Fas-induced apoptosis of T cells occurs independently of ceramide generation

The Fas receptor is one of a number of important physiological inducers of programmed cell death (apoptosis). Current models for regulation of this process involve rapid conversion of sphingomyelin to ceramide by cellular sphingomyelinases. Induced changes in cellular levels of such sphingosine-based ceramides are normally extrapolated from measurements of sphingomyelinase activity or following their conversion to ceramide phosphate by treatment of cellular lipid extracts with bacterial diacylglycerol kinase (DAGK). To allow direct study of cellular sphingosine- and sphinganine-based ceramide levels, we developed a mass spectrometric technique capable of determining inducible changes in both overall ceramide levels and species distribution in cellular lipid preparations. Contrary to current models, we detected no changes in cellular ceramide levels up to 2 hr poststimulation of Jurkat T cells with an anti-Fas IgM, although this treatment did induce apoptosis. We also determined in the same system that, when utilizing the DAGK assay, increased phosphorylation of substrates that comigrated with ceramide standards was apparent but that this effect was due to an enhancement of DAGK activity rather than increases in levels of cellular ceramides as substrates per se. Thus, the first direct measurement of ceramides present in cells undergoing apoptosis indicates that, insofar as it can be measured, the induction of apoptosis does not involve the generation of sphingosine-based ceramides, contrary to many published accounts.

Anatomia ecológica do lenho de espécies arbustivas e arbóreas que ocorrem naturalmente em bosques com drástico gradiente de precipitação ao Noroeste da Patagônia, Argentina

A utilização de gradientes ambientais no estudo de comunidades vegetais possibilita a eleição de sítios onde há a predominância de um fator abiótico que determina o sucesso ou o fracasso de espécies ao longo de sua extensão. Entre as inúmeras ferramentas utilizadas no estudo de gradientes climáticos, se destaca a anatomia do lenho, pois, é um ramo da ciência que permite analisar, além dos aspectos espaciais, os aspectos temporais dos sítios por meio dos anéis de crescimento. Além disso, a ampla distribuição das plantas lenhosas ao longo do globo possibilita análises em praticamente todos os tipos de biomas e ecossistemas terrestres. Dentro desse contexto estão os bosques andino-patagônicos de Araucaria araucana (Pehuén) ao norte de sua distribuição na Argentina. Esses bosques ocupam territórios caracterizados por um acentuado gradiente de precipitação, que vai de cerca de 3000 a 100 milímetros anuais, entre a cordilheira do Andes e a estepe patagônica, que os define como bosques mésicos e xéricos, com diferenças ecológicas que condicionam a formação vegetal, dinâmica, estrutura, relações com o clima e vulnerabilidade em cenários de mudanças ambientais. O objetivo do projeto foi descrever e analisar comparativamente a estrutura anatômica do lenho de 33 espécies arbóreas e arbustivas ocorrentes ao longo de um gradiente de precipitação, entre a encosta da cordilheira dos Andes e a estepe Patagônica, para verificar possíveis alterações anatômicas que permitam a determinação de tendências e elucidem os limites de distribuição das espécies. Foram coletadas amostras não destrutivas de lenho durante três expedições para a Patagônia entre 2012 e 2014, seguidas de procedimentos laboratoriais de confeccção de lâminas histológicas, preparo de amostras para análises dendrocronológicas, captura de imagens com câmeras acopladas a microscópios óptico e eletrônico de varredura, mensurações, descrições e análises comparativas com o auxílio de softwares. Foram identificados caracteres anatômicos exclusivos de sítios secos e úmidos que permitiram a caracterização, posicionamento ao longo do gradiente de precipitação e grupamento de espécies xerófitas e mesófitas; A ultra-estrutura das pontoações de traqueídeos de Araucaria araucana apresentou diferenças marcantes na frequência e porosidade de suas membranas, sendo maior e menos porosas em sítios xéricos, e menor e mais porosas nos mésicos; a chave dicotômica microscópica permitiu a identificação das 32 espécies arbustivas, as espécies Chuquiraga oppositifolia e Nothofagus antarctica apresentaram potencial dendrocronológico, e foram identificadas tendências anatômicas latitudinais influenciadas pelo clima nos extremos da América do Sul. A anatomia do lenho se mostrou uma ferramenta confiável no estudo de um gradiente de precipitação na Patagônia argentina, e os resultados apontam para riscos de embolismos e morte induzida por falha no sistema hidráulico de Araucaria araucana ao longo de todo o gradiente, em função do atual cenário climático, e suas projeções em médio e longo prazos.

Fatores abióticos condicionantes da distribuição de espécies arbóreas em quatro formações florestais do Estado de São Paulo

No estudo das comunidades florestais, estabelecer a importância relativa dos fatores que definem a composição e a distribuição das espécies é um desafio. Em termos de gradientes ambientais o estudo das respostas das espécies arbóreas são essenciais para a compreensão dos processos ecológicos e decisões de conservação. Neste sentido, para contribuir com a elucidação dos processos ecológicos nas principais formações florestais do Estado de São Paulo (Floresta Ombrófila Densa de Terras Baixas, Floresta Ombrófila Densa Submontana, Floresta Estacional Semidecidual e Savana Florestada) este trabalho objetivou responder as seguintes questões: (I) a composição florística e a abundância das espécies arbóreas, em cada unidade fitogeográfica, variam conforme o gradiente edáfico e topográfico?; (II) características do solo e topografia podem influenciar na previsibilidade de ocorrência de espécies arbóreas de ampla distribuição em diferentes tipos vegetacionais? (III) existe relação entre o padrão de distribuição espacial de espécies arbóreas e os parâmetros do solo e topografia? O trabalho foi realizado em parcelas alocadas em unidades de conservação (UC) que apresentaram trechos representativos, em termos de conservação e tamanho, das quatro principais formações florestais presentes no Estado de São Paulo. Em cada UC foram contabilizados os indivíduos arbóreos (CAP ≥ 15 cm), topografia, dados de textura e atributos químicos dos solos em uma parcela de 10,24 ha, subdividida em 256 subparcelas. Análises de correspodência canônica foram aplicadas para estabelecer a correspondência entre a abundância das espécies e o gradiente ambiental (solo e topografia). O método TWINSPAN modificado foi aplicado ao diagrama de ordenação da CCA para avaliar a influência das variáveis ambientais (solo e topografia) na composição de espécies. Árvores de regressão \"ampliadas\" (BRT) foram ajustadas para a predição da ocorrência das espécies segundo as variáveis de solo e topografia. O índice de Getis-Ord (G) foi utilizado para determinar a autocorrelação espacial das variáveis ambientais utilizadas nos modelos de predição da ocorrência das espécies. Nas unidades fitogeográficas analisadas, a correspondência entre o gradiente ambiental (solo e topografia) e a abundância das espécies foi significativa, especialmente na Savana Florestada onde observou-se a maior relação. O solo e a topografia também se relacionaram com a semelhança na composição florística das subparcelas, com exceção da Floresta Estacional Semicidual (EEC). As principais variáveis de solo e topografia relacionadas a flora em cada UC foram: (1) Na Floresta Ombrófila Densa de Terras Baixas (PEIC) - teor de alumínio na camada profunda (Al (80-100 cm)) que pode refletir os teor de Al na superfície, acidez do solo (pH(H2O) (5-25 cm)) e altitude, que delimitou as áreas alagadas; (2) Na Floresta Ombrófila Densa Submontana (PECB) - altitude, fator que, devido ao relevo acidentado, influencia a temperatura e incidência de sol no sub-bosque; (3) Na Savana Florestada (EEA) - fertilidade, tolerância ao alumínio e acidez do solo. Nos modelos de predição BRT, as variáveis químicas dos solos foram mais importantes do que a textura, devido à pequena variação deste atributo no solo nas áreas amostradas. Dentre as variáveis químicas dos solos, a capacidade de troca catiônica foi utilizada para prever a ocorrência das espécies nas quatro formações florestais, sendo particularmente importante na camada mais profunda do solo da Floresta Ombrófila Densa de Terras Baixas (PEIC). Quanto à topografia, a altitude foi inserida na maioria dos modelos e apresentou diferentes influências sobre as áreas de estudo. De modo geral, para presença das espécies de ampla distribuição observou-se uma mesma tendência quando à associação com os atributos dos solos, porém com amplitudes dos descritores edáficos que variaram de acordo com a área de estudo. A ocorrência de Guapira opposita e Syagrus romanzoffiana, cujo padrão variou conforme a escala, foi explicada por variáveis com padrões espaciais agregados que somaram entre 30% e 50% de importância relativa no modelo BRT. A presença de A. anthelmia, cujo padrão também apresentou certo nível de agregação, foi associada apenas a uma variável com padrão agregado, a altitude (21%), que pode ter exercido grande influência na distribuição da espécie ao delimitar áreas alagadas. T. guianensis se associou a variáveis ambientais preditoras com padrão espacial agregado que somaram cerca de 70% de importância relativa, o que deve ter sido suficiente para estabelecer o padrão agregado em todas as escalas. No entanto, a influência dos fatores ambientais no padrão de distribuição da espécie não depende apenas do ótimo ambiental da espécie, mas um resultado da interação espécie-ambiente. Concluiu-se que: (I) características edáficas e topográficas explicaram uma pequena parcela da composição florística, em cada unidade fitogeográfica, embora a ocorrência de algumas espécies tenha se associado ao gradiente edáfico e topográfico; (II) a partir de características dos solos e da topografia foi possível prever a presença de espécies arbóreas, que apresentaram particularidades em relação a sua associação com o solo de cada fitofisionomia; (III) a partir de associações descritivas o solo e a topografia influenciam o padrão de distribuição espacial das espécies, na proporção em que contribuem para a presença das mesmas.

Adequabilidade ambiental dos biomas brasileiros à ocorrência do lobo-guará (Chrysocyon brachyurus) e efeitos da composição da paisagem em sua ecologia espacial, atividade e movimentação

O lobo-guará é uma espécie de ampla distribuição na América do Sul, tendo no Brasil sua maior área de ocorrência. No entanto, as modificações das áreas naturais principalmente destinadas à agropecuária tornam a espécie vulnerável à extinção. A investigação objetivou conhecer em larga escala a área de distribuição potencial gerada por atributos ambientais favoráveis e áreas adequadas à sua ocorrência nos biomas brasileiros e investigar como a espécie responde à estrutura da paisagem, avaliando os efeitos de ambientes modificados pelo homem na sua ecologia espacial, nos padrões de atividade e na movimentação. Modelos de distribuição de espécie foram gerados pelo Maxent, utilizando uma base de pontos de localização de presença a partir de 2000 para o Cerrado (Ce), Pantanal (Pa), Mata Atlântica (MA) e Pampas (Pp) e um conjunto de onze variáveis ambientais não correlacionadas (topográficas, climáticas e paisagísticas). Para análises de ecologia espacial, das atividades e de movimentação, utilizou-se localizações de telemetria (GPS) de animais habitantes de áreas protegidas (AP), e indivíduos em paisagens modificados (AM). Análises de áreas de vida (AV) foram realizadas utilizando o estimador AKDE e associadas com classificação da paisagem local. Os modelos de distribuição do lobo-guará apresentaram uma área de distribuição potencial de 78% do total dos biomas. Apesar de possuírem grandes proporções de áreas adequadas (Ce, 90%; Pa, 93%; MA, 65% e Pp, 6%), somente um pequeno percentual (4,4% do Ce e 4,7% da MA) possui adequabilidade ambiental acima de 50%. Dos atributos que favorecem sua presença, a altitude (para todos os biomas), a precipitação (Ce e Pa), diferenças de temperatura e uso e cobertura do solo (Ma e Pp) foram os mais importantes. Em nível local, animais apresentaram média de AV de 90Km2 em AP e 41Km2 em AM, uma diferença significativa (p<0,01) com áreas diretamente proporcionais ao percentual de áreas naturais na paisagem. Ainda, apesar dos padrões regulares de atividade não mostrarem grandes mudanças, o período de repouso foi significativamente maior (p<0,01) entre os animais AM (46% do dia) que em animais AP (25% do dia). Lobos-guarás de AP e AM não apresentaram grandes diferenças no deslocamento diário com média geral de 14km caminhados por dia, com comprimentos de passos de 1Km. Diferenças no comprimento de passo foram relacionadas à composição da diversidade de contato de classes da paisagem com a proporção de ambientes naturais no passo (quanto maior as variáveis, maior o passo). Passos menores refletem menor persistência de movimento interferindo no deslocamento diário. Com os resultados desse estudo identificou-se a MA e Pa muito importantes, mas o Ce como bioma mais adequado à espécie. Foram encontrados indícios de que a estrutura de suas AV, o uso da paisagem, as atividades e movimentação são afetados pela paisagem modificada. Isso pode comprometer a viabilidade populacional, interferindo na presença em uma área e refletindo no seu potencial de distribuição. As estratégias de manejo de uso do solo, e a recuperação e conexão de áreas adequadas são urgentes e necessárias para que o lobo-guará permaneça presente e funcional nas paisagens dos biomas brasileiros.

Influence of habitat on nest location and reproductive output of Montagu’s Harriers breeding in natural vegetation

We examined distribution and breeding success of semi-colonial Montagu’s Harriers (Circus pygargus) in relation to habitat in Castellón province (eastern Spain). Breeding areas used by harriers at a 1-km2 scale were characterised by having intermediate percentages of scrub cover, their nesting habitat, and also had intermediate coverage of herbaceous crops and non-irrigated orchards. Out of all habitat variables considered, only the percentage of herbaceous crops within 500 m from individual nests had a positive and significant effect on breeding output of the species, suggesting that this habitat may be efficiently used by harriers to forage. Breeding output was also related to laying date and number of breeding neighbours within 500 m around nests, with pairs laying later and having a higher number of breeding neighbours showing lower fledged brood sizes. Number of neighbours (but not laying date) was positively related to scrub cover within 500 m and to cover of herbaceous crops within 2,000 m. Conservation actions for Montagu’s Harrier in the study area should be aimed at preserving areas of scrub with nearby presence of herbaceous crops or natural grasslands. However, habitat improvement for semi-colonial species such as Montagu’s Harrier may not result in a change of species distribution area, and good habitat areas may remain unoccupied, as social factors like presence of conspecifics play an important role in breeding area selection for these species.

Macroecología y ecoinformática: sesgos, errores y predicciones en el modelado de distribuciones

Hoy en día es común estudiar los patrones globales de biodiversidad a partir de las predicciones generadas por diferentes modelos de nicho ecológico. Habitualmente, estos modelos se calibran con datos procedentes de bases de datos de libre acceso (e.g. GBIF). Sin embargo, a pesar de la facilidad de descarga y de la accesibilidad de los datos, la información almacenada sobre las localidades donde están presentes las especies suele tener sesgos y errores. Estos problemas en los datos de calibración pueden modificar drásticamente las predicciones de los modelos y con ello pueden enmascarar los patrones macroecológicos reales. El objetivo de este trabajo es investigar qué métodos producen resultados más precisos cuando los datos de calibración incluyen sesgos y cuáles producen mejores resultados cuando los datos de calibración tienen, además de sesgos, errores. Para ello creado una especie virtual, hemos proyectado su distribución en la península ibérica, hemos muestreado su distribución de manera sesgada y hemos calibrado dos tipos de modelos de distribución (Bioclim y Maxent) con muestras de distintos tamaños. Nuestros resultados indican que cuando los datos sólo están sesgados, los resultados de Bioclim son mejores que los de Maxent. Sin embargo, Bioclim es extremadamente sensible a la presencia de errores en los datos de calibración. En estas situaciones, el comportamiento de Maxent es mucho más robusto y las predicciones que proporciona son más ajustadas.

Temporal variation in saproxylic beetle assemblages in a Mediterranean ecosystem

One of the main challenges in biological conservation has been to understand species distribution across space and time. Over the last decades, many diversity and conservation surveys have been conducted that have revealed that habitat heterogeneity acts as a major factor that determines saproxylic assemblages. However, temporal dynamics have been poorly studied, especially in Mediterranean forests. We analyzed saproxylic beetle distribution at inter and intra-annual scales in a “dehesa” ecosystem, which is a traditional Iberian agrosilvopastoral ecosystem that is characterized by the presence of old and scattered trees that dominate the landscape. Significant differences in effective numbers of families/species and species richness were found at the inter-annual scale, but this was not the case for composition. Temperature and relative humidity did not explain these changes which were mainly due to the presence of rare species. At the intra-annual scale, significant differences in the effective numbers of families/species, species richness and composition between seasons were found, and diversity partitioning revealed that season contributed significantly to gamma-diversity. Saproxylic beetle assemblages exhibited a marked seasonality in richness but not in abundance, with two peaks of activity, the highest between May and June, and the second between September and October. This pattern is mainly driven by the seasonality of the climate in the Mediterranean region, which influences ecosystem dynamics and imposes a marked seasonality on insect assemblages. An extended sampling period over different seasons allowed an overview of saproxylic dynamics, and revealed which families/species were restricted to particular seasons. Recognizing that seasons act as a driver in modelling saproxylic beetle assemblages might be a valuable tool in monitoring and for conservation strategies in Mediterranean forests.

The “dehesa”, a key ecosystem in maintaining the diversity of Mediterranean saproxylic insects (Coleoptera and Diptera: Syrphidae)

The “dehesa” is a traditional Iberian agrosilvopastoral ecosystem characterized by the presence of old scattered trees that are considered as “keystone-structures”, which favor the presence of a wide range of biodiversity. We show the high diversity of saproxylic beetles and syrphids (Diptera) in this ecosystem, including red-listed species. We analyzed whether saproxylic species distribution in the “dehesa” was affected by tree density per hectare, dominant tree species or vegetation coverage. Species diversity did not correlate with tree density; however, it was affected by tree species and shrub coverage but in a different way for each taxon. The highest beetle diversity was linked to Quercus pyrenaica, the most managed tree species, with eight indicator species. In contrast, Q. rotundifolia hosted more species of saproxylic syrphids. Regarding vegetation coverage, shrub coverage was the only variable that affected insect richness, again in a different way for both taxa. In contrast, beetle species composition was only affected by dominant tree species whereas syrphid species composition was not affected by tree species or shrub coverage. We concluded that the high diversity of saproxylic insects in the “dehesa” is related to its long history of agrosilvopastoral management, which has generated landscape heterogeneity and preserved old mature trees. However, the richness and composition of different taxa of insects respond in different ways to tree species and vegetation coverage. Consequently, conservation strategies should try to maintain traditional management, and different saproxylic taxa should be used to monitor the effect of management on saproxylic diversity.

(Table 2) Planktic foraminifera and their diversity indices of sediment surface samples from the Atlantic Ocean

Species distribution patterns in planktonic foraminiferal assemblages are fundamental to the understanding of the determinants of their ecology. Until now, data used to identify such distribution patterns was mainly acquired using the standard >150 µm sieve size. However, given that assemblage shell size-range in planktonic foraminifera is not constant, this data acquisition practice could introduce artefacts in the distributional data. Here, we investigated the link between assemblage shell size-range and diversity in Recent planktonic foraminifera by analysing multiple sieve-size fractions in 12 samples spanning all bioprovinces of the Atlantic Ocean. Using five diversity indices covering various aspects of community structure, we found that counts from the >63 µm fraction in polar oceans and the >125 µm elsewhere sufficiently approximate maximum diversity in all Recent assemblages. Diversity values based on counts from the >150 µm fraction significantly underestimate maximum diversity in the polar and surprisingly also in the tropical provinces. Although the new methodology changes the shape of the diversity/sea-surface temperature (SST) relationship, its strength appears unaffected. Our analysis reveals that increasing diversity in planktonic foraminiferal assemblages is coupled with a progressive addition of larger species that have distinct, offset shell-size distributions. Thus, the previously documented increase in overall assemblage shell size-range towards lower latitudes is linked to an expanding shell-size disparity between species from the same locality. This observation supports the idea that diversity and shell size-range disparity in foraminiferal assemblages are the result of niche separation. Increasing SST leads to enhanced surface water stratification and results in vertical niche separation, which permits ecological specialisation. Specific deviations from the overall diversity and shell-size disparity latitudinal pattern are seen in regions of surface-water instability, indicating that coupled shell-size and diversity measurements could be used to reconstruct water column structures of past oceans.

Abundance and characteristics of Polychaeta taxa and associated sediment during POLARSTERN campaign ANT-XXII/3 (ANDEEP-IIII)

During the austral summer of 2005, the Weddell deep sea and adjacent basins were sampled in the course of the ANDEEP III project. In this study, 19 epibenthic-sledge stations are analyzed, with a focus on species diversity and distribution patterns of polychaetes. The polychaete fauna of the deep Southern Ocean has been found to be similarly speciose and diverse compared with deep-sea basins worldwide. Also, in depths below 2,000 m many polychaete species do not seem to be endemic for certain areas but are rather far spread within the Southern Ocean and beyond. Therefore, ongoing faunal exchanges between adjacent basins, even beyond the Antarctic convergence, are strongly suggested, ruling out a general isolation of the Southern Ocean deep-sea benthos. Driving forces behind species distribution patterns were investigated. The findings indicate that polychaete species' distribution in the Southern Ocean deep sea is rather dependent on local environment than depths.

Dinoflagellates of multicorer surface sediments

Only very few studies focus on recent calcareous dinoflagellate cyst diversity, geographic distribution and ecology, so that information on the distribution patterns and environmental affinities of individual cyst species is extremely limited. This information is, however, essential if we want to use calcareous dinoflagellate cysts for palaeoenvironmental reconstruction. Surface sediment samples from the generally oligotrophic western equatorial Atlantic Ocean, offshore northeast Brazil, were therefore quantitatively analysed for their calcareous dinoflagellate cyst content, including the calcareous vegetative coccoid Thoracosphaera heimii. Seven calcareous dinoflagellate cyst species/morphotypes and T. heimii were encountered in high concentrations throughout the area. Substantial differences in the distribution patterns were observed. The highest concentrations of cysts are found in sediments of the more oligotrophic, oceanic regions, beyond the influence of Amazon River discharge waters. Dinoflagellates producing calcareous cysts thus appear to be capable of surviving low nutrient concentrations and produce large numbers of cysts in relatively stable and predictable environments affected by minimal seasonality. To test for the environmental affinities of individual species, distribution patterns in surface sediments were compared with temperature, salinity, density and stratification gradients within the upper water column (0-100 m) over different times of the year, using principal components analysis and redundancy analysis. T. heimii and four of the seven encountered cyst species (Sphaerodinella? albatrosiana, two morphotypes of Sphaerodinella? tuberosa and Scrippsiella regalis) relate to these parameters significantly and the variations in the cyst associations appear to be associated with the different surface water currents characterising the area. The results imply that calcareous dinoflagellate cyst distributions can potentially be used to distinguish between different open oceanic environments and they could, therefore, be useful in tracing water mass movements throughout the late Quaternary.

The Illinois Gap Analysis final report, 2006.

U.S. Geological Survey, Department of Interior Cooperative Agreement No. 14-48-0003-95-1090