Comportamento de lek, frugivora e dispersão de sementes por Manacus Manacus (Linnaeus 1766, Pipridae) em áres de restinga no sudeste do Brasil

Pós-graduação em Ciências Biológicas (Zoologia) - IBRC

Interações entre frugívoros voadores e plantas em um fragmento de floresta estacional semidecidual, Botucatu, SP

Plant-frugivore interactions are essential elements in ecosystem and their knowledge can becomes an important tool for the biodiversity maintenance. This study focused on analyzing the trophic structure of volant frugivore community and its implications for conservation. Bats and birds interactions events with plants were taken from three studies realized in Mata da Bica, a fragment of semideciduous seasonal forest in Botucatu- SP, and arranged in a matrix. A total of 40 interactions with 14% of connectance were found and only one dietary overlap between birds and bats was registrated. Carollia perspicillata (Phyllostomidae) bat showed the highest importance index (I=0,33) among the animals and Pereskia aculeata (Cactaceae) was the most important plant species (I=0,42). Birds and bats complemented each other in a possible dispersal process emphasizing different classes of animals’ role in an unique ecological process

Preferential consumption of larger fruits of Piper arboreum (Piperaceae) by Carollia perspicillata (Phyllostomidae) in the Brazilian tropical dry forest

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Frugivores at higher risk of extinction are the key elements of a mutualistic network

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

PHENOLOGY AND FRUIT TRAITS OF ARCHONTOPHOENIX CUNNINGHAMIANA, AN INVASIVE PALM TREE IN THE ATLANTIC FOREST OF BRAZIL

The Australian palm Archontophoenix cunninghamiana was introduced into Brazil as an ornamental species, and became a dangerous invader of remnant Atlantic forest patches, demanding urgent management actions that require careful planning. Its fruits are greatly appreciated by generalist birds and its sudden eradication could be as harmful as its permanence in the native community. Our hypothesis was that A. cunninghamiana phenology and fruit traits would have facilitated the invasion process. Hence the aim of the study was to characterize the reproductive phenology of the palm by registering flowering and fruiting events, estimating fruit production, and evaluating fruit nutritional levels. Phenological observations were carried out over 12 months and analyzed statistically. Fruit traits and production were estimated. Pulp nutritional levels were determined by analyzing proteins, lipids, and carbohydrates. Results showed constant flowering and fruiting throughout the year with a weak reproductive seasonality. On average, 3651 fruits were produced per bunch mainly in the summer. Fruit analysis revealed low nutrient contents, especially of proteins and lipids compared with other Brazilian native palm species. We concluded that the abundant fruit production all year round, and fruit attractivity mainly due to size and color, :may act positively on the reproductive performance and effective dispersion of A. cunninghamiana. As a management procedure which would add quality to frugivore food resources we suggest the replacement of A. cunninghamiana by the native palm Euterpe edulis, especially in gardens and parks near to Atlantic forest fragments.

Adaptation and Constraint in the Plant Reproductive Phase

Conservatism is a central theme of organismic evolution. Related species share characteristics due to their common ancestry. Some concern have been raised among evolutionary biologists, whether such conservatism is an expression of natural selection or of a constrained ability to adapt. This thesis explores adaptations and constraints within the plant reproductive phase, particularly in relation to the evolution of fleshy fruit types (berries, drupes, etc.) and the seasonal timing of flowering and fruiting. The different studies were arranged along a hierarchy of scale, with general data sets sampled among seed plants at the global scale, through more specific analyses of character evolution within the genus Rhamnus s.l. L. (Rhamnaceae), to descriptive and experimental field studies in a local population of Frangula alnus (Rhamnaceae). Apart from the field study, this thesis is mainly based on comparative methods explicitly incorporating phylogenetic relationships. The comparative study of Rhamnus s.l. species included the reconstruction of phylogenetic hypotheses based on DNA sequences. Among geographically overlapping sister clades, biotic pollination was not correlated with higher species richness when compared to wind pollinated plants. Among woody plants, clades characterized by fleshy fruit types were more species rich than their dry-fruited sister clades, suggesting that the fleshy fruit is a key innovation in woody habitats. Moreover, evolution of fleshy fruits was correlated with a change to more closed (darker) habitats. An independent contrast study within Rhamnus s.l. documented allometric relations between plant and fruit size. As a phylogenetic constraint, allometric effects must be considered weak or non-existent, though, as they did not prevail among different subclades within Rhamnus s.l. Fruit size was correlated with seed size and seed number in F. alnus. This thesis suggests that frugivore selection on fleshy fruit may be important by constraining the upper limits of fruit size, when a plant lineage is colonizing (darker) habitats where larger seed size is adaptive. Phenological correlations with fruit set, dispersal, and seed size in F. alnus, suggested that the evolution of reproductive phenology is constrained by trade-offs and partial interdependences between flowering, fruiting, dispersal, and recruitment phases. Phylogenetic constraints on the evolution of phenology were indicated by a lack of correlation between flowering time and seasonal length within Rhamnus cathartica and F. alnus, respectively. On the other hand, flowering time was correlated with seasonal length among Rhamnus s.l. species. Phenological differences between biotically and wind pollinated angiosperms also suggested adaptive change in reproductive phenology.

Impact of forest fragmentation and disturbance on the endangered tropical tree Prunus africana (Rosaceae)

Anthropogene Fragmentierung und Störung von Wäldern beeinflussen ökologische Prozesse. Darüber hinaus werden genetische Drift und Inzucht verstärkt und die Fitness von Populationen beeinträchtigt. Um die Einflüsse von Fragmentierung und Störung auf die Biodiversität und Prozesse in tropischen Wäldern zu ermitteln, habe ich im „Kakamega Forest“, West-Kenia, die Baumart Prunus africana genauer untersucht. Dabei lag der Fokus auf (i) der Frugivorengemeinschaft und Samenausbreitung, (ii) der Kleinsäugergemeinschaft im Kontext der Samenprädation und (iii) der genetische Populationsstruktur von Keimlingen und adulten Bäumen. Der Vergleich von Keimlingen mit adulten Bäumen ermöglicht es, Veränderungen im Genfluss zwischen Generationen festzustellen. Die Ergebnisse zeigten, dass im untersuchten Waldgebiet insgesamt 49 frugivore Arten (Affen und Vögel) vorkommen. Dabei lag die Gesamtartenzahl im zusammenhängenden Wald höher als in den isoliert liegenden Fragmenten. An den Früchten von P. africana konnten insgesamt 36 Arten fressend beobachtet werden. Hier jedoch wurden in Fragmenten eine leicht erhöhte Frugivorenzahl sowie marginal signifikant erhöhte Samenausbreitungsraten nachgewiesen. Der Vergleich von stark gestörten mit weniger gestörten Flächen zeigte eine höhere Gesamtartenzahl sowie eine signifikant höhere Frugivorenzahl in P. africana in stark gestörten Flächen. Entsprechend war die Samenausbreitungsrate in stark gestörten Flächen marginal signifikant erhöht. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die quantitative Samenausbreitung in fragmentierten und gestörten Flächen etwas erhöht ist und somit eine gewisse Artenredundanz besteht, die den Verlust einzelner Arten ausgleichen könnte. Prunus africana Samen, die auf dem Boden lagen, wurden hauptsächlich von einer Nagerart (Praomys cf. jacksonii) erbeutet. Dabei war in gestörten Waldbereichen eine tendenziell höhere Prädatoraktivität zu beobachten als in weniger gestörten. Zudem waren einzelne Samen im Gegensatz zu Samengruppen in gestörten Flächen signifikant höherem Prädationsdruck ausgesetzt. Diese Ergebnisse zeigen, dass Fragmentierung sowie anthropogene Störungen auf unterschiedliche Prozesse im Lebenszyklus eines tropischen Baumes gegensätzliche Effekte haben können. Eine Extrapolation von einem auf einen anderen Prozess kann somit nicht erfolgen. Die genetische Differenzierung der adulten Baumpopulationen war gering (FST = 0.026). Der Großteil ihrer Variation (~ 97 %) lag innerhalb der Populationen, was intensiven Genfluss in der Vergangenheit widerspiegelt. Die genetische Differenzierung der Keimlinge war etwas erhöht (FST = 0.086) und ~ 91 % ihrer Variation lag innerhalb der Populationen. Im Gegensatz zu den adulten Bäumen konnte ich für Keimlinge ein „Isolation-by-distance“-Muster feststellen. Somit sind erste Hinweise auf begrenzten Genfluss im Keimlingsstadium infolge von Fragmentierung gegeben. Obwohl die Momentaufnahmen im Freiland keine Abnahme in der Frugivorenzahl und Samenausbreitung von P. africana als Folge von Fragmentierung beobachten ließen, weisen die Ergebnisse der genetischen Studie auf einen bereits reduzierten Genaustausch zwischen den Populationen hin. Somit lässt sich feststellen, dass die Faktoren Fragmentierung und Störung genetische Diversität, ökologische Prozesse und Artendiversität in Wäldern jeweils auf unterschiedliche Weise beeinflussen. Um Konsequenzen derartiger Einflüsse folgerichtig abschätzen zu können, sind Studien auf unterschiedlichen Diversitätsebenen unabdingbar.

Frugivores, seed dispersal and tree regeneration along a human disturbance gradient in East African tropical rainforests

Samenausbreitung und Regeneration von Bäumen sind wichtig für den langfristigen Bestand von Baum- und Frugivorengemeinschaften in tropischen Regenwäldern. Zunehmende Rohdung und Degradation gefährden den Ablauf dieser mutualistischen Prozesse in diesem Ökosystem. Um den Einfluss von kleinräumiger menschlicher Störung auf die Frugivorengemeinschaft und die zentralen Ökosystemprozesse Samenausbreitung und Regeneration zu erforschen, habe ich 1) die Frugivorengemeinschaft und die Samenausbreitungsrate von Celtis durandii (Ulmaceae) und 2) den Zusammenhang zwischen Baumarten mit fleischigen Früchten, Frugivoren und der Etablierung von Keimlingen dieser Baumarten in unterschiedlich stark gestörten Flächen dreier ostafrikanischer tropischer Regenwälder untersucht. Insgesamt konnte ich 40 frugivore Vogel- und Primatenarten in den drei untersuchten Waldgebieten nachweisen. Auf gering gestörten Flächen wurden mehr Frugivore als auf stark gestörten Flächen aufgenommen. Auch die Beobachtungen an C. durandii ergaben mehr frugivore Besucher in Bäumen auf gering gestörten als auf stark gestörten Flächen. Dies führte zu einer marginal signifikant höheren Samenausbreitungsrate auf den gering gestörten Flächen. Diese Ergebnisse waren auf regionaler Ebene in allen drei untersuchten Wäldern konsistent. Dies zeigt, dass kleinräumige Störung einen umfassenderen negativen Einfluss auf Frugivore und ihre Funktion als Samenausbreiter hat als zuvor angenommen. Bei der Vegetationserfassung nahm ich 131 verschiedene Baumarten mit fleischigen Früchten in den drei Regenwäldern auf. Kleinräumige menschliche Störung erhöhte den Artenreichtum dieser Baumarten marginal signifikant, hatte jedoch keinen direkten Einfluss auf die Frugivorendichte und den Artenreichtum von Keimlingen dieser Baumarten. Der Artenreichtum von Baumarten mit fleischigen Früchten zeigte einen marginal signifikant positiven Einfluss auf die Frugivorendichte, allerdings nicht auf die Keimlinge. Allerdings führte die Dichte der Frugivoren zu signifikant erhöhtem Artenreichtum der Keimlinge. Folglich scheint kleinräumige Störung die Keimlingsetablierung indirekt durch erhöhten Baumartenreichtum und erhöhte Frugivorendichte zu beeinflussen. Die Frugivorendichte hatte einen größeren Einfluss auf die Waldregeneration als kleinräumige Störung und Baumartenreichtum. Demnach scheint kleinräumige menschliche Störung sowohl positive als auch negative Effekte auf Samenausbreitung und Regeneration zu haben. Somit sind weitere Studien notwendig, die den Einfluss von kleinräumiger menschlicher Störung auf Mutualismen tropischer Regenwälder aufklären.

Vergleichende computergestützte funktionsmorphologische Analyse an Molaren cercopithecoider Primaten

Die Analyse funktioneller Zusammenhänge zwischen Ernährung und Zahnmorphologie ist ein wichtiger Aspekt primatologischer und paläontologischer Forschung. Als überdauernder Teil des Verdauungssystems geben Zähne die bestmöglichen Hinweise auf die Ernährungsstrategien (ausgestorbener) Arten und eine Fülle weiterer Informationen. Aufgrund dessen ist es für die wissenschaftliche Arbeit von größter Bedeutung, die Zähne so detailliert und exakt wie möglich in ihrer gesamten Struktur zu erfassen. Bisher wurden zumeist zweidimensionale Parameter verwendet, um die komplexe Kronenmorphologie von Primatenmolaren vergleichend zu untersuchen. Die vorliegende Arbeit hatte das Ziel, Zähne verschiedener Arten von Altweltaffen mittels computerbasierter Methoden dreidimensional zu erfassen und neue Parameter zu definieren, mit denen die Form dieser Zähne objektiv erfasst und funktionell interpretiert werden kann. Mit einem Oberflächen-Scanner wurden die Gebisse einer Stichprobe von insgesamt 48 Primaten von fünf verschiedenen Arten eingescannt und mit Bildverarbeitungsmethoden so bearbeitet, dass dreidimensionale digitale Modelle einzelner Backenzähne zur Analyse vorlagen. Es wurden dabei sowohl Arten ausgewählt, die eine für ihre Gattung typische Ernährungsweise besitzen - also Frugivorie bei den Cercopithecinen und Folivorie bei den Colobinen - als auch solche, die eine davon abweichende Alimentation bevorzugen. Alle Altweltaffen haben sehr ähnliche Molaren. Colobinen haben jedoch höhere und spitzere Zahnhöcker, dünneren Zahnschmelz und scheinen ihre Zähne weniger stark abzukauen als die Meerkatzen. Diese Beobachtungen konnten mit Hilfe der neuen Parameter quantifiziert werden. Aus der 3D-Oberfläche und der Grundfläche der Zähne wurde ein Index gebildet, der die Stärke des Oberflächenreliefs angibt. Dieser Index hat bei Colobinen deutlich höhere Werte als bei Cercopithecinen, auch bei Zähnen, die schon stark abgekaut sind. Die Steilheit der Höcker und ihre Ausrichtung wurden außerdem gemessen. Auch diese Winkelmessungen bestätigten das Bild. Je höher der Blätteranteil an der Ernährung ist, desto höher sind die Indexwerte und umso steiler sind die Höcker. Besonders wichtig war es, dies auch für abgekaute Zähne zu bestätigen, die bisher nicht in funktionelle Analysen miteinbezogen wurden. Die Ausrichtung der Höckerseiten gibt Hinweise auf die Kaubewegung, die zum effizienten Zerkleinern der Nahrung notwendig ist. Die Ausrichtung der Höcker der Colobinen deutet darauf hin, dass diese Primaten flache, gleitende Kaubewegungen machen, bei denen die hohen Höcker aneinander vorbei scheren. Dies ist sinnvoll zum Zerschneiden von faserreicher Nahrung wie Blättern. Cercopithecinen scheinen ihre Backenzähne eher wie Mörser und Stößel zu verwenden, um Früchte und Samen zu zerquetschen und zu zermahlen. Je nachdem, was neben der hauptsächlichen Nahrung noch gekaut wird, unterscheiden sich die Arten graduell. Anders als bisher vermutet wurde, konnte gezeigt werden, dass Colobinen trotz des dünnen Zahnschmelzes ihre Zähne weniger stark abkauen und weniger Dentin freigelegt wird. Dies gibt eindeutige Hinweise auf die Unterschiede in der mechanischen Belastung, die während des Kauvorgangs auf die Zähne wirkt, und lässt sich gut mit der Ernährung der Arten in Zusammenhang bringen. Anhand dieser modellhaften Beobachtungen können in Zukunft ausgestorbene Arten hinsichtlich ihrer Ernährungsweise mit 3D-Techniken untersucht werden.

Negative density dependence of seed dispersal and seedling recruitment in a Neotropical palm

Negative density dependence (NDD) of recruitment is pervasive in tropical tree species. We tested the hypotheses that seed dispersal is NDD, due to intraspecific competition for dispersers, and that this contributes to NDD of recruitment. We compared dispersal in the palm Attalea butyracea across a wide range of population density on Barro Colorado Island in Panama and assessed its consequences for seed distributions. We found that frugivore visitation, seed removal and dispersal distance all declined with population density of A. butyracea, demonstrating NDD of seed dispersal due to competition for dispersers. Furthermore, as population density increased, the distances of seeds from the nearest adult decreased, conspecific seed crowding increased and seedling recruitment success decreased, all patterns expected under poorer dispersal. Unexpectedly, however, our analyses showed that NDD of dispersal did not contribute substantially to these changes in the quality of the seed distribution; patterns with population density were dominated by effects due solely to increasing adult and seed density.

Contribution of woody habitat islands to the conservation of birds and their potential ecosystem services in an extensive Colombian rangeland

The conservation of birds and their habitats is essential to maintain well-functioning ecosystems including human-dominated habitats. In simplified or homogenized landscapes, patches of natural and semi-natural habitat are essential for the survival of plant and animal populations. We compared species composition and diversity of trees and birds between gallery forests, tree islands and hedges in a Colombian savanna landscape to assess how fragmented woody plant communities affect forest bird communities and how differences in habitat characteristics influenced bird species traits and their potential ecosystem function. Bird and tree diversity was higher in forests than in tree islands and hedges. Soil depth influenced woody species distribution, and canopy cover and tree height determined bird species distribution, resulting in plant and bird communities that mainly differed between forest and non-forest habitat. Bird and tree species and traits widely co-varied. Bird species in tree islands and hedges were on average smaller, less specialized to habitat and more tolerant to disturbance than in forest, but dietary differences did not emerge. Despite being less complex and diverse than forests, hedges and tree islands significantly contribute to the conservation of forest biodiversity in the savanna matrix. Forest fragments remain essential for the conservation of forest specialists, but hedges and tree islands facilitate spillover of more tolerant forest birds and their ecological functions such as seed dispersal from forest to the savanna matrix.

Climatic factors control rodent seed predation in Pinus pinea L. stands in Central Spain

- Context: Pinus pinea L. presents serious problems of natural regeneration in managed forest of Central Spain. The species exhibits specific traits linked to frugivore activity. Therefore, information on plant–animal interactions may be crucial to understand regeneration failure. - Aims: Determining the spatio-temporal pattern of P. pinea seed predation by Apodemus sylvaticus L. and the factors involved. Exploring the importance of A. sylvaticus L. as a disperser of P. pinea. Identifying other frugivores and their seasonal patterns. - Methods: An intensive 24-month seed predation trial was carried out. The probability of seeds escaping predation was modelled through a zero-inflated binomial mixed model. Experiments on seed dispersal by A. sylvaticus were conducted. Cameras were set up to identify other potential frugivores. - Results: Decreasing rodent population in summer and masting enhances seed survival. Seeds were exploited more rapidly nearby parent trees and shelters. A. sylvaticus dispersal activity was found to be scarce. Corvids marginally preyed upon P. pinea seeds. - Conclusions: Survival of P. pinea seeds is climate-controlled through the timing of the dry period together with masting occurrence. Should germination not take place during the survival period, establishment may be limited. A. sylvaticus mediated dispersal does not modify the seed shadow. Seasonality of corvid activity points to a role of corvids in dispersal.

Estratégias de dispersão de sementes no bioma Cerrado : considerações ecológicas e filogenéticas

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Botânica, Programa de Pós-Graduação em Botânica, 2016.

Landscape structure shapes carnivore-mediated seed dispersal kernels

Context Seed dispersal is recognized as having profound effects on the distribution, dynamics and structure of plant populations and communities. However, knowledge of how landscape structure shapes carnivore-mediated seed dispersal patterns is still scarce, thereby limiting our understanding of large-scale plant population processes. Objectives We aim to determine how the amount and spatial configuration of forest cover impacted the relative abundance of carnivorous mammals, and how these effects cascaded through the seed dispersal kernels they generated. Methods Camera traps activated by animal movement were used for carnivore sampling. Colour-coded seed mimics embedded in common figs were used to know the exact origin of the dispersed seed mimics later found in carnivore scats. We applied this procedure in two sites differing in landscape structure. Results We did not find between-site differences in the relative abundance of the principal carnivore species contributing to seed dispersal patterns, Martes foina. Mean dispersal distance and the probability of long dispersal events were higher in the site with spatially continuous and abundant forest cover, compared to the site with spatially aggregated and scarcer forest cover. Seed deposition closely matched the spatial patterning of forest cover in both study sites, suggesting behaviour-based mechanisms underpinning seed dispersal patterns generated by individual frugivore species. Conclusions Our results provide the first empirical evidence of the impact of landscape structure on carnivore-mediated seed dispersal kernels. They also indicate that seed dispersal kernels generated strongly depend on the effect that landscape structure exerts on carnivore populations, particularly on habitat-use preferences.