Non-volant mammals from Nucleo Santa Virginia, Serra do Mar State Park, Sao Paulo, Brazil

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

Amblyomma yucumense n. sp (Acari: Ixodidae), a parasite of wild mammals in Southern Brazil

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

Evaluating the legacy of landscape history: extinction debt and species credit in bird and small mammal assemblages in the Brazilian Atlantic Forest

There is now an extensive literature on extinction debt following deforestation. However, the potential for species credit in landscapes that have experienced a change from decreasing to expanding forest cover has received little attention. Both delayed responses should depend on current landscape forest cover and on species life-history traits, such as longevity, as short-lived species are likely to respond faster than long-lived species. We evaluated the effects of historical and present-day local forest cover on two vertebrate groups with different longevities understorey birds and non-flying small mammals - in forest patches at three Atlantic Forest landscapes. Our work investigated how the probability of extinction debt and species credit varies (i) amongst landscapes with different proportions of forest cover and distinct trajectories of forest cover change, and (ii) between taxa with different life spans. Our results suggest that the existence of extinction debt and species credit, as well as the potential for their future payment and/or receipt, is not only related to forest cover trajectory but also to the amount of remaining forest cover at the landscape scale. Moreover, differences in bird and small mammal life spans seem to be insufficient to affect differently their probability of showing time-delayed responses to landscape change. Synthesis and applications. Our work highlights the need for considering not only the trajectory of deforestation/regeneration but also the amount of forest cover at landscape scale when investigating time-delayed responses to landscape change. As many landscapes are experiencing a change from decreasing to expanding forest cover, understanding the association of extinction and immigration processes, as well as their interactions with the landscape dynamic, is a key factor to plan conservation and restoration actions in human-altered landscapes.

Bioenergetic scaling: metabolic design and body-size constraints in mammals.

The cytosolic phosphorylation ratio ([ATP]/[ADP][P(i)]) in the mammalian heart was found to be inversely related to body mass with an exponent of -0.30 (r = 0.999). This exponent is similar to -0.25 calculated for the mass-specific O2 consumption. The inverse of cytosolic free [ADP], the Gibbs energy of ATP hydrolysis (delta G'ATP), and the efficiency of ATP production (energy captured in forming 3 mol of ATP per cycle along the mitochondrial respiratory chain from NADH to 1/2 O2) were all found to scale with body mass with a negative exponent. On the basis of scaling of the phosphorylation ratio and free cytosolic [ADP], we propose that the myocardium and other tissues of small mammals represent a metabolic system with a higher driving potential (a higher delta G'ATP from the higher [ATP]/[ADP][P(i)]) and a higher kinetic gain [(delta V/Vmax)/delta [ADP]] where small changes in free [ADP] produce large changes in steady-state rates of O2 consumption. From the inverse relationship between mitochondrial efficiency and body size we calculate that tissues of small mammals are more efficient than those of large mammals in converting energy from the oxidation of foodstuffs to the bond energy of ATP. A higher efficiency also indicates that mitochondrial electron transport is not the major site for higher heat production in small mammals. We further propose that the lower limit of about 2 g for adult endotherm body size (bumblebee-bat, Estrucan shrew, and hummingbird) may be set by the thermodynamics of the electron transport chain. The upper limit for body size (100,000-kg adult blue whale) may relate to a minimum delta G'ATP of approximately 55 kJ/mol for a cytoplasmic phosphorylation ratio of 12,000 M-1.

Molecular architecture of the human sinus node: insights into the function of the cardiac pacemaker.

BACKGROUND: Although we know much about the molecular makeup of the sinus node (SN) in small mammals, little is known about it in humans. The aims of the present study were to investigate the expression of ion channels in the human SN and to use the data to predict electrical activity. METHODS AND RESULTS: Quantitative polymerase chain reaction, in situ hybridization, and immunofluorescence were used to analyze 6 human tissue samples. Messenger RNA (mRNA) for 120 ion channels (and some related proteins) was measured in the SN, a novel paranodal area, and the right atrium (RA). The results showed, for example, that in the SN compared with the RA, there was a lower expression of Na(v)1.5, K(v)4.3, K(v)1.5, ERG, K(ir)2.1, K(ir)6.2, RyR2, SERCA2a, Cx40, and Cx43 mRNAs but a higher expression of Ca(v)1.3, Ca(v)3.1, HCN1, and HCN4 mRNAs. The expression pattern of many ion channels in the paranodal area was intermediate between that of the SN and RA; however, compared with the SN and RA, the paranodal area showed greater expression of K(v)4.2, K(ir)6.1, TASK1, SK2, and MiRP2. Expression of ion channel proteins was in agreement with expression of the corresponding mRNAs. The levels of mRNA in the SN, as a percentage of those in the RA, were used to estimate conductances of key ionic currents as a percentage of those in a mathematical model of human atrial action potential. The resulting SN model successfully produced pacemaking. CONCLUSIONS: Ion channels show a complex and heterogeneous pattern of expression in the SN, paranodal area, and RA in humans, and the expression pattern is appropriate to explain pacemaking.

The 10 Australian ecosystems most vulnerable to tipping points

We identify the 10 major terrestrial and marine ecosystems in Australia most vulnerable to tipping points, in which modest environmental changes can cause disproportionately large changes in ecosystem properties. To accomplish this we independently surveyed the coauthors of this paper to produce a list of candidate ecosystems, and then refined this list during a 2-day workshop. The list includes (1) elevationally restricted mountain ecosystems, (2) tropical savannas, (3) coastal floodplains and wetlands, (4) coral reefs, (5) drier rainforests, (6) wetlands and floodplains in the Murray-Darling Basin, (7) the Mediterranean ecosystems of southwestern Australia, (8) offshore islands, (9) temperate eucalypt forests, and (10) salt marshes and mangroves. Some of these ecosystems are vulnerable to widespread phase-changes that could fundamentally alter ecosystem properties such as habitat structure, species composition, fire regimes, or carbon storage. Others appear susceptible to major changes across only part of their geographic range, whereas yet others are susceptible to a large-scale decline of key biotic components, such as small mammals or stream-dwelling amphibians. For each ecosystem we consider the intrinsic features and external drivers that render it susceptible to tipping points, and identify subtypes of the ecosystem that we deem to be especially vulnerable. © 2011 Elsevier Ltd.

The re-introduction project

The Re-introduction Project began with an art-science research residency in 2012, funded through the Australian 'Synapse' art-science residency program. It was developed in partnership with the Australian Wildlife Conservancy, Australia's largest private conservation agency and their South-East regional scientist Matt Hayward and conducted through a series of seven high intensity field-trips to AWC’s remote properties in VIC, NSW and SA. These trips coincided with key times at which the AWC’s mobile scientific teams were undertaking intensive scientific activities. The program coincided with specific events that senior scientist collaborator Dr Matt Hayward led in 2012 at Mallee Regions (Yookamurra, Scotia and Buckaringa), Lake Eyre Basin (Kalamurina) and Sydney (North Head). The initial outcome of the project was the work Pitfall (An Opportunistic Survey) - a new media installation created in light, media, object, text and sound presented near the AWC headquarters at Mildura in far NW Victoria. Pitfall built upon ideas and cross disciplinary processes developed during this residency/collaboration with Australian Wildlife Conservancy inspired by working with their ecological scientists during pitfall-trap survey events used to survey small mammals and invertebrates. ‘Pitfall’ was designed in response to a playful survey that I asked the AWC scientists to engage with around ideas of avoiding ecological pitfalls into the future. This continually-evolving artwork was built from multiple screens, a tabletop landscape mapped with projections, fibre optics, 3D spatial sound and infrared night imagery.

Scat contents of the spotted-tailed quoll Dasyurus maculatus in the New England gorges, north-eastern New South Wales

In 1313 scats of the spotted-tailed quoll Dasyurus maculatus, collected over 5 years from the gorge country of north-eastern New South Wales, the most frequent and abundant items were derived from mammals and a restricted set of insect orders. These quolls also ate river-associated items: waterbirds, eels, crayfish, aquatic molluscs and even frogs. Macropods contributed most of the mammal items, with possums, gliders and rodents also being common. Some food, particularly from macropods and lagomorphs, had been scavenged (as shown by fly larvae). The most frequent invertebrates were three orders of generally large insects Coleoptera, Hemiptera and Orthoptera, which were most frequent in summer and almost absent in winter scats. Monthly mean numbers of rodent and small dasyurid items per scat were inversely related to these large insects in scats. The numbers of reptile items were inversely related to the numbers of mammal (especially arboreal and small terrestrial mammal) items per scat, thus types of items interacted in their occurrences in monthly scat samples. Frequencies of most vertebrate items showed no seasonal, but much year-to-year, variation. This quoll population ate four main types of items, each requiring different skills to obtain: they hunted arboreal marsupials (possibly up trees), terrestrial small mammals and reptiles (on the ground), and seasonally available large insects (on trees or the ground), and scavenged carcases, mostly of large mammals but also birds and fishes (wherever they could find them).

Top-predator control-induced trophic cascades: an alternative hypothesis to the conclusion of Colman et al.

Recently argued that observed positive relationships between dingoes and small mammals were a result of top-down processes whereby lethal dingo control reduced dingoes and increased mesopredators and herbivores, which then suppressed small mammals. Here, I show that the prerequisite negative effects of dingo control on dingoes were not shown, and that the same positive relationships observed may simply represent well-known bottom-up processes whereby more generalist predators are found in places with more of their preferred prey. Identification of top-predator controlinduced trophic cascades first requires demonstration of some actual effect of control on predators, typically possible only through manipulative experiments with the ability to identify cause and effect.

Living on voles - plastic life of the Ural owl

Individuals face variable environmental conditions during their life. This may be due to migration, dispersion, environmental changes or, for example, annual variation in weather conditions. Genetic adaptation to a novel environment happens through natural selection. Phenotypic plasticity allows, however, a quick individual response to a new environment. Phenotypic plasticity may also be beneficial for individual if the environment is highly variable. For example, eggs are costly to produce. If the food conditions vary significantly between breeding seasons it is useful to be able to adjust the clutch and egg size according to the food abundance. In this thesis I use Ural owl vole system to study phenotypic plasticity and natural selection using a number of reproduction related traits. The Ural owl (Strix uralensis) is a long-lived and sedentary species. The reproduction and survival of the Ural owl, in fact their whole life, is tied to the dramatically fluctuating vole densities. Ural owls do not cause vole cycles but they have to adjust their behaviour to the rather predictable population fluctuations of these small mammals. Earlier work with this system has shown that Ural owl laying date and clutch size are plastic in relation to vole abundance. Further, individual laying date clutch size reaction norms have been shown to vary in the amount of plasticity. My work extends the knowledge of natural selection and phenotypic plasticity in traits related to reproduction. I show that egg size, timing of the onset of incubation and nest defense aggressiveness are plastic traits with fitness consequences for the Ural owl. Although egg size is in general thought to be a fixed characteristic of an individual, this highly heritable trait in the Ural owl is also remarkably plastic in relation to the changes in vole numbers, Ural owls are laying the largest eggs when their prey is most abundant. Timing of the onset of incubation is an individual-specific property and plastic in relation to clutch size. Timing of incubation is an important underlying cause for asynchronous hatching in birds. Asynchronous hatching is beneficial to offspring survival in Ural owl. Hence, timing of the onset of incubation may also be under natural selection. Ural owl females also adjust their nest defense aggressiveness according to the vole dynamics, being most aggressive in years when they produce the largest broods. Individual females show different levels of nest defense aggressiveness. Aggressiveness is positively correlated with the phenotypic plasticity of aggressiveness. As elevated nest defense aggressiveness is selected for, it may promote the plasticity of aggressive nest defense behaviour. All the studied traits are repeatable or heritable on individual level, and their expression is either directly or indirectly sensitive to changes in vole numbers. My work considers a number of important fitness-related traits showing phenotypic plasticity in all of them. Further, in two chapters I show that there is individual variation in the amount of plasticity exhibited. These findings on plasticity in reproduction related traits suggest that variable environments indeed promote plasticity.

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.

A comunidade de pequenos mamíferos em áreas de savana metalófila e floresta ombrófila densa na Floresta Nacional de Carajás, PA: Estrutura, estratificação e impacto da mineração

Os pequenos mamíferos apresentam maior diversidade para a região Neotropical e são bons indicadores de alterações de habitats. Nós amostramos dois tipos de fitofisionomias. Os objetivos deste estudo foram avaliar a estrutura, a estratificação vertical e o impacto da mineração na comunidade de pequenos mamíferos nas áreas de Canga e Floresta. Foram amostradas seis linhas paralelas a partir da borda, em cada área. Foram instaladas 60 armadilhas intercaladas nos três estratos: solo, sub-bosque e dossel, durante seis noites consecutivas. E armadilhas de queda e interceptação, com 15 baldes em cada trilha, apenas nas áreas de Floresta. Foram amostradas uma área de cada fitofisionomia mais próxima e mais afastada do impacto, durante dois períodos chuvosos e dois secos, de 2009 a 2011. Nós encontramos diferenças muito evidentes quanto à composição e estrutura nos dois tipos de fitofisionomias amostradas: a riqueza foi maior na Floresta e a abundância total foi maior na Canga. Das 24 espécies amostradas, 15 foram registradas exclusivamente no solo, oito no solo e sub-bosque e uma (Glironia venusta) exclusivamente no dossel. Apenas Micoureus demerarae foi registrado nos três estratos e Caluromys philander apenas no sub-bosque e dossel. O efeito do impacto é muito evidente nas Florestas e menos nas Cangas. Nas Florestas, quanto mais distante do impacto, maior a riqueza e abundância de espécies. É importante a continuidade e o aprofundamento de estudos com comunidades de pequenos mamíferos na Floresta Nacional de Carajás, ampliando o conhecimento científico para propor medidas que minimizem o impacto causado pela atividade mineradora na região.

Diversidade, diferenciação e biogeografia de pequenos mamíferos não-voadores na Mata Atlântica ao norte do rio São Francisco Centro de Endemismo Pernambuco

As florestas tropicais brasileiras (Amazônia e a Mata Atlântica) possuem alta diversidade de espécies e atualmente estão separadas por um cinturão de vegetação aberta. Parte deste cinturão é ocupada pela Caatinga, onde se encontram os Brejos de Altitude, testemunhos das conexões históricas entre a Mata Atlântica e a Amazônia. O Centro de Endemismos Pernambuco (CEPE) é a unidade biogeográfica que compõe a Mata Atlântica ao norte do rio São Francisco e contém diversos táxons endêmicos. Esta região apresenta uma mastofauna compartilhada com a Amazônia, devido às conexões existentes durante o Cenozóico. A presença do rio São Francisco em seu limite sul pode atuar como barreira ao fluxo gênico e explicar os endemismos encontrados no CEPE. Contrastando com sua situação peculiar, a mastofauna do CEPE ainda carece de estudos aprofundados sobre a identificação de suas espécies, padrões geográficos e relações filogenéticas. Revisões recentes têm identificado espécies diferentes ao norte e ao sul do rio São Francisco, mas poucos trabalhos têm proposto hipóteses biogeográficas para o CEPE. Para ampliar o conhecimento sobre a identidade e distribuição geográfica dos pequenos mamíferos do CEPE e sua estrutura filogeográfica, foram realizados levantamentos de espécies e análises de diversidade genética e morfométrica para algumas espécies. Os levantamentos consistiram de visitas às coleções científicas a fim de identificar as espécies ocorrentes no CEPE e excursões de coleta com 5 a 17 noites consecutivas em 12 localidades ao longo do CEPE, que totalizaram 64691 armadilhas noites e resultaram na coleta de 476 exemplares de 31 espécies. As espécies foram identificadas com base na morfologia externa e craniana e por análises citogenéticas. Para investigar a biogeografia do CEPE, análises de genética de populações, filogeográficas e morfométricas foram realizadas para os marsupiais Caluromys philander, Didelphis aurita, Marmosa murina, Metachirus nudicaudatus e os roedores Akodon cursor, Oecomys catherinae e Rhipidomys mastacalis para avaliar a existência de diferenciação nas populações do CEPE e suas relações com as linhagens Amazônicas e Atlânticas. Estes resultados mostraram que a diversificação dos pequenos mamíferos do CEPE ocorreu tanto no Terciário quanto no Quaternário. Algumas populações, como em Caluromys philander e Oecomys catherinae, mostraram afinidades com linhagens amazônicas, enquanto outras, como em Metachirus nudicaudatus e Rhipidomys mastacalis, apresentaram afinidades com linhagens atlânticas. Os pequenos mamíferos do CEPE apresentaram diferenciação em relação às suas linhagens irmãs, com algumas linhagens podendo tratar-se de espécies ainda não descritas (e.g. Didelphis aff. aurita e Rhipidomys aff. mastacalis). Esta diferenciação provavelmente foi causada pelos eventos cíclicos de flutuações climáticas que provocaram elevações no nível do mar e retração das florestas tropicais, isolando as populações do CEPE. Por fim, para auxiliar na identificação das espécies em novas coletas, de suas distribuições geográficas e de suas características citogenéticas e ecológicas, foi elaborado um guia reunindo todas as informações disponíveis sobre as espécies de pequenos mamíferos do CEPE.

A influência de uma espécie exótica invasora, Artocarpus heterophyllus Lam. (jaqueira), sobre uma comunidade de pequenos mamíferos e sua interferência na dinâmica de dispersão de sementes nativas

Atualmente, sabe-se que danos causados por espécies exóticas invasoras são umas das principais causas de extinção de espécies, afetando mais seriamente espécies que evoluíram em ilhas. A jaqueira, Artocarpus heterophyllus Lamarck (Moraceae) é originária das florestas tropicais da Índia. Foi introduzida no Brasil ainda no período Colonial e atualmente é invasora em áreas de Mata Atlântica, incluindo a Ilha Grande, RJ. Durante três anos foram amostrados bimestralmente 18 grades, 10 com diferentes densidades de jaqueiras e oito sem jaqueiras. Em cada grade foram colocadas 11 armadilhas de captura de mamíferos, que ficavam abertas durante três dias consecutivos por mês. No laboratório as fezes de todos os animais capturados foram analisadas para verificar a dieta e a quantidade de sementes nativas defecadas. Para verificar as espécies capazes de predar e dispersar sementes de jaca, fizemos testes com sementes de jaca atados a carretéis e armadilhas fotográficas. Neste contexto, o estudo teve como objetivo verificar a influência da jaqueira na comunidade de pequenos mamíferos e na dispersão de sementes de espécies nativas. Os resultados mostraram que em áreas com maior densidade de jaqueiras adultas, houve uma maior abundância de espécies frugívoras e a diminuição da abundância de espécies mais insetívoras. Embora a jaqueira não tenha influenciado no consumo de itens de origem animal e vegetal entre áreas com e sem jaqueiras e durante os períodos de maior e menor frutificação, essa espécie desfavoreceu a dispersão de sementes nativas. Em áreas com maior densidade de jaqueiras verificamos uma quantidade menor de sementes nativas sendo defecadas pelos pequenos mamíferos. O número de sementes defecadas durante o período de menor frutificação das jaqueiras não foi significativo em relação ao período de maior frutificação e em todos os períodos somados. Já em relação à frequência de fezes contendo sementes nativas, os resultados das regressões simples foram significativos para todos os períodos. O fruto da jaqueira A. heterophyllus foi mais consumido por D. aurita, T. dimidiatus eCuniculus paca, sendo que D. auritanão teve influência sobre a predação e a dispersão de sementes de jaca. Os roedores T. dimidiatuse C. paca foram registrados pelas armadilhas fotográficas predando 20% e 16% das sementes de jaca e carregaram 65% e 44% das sementes, respectivamente. Os testes com carretel mostraram que 86% das sementes foram predadas, 10% foram deixadas intactas no local e apenas 4% foram dispersas a pequenas distâncias, entre 2 e 15 metros, sendo possível que esses roedores propiciem a dispersão dessa espécie exótica e invasora para novas áreas