viva sendo banana a isca utilizada. Os mamíferos capturados foram medidos e suas fezes coletadas. A quantidade de jacas em cada área também foi anotada bimensalmente. As fezes foram analisadas em laboratório e as sementes encontradas identificadas. Os resultados obtidos indicam que a influência de A. heterophyllus sobre a estrutura da comunidade de pequenos mamíferos foi menor após o tratamento de controle. A única espécie que parece ainda responder a abundância de jaqueiras é o roedor Trinomys dimidiatus, que apresentou densidades mais elevadas nas áreas em tratamento, porém mais próximas a resultados obtidos para espécies congêneres em áreas pouco antropizadas. Utilizando uma abordagem de redes complexas observamos que, embora T. dimidiatus seja a espécie mais abundante em termos de número de indivíduos, o gambá Didelphis aurita parece ser a espécie de mamífero mais importante para dispersão de sementes nativas, aparecendo como espécie com maior número de conexões com espécies de sementes nas redes contruídas para as áreas sem jaqueiras e com jaqueiras antes e após o tratamento. Finalmente, a partir dos dados obtidos criamos um modelo matemático para a população de T. dimidiatus dos arredores da Vila Dois Rios, baseado em um crescimento logístico. Os resultados do modelo proposto se mostraram correlacionados com os dados de abundância reais, de modo que ele parece ser um simulador adequado da população local.

Comunidades de lagartos dos remanescentes de restinga do Estado do Rio de Janeiro: Riqueza, diversidade e onde estão as espécies endêmicas e ameaçadas de extinção

Atualmente existe uma contínua perda de biodiversidade, que decorre principalmente devido a intensa modificação das paisagens naturais pelas atividades humanas. O litoral do estado do Rio de Janeiro é ocupado há centenas de anos, e uma das principais ameaças é a crescente taxa demográfica. De forma geral, o conhecimento acerca dos diferentes grupos de vertebrados terrestres e a sua relação com o ambiente de restinga ainda é incipiente. Realizamos o presente estudo em dez áreas de remanescentes de vegetação de restinga no estado do Rio de Janeiro, para compreender a variação das comunidades de lagartos entre os diferentes ambientes e suas estruturas locais, bem como os principais fatores que as afetam negativamente. Realizamos um conjunto de transecções lineares delimitadas por tempo, ao longo de três anos. As espécies de lagartos foram identificadas e quantificadas, e mensuramos a estrutura e os fatores de ameaça antrópica dos ambientes. Registramos no total nove espécies de lagartos compondo as comunidades de restingas amostradas no estado do Rio de Janeiro, incluindo uma espécie exótica e invasora (Hemidactylus mabouia), e duas endêmicas (Liolaemus lutzae e Cnemidophorus littoralis). A maioria das espécies foram registradas em diferentes meso-habitats, e no geral podem ser consideradas oportunistas e generalistas. As restingas diferiram entre si principalmente em termos de abundância e densidade de espécies de lagartos, enquanto a riqueza foi comparativamente menor nos ambientes insulares. Provavelmente essas diferenças são resultados da interação entre processos históricos e ecológicos atuando em sinergia. Na restinga de Grussaí, os dados mostram que, considerando o nicho em suas três dimensões avaliadas (tempo, espaço e dieta), é provável que a comunidade esteja estruturada em seu eixo temporal. A análise dos fatores de ameaça antrópica sobre as restingas mostra que a situação dos fragmentos se manteve a mesma nos últimos anos. Provavelmente, as políticas públicas atuais não parecem ser suficientes para o aumento do grau de preservação e conservação das áreas de restinga do litoral do estado do Rio de Janeiro devido à contínua especulação imobiliária. É necessário o emprego de monitoramentos periódicos para acompanhar a situação das populações das espécies endêmicas e ameaçadas, e promover mudanças físicas (e.g. remoção de lixo depositado e de espécies exóticas), sócio-educativas (e.g. diminuição do acesso de animais domésticos, descarte de material), e de poder público (e.g. aumento das áreas de proteção). Em relação à espécie endêmica e ameaçada L. lutzae, identificamos uma sobreposição de nicho espacial em relação a Tropidurus torquatus, variável entre as localidades amostradas. Provavelmente essa variação resulta da estrutura ambiental que difere entre as restingas e, consequentemente, provoca diferentes respostas em termos de interação entre as espécies que compõem as comunidades de lagartos. Os novos registros de H. mabouia em habitat natural nas restingas foram incluídos aos registros de ocorrência da espécie em ambientes naturais em território brasileiro, no intuito de identificar áreas potenciais de invasão da espécie. Os resultados mostram uma alta probabilidade principalmente na região litorânea. O presente estudo possibilita uma melhor compreensão sobre a ecologia de comunidades de lagartos no estado do Rio de Janeiro.

Positive interactions in communities

Current concepts of the role of interspecific interactions in communities have been shaped by a profusion of experimental studies of interspecific competition over the past few decades. Evidence for the importance of positive interactions — facilitations — in community organization and dynamics has accrued to the point where it warrants formal inclusion into community ecology theory, as it has been in evolutionary biology.

植物化感作用与生物多样性

本文简要地阐释了化感作用的含义、基本特征以及作用机制,并结合生物多样性理论,综述了化感作用研究中化感物种的多样性、化感物质的多样性及其释放途径的多样性,具体讨论了化感作用对物种多样性、遗传多样性及生态系统多样性中的种群生态、协同进化、土壤生境、生态系统功能和生物入侵等方面的可能影响。文中提出了化感作用的利用、管理应与生物多样性保护相统一的看法,并指出对化感作用与生物多样性的关系以及相互影响机制进行本质的探索,特别是对植物化感作用的生态服务功能与价值评估与探讨,可为保护生物学和系统生态学提供理论基础,这也是今后工作开展的一个重要方向。

How trophic interaction strength depends on traits

A key problem in community ecology is to understand how individual-level traits give rise to population-level trophic interactions. Here, we propose a synthetic framework based on ecological considerations to address this question systematically. We derive a general functional form for the dependence of trophic interaction coefficients on trophically relevant quantitative traits of consumers and resources. The derived expression encompasses-and thus allows a unified comparison of-several functional forms previously proposed in the literature. Furthermore, we show how a community's, potentially low-dimensional, effective trophic niche space is related to its higher-dimensional phenotypic trait space. In this manner, we give ecological meaning to the notion of the "dimensionality of trophic niche space." Our framework implies a method for directly measuring this dimensionality. We suggest a procedure for estimating the relevant parameters from empirical data and for verifying that such data matches the assumptions underlying our derivation. © Springer Science+Business Media B.V. 2009.


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Reaxys Database Information|

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Universal power-law diet partitioning by marine fish and squid with surprising stability–diversity implications

A central question in community ecology is how the number of trophic links relates to community species richness. For simple dynamical food-web models, link density (the ratio of links to species) is bounded from above as the number of species increases; but empirical data suggest that it increases without bounds. We found a new empirical upper bound on link density in large marine communities with emphasis on fish and squid, using novel methods that avoid known sources of bias in traditional approaches. Bounds are expressed in terms of the diet-partitioning function (DPF): the average number of resources contributing more than a fraction f to a consumer's diet, as a function of f. All observed DPF follow a functional form closely related to a power law, with power-law exponents indepen- dent of species richness at the measurement accuracy. Results imply universal upper bounds on link density across the oceans. However, the inherently scale-free nature of power-law diet partitioning suggests that the DPF itself is a better defined characterization of network structure than link density.

Comparative mitochondrial genomics toward understanding genetics and evolution of arbuscular mycorrhizal fungi

Les champignons mycorhiziens arbusculaires (CMA) sont très répandus dans le sol où ils forment des associations symbiotiques avec la majorité des plantes appelées mycorhizes arbusculaires. Le développement des CMA dépend fortement de la plante hôte, de telle sorte qu'ils ne peuvent vivre à l'état saprotrophique, par conséquent ils sont considérés comme des biotrophes obligatoires. Les CMA forment une lignée évolutive basale des champignons et ils appartiennent au phylum Glomeromycota. Leurs mycélia sont formés d’un réseau d’hyphes cénocytiques dans lesquelles les noyaux et les organites cellulaires peuvent se déplacer librement d’un compartiment à l’autre. Les CMA permettent à la plante hôte de bénéficier d'une meilleure nutrition minérale, grâce au réseau d'hyphes extraradiculaires, qui s'étend au-delà de la zone du sol explorée par les racines. Ces hyphes possèdent une grande capacité d'absorption d’éléments nutritifs qui vont être transportés par ceux-ci jusqu’aux racines. De ce fait, les CMA améliorent la croissance des plantes tout en les protégeant des stresses biotiques et abiotiques. Malgré l’importance des CMA, leurs génétique et évolution demeurent peu connues. Leurs études sont ardues à cause de leur mode de vie qui empêche leur culture en absence des plantes hôtes. En plus leur diversité génétique intra-isolat des génomes nucléaires, complique d’avantage ces études, en particulier le développement des marqueurs moléculaires pour des études biologiques, écologiques ainsi que les fonctions des CMA. C’est pour ces raisons que les génomes mitochondriaux offrent des opportunités et alternatives intéressantes pour étudier les CMA. En effet, les génomes mitochondriaux (mt) publiés à date, ne montrent pas de polymorphismes génétique intra-isolats. Cependant, des exceptions peuvent exister. Pour aller de l’avant avec la génomique mitochondriale, nous avons besoin de générer beaucoup de données de séquençages de l’ADN mitochondrial (ADNmt) afin d’étudier les méchanismes évolutifs, la génétique des population, l’écologie des communautés et la fonction des CMA. Dans ce contexte, l’objectif de mon projet de doctorat consiste à: 1) étudier l’évolution des génomes mt en utilisant l’approche de la génomique comparative au niveau des espèces proches, des isolats ainsi que des espèces phylogénétiquement éloignées chez les CMA; 2) étudier l’hérédité génétique des génomes mt au sein des isolats de l’espèce modèle Rhizophagus irregularis par le biais des anastomoses ; 3) étudier l’organisation des ADNmt et les gènes mt pour le développement des marqueurs moléculaires pour des études phylogénétiques. Nous avons utilisé l’approche dite ‘whole genome shotgun’ en pyroséquençage 454 et Illumina HiSeq pour séquencer plusieurs taxons de CMA sélectionnés selon leur importance et leur disponibilité. Les assemblages de novo, le séquençage conventionnel Sanger, l’annotation et la génomique comparative ont été réalisés pour caractériser des ADNmt complets. Nous avons découvert plusieurs mécanismes évolutifs intéressant chez l’espèce Gigaspora rosea dans laquelle le génome mt est complètement remanié en comparaison avec Rhizophagus irregularis isolat DAOM 197198. En plus nous avons mis en évidence que deux gènes cox1 et rns sont fragmentés en deux morceaux. Nous avons démontré que les ARN transcrits les deux fragments de cox1 se relient entre eux par épissage en trans ‘Trans-splicing’ à l’aide de l’ARN du gene nad5 I3 qui met ensemble les deux ARN cox1.1 et cox1.2 en formant un ARN complet et fonctionnel. Nous avons aussi trouvé une organisation de l’ADNmt très particulière chez l’espèce Rhizophagus sp. Isolat DAOM 213198 dont le génome mt est constitué par deux chromosomes circulaires. En plus nous avons trouvé une quantité considérable des séquences apparentées aux plasmides ‘plasmid-related sequences’ chez les Glomeraceae par rapport aux Gigasporaceae, contribuant ainsi à une évolution rapide des ADNmt chez les Glomeromycota. Nous avons aussi séquencé plusieurs isolats de l’espèces R. irregularis et Rhizophagus sp. pour décortiquer leur position phylogénéque et inférer des relations évolutives entre celles-ci. La comparaison génomique mt nous montré l’existence de plusieurs éléments mobiles comme : des cadres de lecture ‘open reading frames (mORFs)’, des séquences courtes inversées ‘short inverted repeats (SIRs)’, et des séquences apparentées aux plasimdes ‘plasmid-related sequences (dpo)’ qui impactent l’ordre des gènes mt et permettent le remaniement chromosomiques des ADNmt. Tous ces divers mécanismes évolutifs observés au niveau des isolats, nous permettent de développer des marqueurs moléculaires spécifiques à chaque isolat ou espèce de CMA. Les données générées dans mon projet de doctorat ont permis d’avancer les connaissances fondamentales des génomes mitochondriaux non seulement chez les Glomeromycètes, mais aussi de chez le règne des Fungi et les eucaryotes en général. Les trousses moléculaires développées dans ce projet peuvent servir à des études de la génétique des populations, des échanges génétiques et l’écologie des CMA ce qui va contribuer à la compréhension du rôle primorial des CMA en agriculture et environnement.

Depth wise variation of microbial load in the soils of midland region of Kerala: a function of important soil physicochemical characteristics and nutrients

Soil microorganisms play a main part in organic matter decomposition and are consequently necessary to soil ecosystem processes maintaining primary productivity of plants. In light of current concerns about the impact of cultivation and climate change on biodiversity and ecosystem performance, it is vital to expand a complete understanding of the microbial community ecology in our soils. In the present study we measured the depth wise profile of microbial load in relation with important soil physicochemical characteristics (soil temperature, soil pH, moisture content, organic carbon and available NPK) of the soil samples collected from Mahatma Gandhi University Campus, Kottayam (midland region of Kerala). Soil cores (30 cm deep) were taken and the cores were separated into three 10-cm depths to examine depth wise distribution. In the present study, bacterial load ranged from 141×105 to 271×105 CFU/g (10cm depth), from 80×105 to 131×105 CFU/g (20cm depth) and from 260×104 to 47×105 CFU/g (30cm depth). Fungal load varies from 124×103 to 27×104 CFU/g, from 61×103 to110×103 CFU/g and from 16×103 to 49×103 CFU/g at 10, 20 and 30 cm respectively. Actinomycetes count ranged from 129×103 to 60×104 CFU/g (10cm), from 70×103 to 31×104 CFU/g (20cm) and from 14×103 to 66×103 CFU/g (30cm). The study revealed that there was a significant difference in the depthwise distribution of microbial load and soil physico-chemical properties. Bacterial, fungal and actinomycetes load showed a decreasing trend with increasing depth at all the sites. Except pH all other physicochemical properties showed decreasing trend with increasing depth. The vertical profile of total microbial load was well matched with the depthwise profiles of soil nutrients and organic carbon that is microbial load was highest at the soil surface where organics and nutrients were highest

Las interacciones organizacionales desde la visión ecológica: el mutualismo

No es requerido en este caso

Land degradation and vegetation distribution in Chott El Beida wetland, Algeria

The aim of this study is to explore the environmental factors that determine plant Community distribution in northeast Algeria. This paper provides a quantitative analysis of the vegetation-environment relationships for a study site in the Cholt El Beida wetland, a RAMSAR site in Setif, Algeria. Sixty vegetation plots were sampled and analysed using TWINSPAN and Detrended Correspondence Analysis (DCA) in order to identify the principal vegetation communities and determine the environmental gradients associated with these. 127 species belonging to 41 families and 114 genera were recorded. Six of the recorded species were endemic representing 4.7% of the total species. The richest families were Compositae, Gramineae, Cruciferae and Chenopodiaceae. Therophytes and hemicryptophytes were the most frequent life forms. the Mediterranean floristic element is dominant and is represented by 39 species. The samples were classified into four main community types. The principal DCA axes represent gradients of soil salinity, moisture and anthropogenic pressure. The use of classification in combination with ordination techniques resulted in a good discrimination between plant communities and a greater understanding of controlling environmental factors. The methodology adopted can be employed for improving baseline information on plant community ecology and distribution in often critically endangered Mediterranean wetland areas. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.