Plant species and habitat structure in a sand dune field in the brazilian Caatinga: a homogeneous habitat harbouring an endemic biota

One dune habitat in the semi-arid Caatinga Biome, rich in endemisms, is described based on plant species composition, woody plant density, mean height and phenology and a multivariate analysis of the micro-habitats generated by variables associated to plants and topography. The local flora is composed mainly by typically sand-dweller species of Caatinga, suggesting the existence of a phytogeographic unity related to the sandy areas in the Caatinga biome, which seems to be corroborated by faunal distribution. Moreover, some species are probably endemic from the dunes, a pattern also found in vertebrates. The plant distribution is patchy, there is no conspicuous herbaceous layer and almost 50% of the ground represents exposed sand. Phenology is not synchronized among species, occurring leaves budding and shedding, flowers development and anthesis, fruits production and dispersion both in rainy and dry seasons. Leaf shedding is low compared to the level usually observed in Caatinga areas and about 50% of the woody individuals were producing leaves in both seasons. Spectrum of dispersal syndromes shows an unexpected higher proportion of zoochorous species among the phanerophytes, accounting for 31.3% of the species, 78.7% of the total frequency and 78.6% of the total density. The habitat of the dunes is very simple and homogeneous in structure and most of environmental variance in the area is explained by one gradient of woody plants density and another of increase of Bromelia antiacantha Bertol. (Bromeliaceae) and Tacinga inamoena (K. Schum.) N.P. Taylor & Stuppy (Cactaceae) toward valleys, which seem to determine two kinds of protected micro-habitats for the small cursorial fauna.

Biologia reprodutiva de duas espécies de Jatropha L. (Euphorbiaceae) em caatinga, Nordeste do Brasil

A polinização, o sistema reprodutivo e a fenologia de floração e de frutificação de Jatropha mutabilis (Pohl) Baill. e J. mollissima (Pohl) Baill. foram estudados no Estado de Pernambuco, nos Municípios de Buíque (8º67' S e 37º01' W) e Arcoverde (8º25' S e 37º02' W), ambos em Caatinga. Foram marcados 20 indivíduos de cada espécie para registro dos dados fenológicos, aspectos da biologia floral, sistema reprodutivo, bem como freqüência e comportamento dos visitantes florais. As duas espécies são monóicas, apresentam flores do tipo disco, com antese floral diurna, havendo variação em relação à longevidade das flores nos dois sexos, sendo as flores masculinas mais efêmeras (12 h), e as femininas mais duradouras (36 h). Ambos os tipos florais são nectaríferos e a concentração de açúcares no néctar variou entre 26% e 32% em J. mutabilis e 20% a 28% em J. mollissima. A viabilidade do pólen foi alta (> 97%) em ambas as espécies. As espécies são autocompatíveis, formando frutos tanto nos tratamentos de geitonogamia como nos de xenogamia. O percentual de formação de frutos em condições naturais foi ca. 75% em J. mutabilis e de 85% em J. mollissima, indicando alto sucesso reprodutivo. As flores de ambas as espécies são polinizadas por abelhas e vespas, além de beija-flores em J. mutabilis e borboletas em J. mollissima. As duas espécies permanecem floridas ao longo do ano, sendo importante fonte de recurso para a manutenção das comunidades locais de animais que visitam suas flores. Em contrapartida, a presença e eficácia destes grupos de polinizadores são fundamentais para que se estabeleça o fluxo de pólen entre as flores masculinas e femininas, uma vez que as espécies são monóicas.

Anatomia dos órgãos vegetativos de Cactaceae da caatinga pernambucana

Secções de raízes e cladódios de cinco espécies de Cactaceae ocorrentes em uma região de caatinga de Pernambuco (Harrisia adscendens (Gürke) Britton & Rose; Melocactus × horridus Wedermann Notizbl.; M. zenhtneri (Britton & Rose) Luetzelb.; Tacinga inamoena (Schumann) Taylor & Stuppy e T. palmadora (Britton & Rose) Taylor & Stuppy), foram analisadas para verificação de caracteres diagnósticos e adaptativos. As secções foram coradas com safranina e azul de astra e montadas em glicerina. As observações feitas mostraram que a estrutura interna das raízes é bastante similar não sendo observados caracteres diagnósticos. No xilema secundário das raízes ocorrem amplos raios pericíclicos representando um importante caracter adaptativo. O cladódio apresenta os seguintes caracteres diagnósticos e adaptativos: tipos de espinho; tipo e posição dos estômatos; estrutura da hipoderme; tipo e posição das estruturas mucilaginosas; aspecto geral do sistema vascular; ocorrência de feixes corticais e medulares; presença de cristais na epiderme e hipoderme e presença de parênquima aqüífero. Os resultados deste trabalho mostram que as espécies estudadas são cactos típicos apresentando caracteres, que podem ser responsáveis pelo sucesso destas plantas em ambientes adversos como a caatinga.

Polinização por beija-flores em uma área de caatinga no Município de Floresta, Pernambuco, Nordeste do Brasil

Foram estudadas plantas ornitófilas em uma área de caatinga da Reserva Particular do Patrimônio Natural Cantidiano Valgueiro (8º36'00" S e 38º34'5" W) em Pernambuco, Nordeste do Brasil, no período de julho de 2002 a junho de 2003. Oito espécies ornitófilas foram registradas no período de estudo, distribuídas em sete gêneros e cinco famílias. Cactaceae foi a família com maior número de espécies polinizadas por beija-flores, sendo representada por três espécies, seguida de Bromeliaceae, com duas espécies. Foram registradas espécies em floração durante todo o ano. Com exceção de Bromelia laciniosa Mart. ex Schult. f. e Neoglaziovia variegata (Arruda) Mez (Bromeliaceae), todas as demais espécies tiveram pico de floração no período seco. Metade das espécies ornitófilas da comunidade estudada apresentou hábito herbáceo. A maioria das espécies apresentou flores vermelhas (62,5%), sendo o tipo tubo registrado em todas as espécies. O comprimento médio do tubo da corola foi 20,2 ± 5,6 mm, a concentração de açúcares no néctar variou de 18% a 33,5% e o volume de 22 a 41 µL. Cinco espécies de beija-flores foram registradas visitando as flores da comunidade estudada, das quais apenas uma foi residente. Chlorostilbon aureoventris (d'Orbigny & Lafresnaye, 1838), devido ao seu comportamento e freqüência de visita, foi considerada como a espécie dominante da comunidade. Comparações com estudos semelhantes evidenciaram que o número de espécies de plantas ornitófilas que floresceram no período de estudo na Reserva foi expressivamente menor do que o encontrado em estudos em remanescentes de Mata Atlântica e áreas neotropicais em geral. Além disso, uma espécie de Trochilinae, e não de Phaethornithinae, atuou como organizadora da comunidade.

Inter-annual variations in the floristic and population structure of an herbaceous community of "caatinga" vegetation in Pernambuco, Brazil

The influence of climatic variations on the herbaceous component of the "caatinga" vegetation was examined in the state of Pernambuco, Brazil. A total of 105 1 × 1 m-plots were established, of which 35 were in a level micro-habitat, 35 in a riparian micro-habitat, and 35 in a stony microhabitat. During two consecutive years all herbaceous plants in these plots were counted, measured (height and diameter), and collected for identification. The Shannon-Wiener diversity index and the equitability were calculated for each year, as well as the density, frequency, dominance, total basal area and importance index for each species. The total annual pluviometric was 819.5 and 448.8 mm in 2002 and 2003, respectively. The herbaceous flora in the study area was composed of 71 species, of which 58 were sampled in the plots. The families with the greatest species richness were Malvaceae (8 species), Euphorbiaceae (7), Poaceae (6), Convolvulaceae (4), Fabaceae (4), and Portulacaceae (4). The diversity indices were 2.66 and 3.01 nats ind-1 in 2002 and 2003, respectively. The density, frequency, dominance and importance value of herbaceous populations, as well as, the height and diameter of plants were low in the dryer year. The riparian group was the most isolated of the microhabitats examined, both in terms of its floristic and its population structure. Annual seasonal climatic variations greatly modified these populations structure during the course of this study, emphasizing the fact that long-term studies are needed in order to better understand the dynamics of the herbaceous component of the "caatinga" vegetation.

Polinização de Spondias tuberosa Arruda (Anacardiaceae) e análise da partilha de polinizadores com Ziziphus joazeiro Mart. (Rhamnaceae), espécies frutíferas e endêmicas da caatinga

Spondias tuberosa Arruda, espécie endêmica da caatinga, apresenta grande importância econômica, pois seus frutos são bastante comercializados. Apesar de sua importância, não há estudos que tratem da biologia floral e da polinização dessa espécie, que são básicos para pesquisas em agricultura. Nesse trabalho, foram analisados aspectos da fenologia reprodutiva, biologia floral e polinização de Spondias tuberosa, bem como o grau de similaridade entre seus polinizadores e os de Ziziphus joazeiro Mart., no Município de Boa Vista, Paraíba, Brasil. A floração e a frutificação ocorreram no fim da estação seca e durante todo o período chuvoso, respectivamente. Spondias tuberosa é andromonóica, possuindo flores hermafroditas e masculinas em uma mesma inflorescência. As flores são brancas e apresentam dois grupos de estames. As flores hermafroditas possuem gineceu pentacarpelar com um único óvulo e as masculinas apresentam pistilódio. A abertura das flores variou de acordo com o estádio de desenvolvimento da inflorescência, abrindo a maior parte das flores hermafroditas nos estádios iniciais. A antese iniciou às 5h00, tendo duração de dois dias em flores hermafroditas e de um dia nas masculinas. Foram registradas oito espécies de vespas, seis de abelhas e quatro de moscas visitando as flores de Spondias tuberosa, sendo as espécies Scaptotrigona postica flavisetis Moure, Trigona fuscipennis Friese (Apidae) e Polybia ignobilis Haliday (Vespidae) as principais polinizadoras. A similaridade entre os visitantes florais de Spondias tuberosa e Ziziphus joazeiro foi baixa, sugerindo que o sucesso reprodutivo das espécies não foi afetado pela partilha de polinizadores, apesar da floração ter ocorrido na mesma época.

Biologia reprodutiva da "catingueira" (Caesalpinia pyramidalis Tul., Leguminosae-Caesalpinioideae), uma espécie endêmica da Caatinga

Leguminosae está representada na Caatinga por 293 espécies, das quais oito foram estudadas quanto à polinização e/ou sistema reprodutivo. Foram analisados a biologia floral, os polinizadores e o sistema reprodutivo de Caesalpinia pyramidalis Tul. Houve produção de 5,7 ± 0,9 óvulos/flor, 66,9 ± 47,8 flores e 2,1 ± 1,2 frutos por inflorescência e 2,88 ± 1,44 sementes/fruto. O volume de néctar foi cerca de 1,0 µL durante o primeiro dia da flor, 0,5 µL no segundo dia, não havendo produção no terceiro dia. C. pyramidalis é auto-incompatível, com tubos polínicos oriundos de autopolinização manual crescendo até o saco embrionário. Espécies de Xylocopa e Centris constituem importantes polinizadores de C. pyramidalis. Durante as visitas, as abelhas promovem principalmente geitonogamia, a qual favorece a perda de frutos e leva à baixa razão fruto/flor (0,03). Entretanto, a razão semente/óvulo relativamente elevada (0,50), demonstra maior investimento em sementes provenientes de polinizações cruzadas, reduzindo os efeitos da geitonogamia.

Comportamento fenológico de três espécies de Jatropha (Euphorbiaceae) da Caatinga, semi-árido do Brasil

O comportamento fenológico vegetativo e reprodutivo de Jatropha mollissima (Pohl) Baill., Jatropha mutabilis (Pohl) Baill. e Jatropha ribifolia (Pohl) Baill. foi comparado em uma área de caatinga hiperxerófila arbustiva-arbórea do nordeste brasileiro, no período de julho de 2005 a junho de 2007. Adicionalmente, investigou-se a correlação entre as fenofases e as variáveis abióticas (temperatura, umidade relativa, precipitação e fotoperíodo), a capacidade de armazenamento de água e o padrão de distribuição espacial. Todas as espécies apresentaram alta capacidade de armazenamento de água e comportamento fenológico contínuo e irregular com ausência de flores, frutos, queda foliar e brotamento nos meses mais frios e úmidos do ano. Apenas a floração de J. ribifolia apresentou correlação significativa com a precipitação. As três espécies apresentaram populações com distribuição agregada, favorecida principalmente devido ao processo de dispersão de sementes por autocoria. Os resultados obtidos indicam que a alta capacidade de armazenamento de água pelas espécies garante a ocorrência dos eventos fenológicos mesmo na ausência de chuvas.

Fenologia reprodutiva, biologia floral e polinização de Allamanda blanchetii, uma Apocynaceae endêmica da Caatinga

(Fenologia reprodutiva, biologia floral e polinização de Allamanda blanchetii, uma Apocynaceae endêmica da Caatinga). A fenologia reprodutiva, a biologia floral, o mecanismo de polinização e o sistema reprodutivo de Allamanda blanchetii A.DC. foram analisados em populações naturais na Fazenda Almas, Paraíba, Brasil. Allamanda blanchetii é uma espécie arbustiva, endêmica da Caatinga, com floração de fevereiro a julho e pico nos meses de março e abril. A frutificação acompanhou a floração e estendeu-se até o mês de setembro. As flores são tubulares e de coloração rosa, cuja forte hercogamia evita a autopolinização. O pólen é depositado na parte superior da cabeça do estilete (região não receptiva), ainda na fase de botão em pré antese (anteras deiscentes), caracterizando a apresentação secundária de pólen. As flores produzem uma média de 36,6 µL de néctar, o qual é o único recurso para os visitantes florais. Allamanda blanchetii é auto-incompatível e os resultados sugerem mecanismo de incompatibilidade de ação tardia. Seus atributos florais estão relacionados com as síndromes de melitofilia e psicofilia e, de fato, os polinizadores registrados foram a abelha Eulaema nigrita Lepeletier como principal polinizador e quatro espécies de borboletas que atuam como polinizadores secundários. A ocorrência de forte hercogamia, apresentação secundária de pólen e mecanismo de auto-incompatibilidade indicam o elevado grau de especialização dos sistemas de polinização e reprodução de A. blanchetii.

Mating system in Myracrodruon urundeuva (Anarcadiaceae): implications for conservation genetics

The aims of this study were to investigate the mating system of a fragmented population of the dioecious tropical tree Myracrodruon urundeuva Allemão, using five microsatellite loci and the mixed mating and correlated mating models. The study was conducted in the Estação Ecológica de Paulo de Farias (436 ha), where the population occupies about 142 ha. The mating system was estimated using 514 open-pollinated offspring, collected from 30 seed-trees. Estimates of the multilocus outcrossing rate confirm that the species is dioecious (t m = 1.0). Low levels of mating among relatives were detected in the population (1 - t s = 0.020). The estimate of paternity correlation (r p(m)) indicated that offsprings were composed of mixtures of half-sibs and full-sibs, with the latter occurring at a low frequency (average of 0.148). The estimated coancestry coefficient within families (Θ = 0.147) was larger and the effective population size (Ne(v)) was lower (Ne(v) = 2.98) than expected in progenies from panmictic populations (Θ = 0.125, Ne(v) = 4, respectively). In terms of conservation, the results indicate that to retain an effective population size of 150, is necessary to collect seeds from at least 50 seed-trees.

Sistemas de polinização e de reprodução de três espécies de Jatropha (Euphorbiaceae) na Caatinga, semi-árido do Brasil

São apresentados a biologia floral, a dinâmica de produção de néctar, visitantes florais e sistemas reprodutivos de Jatropha ribifolia (Pohl) Baill. (Euphorbiaceae) e uma comparação dos dados obtidos para J. mollissima (Pohl) Baill. e J. mutabilis (Pohl) Baill. O estudo foi desenvolvido em uma área de caatinga hiperxerófila, na Estação Biológica de Canudos, Bahia, Brasil, de maio de 2005 a junho de 2007. As flores das três espécies estão organizadas em dicásios protogínicos. Em J. ribifolia as flores estaminadas e pistiladas duram cerca de 48 horas e a abertura é diurna, enquanto em J. mollissima e J. mutabilis as estaminadas duram entre 12 e 15 horas e as pistiladas entre 36 e 48 horas e a abertura é crepuscular. A produção de néctar, a viabilidade polínica e a receptividade estigmática iniciaram-se logo após a abertura total das flores e se sobrepuseram até sua senescência. A produção de néctar variou ao longo do dia e as flores pistiladas produziram maiores volumes que as estaminadas. A viabilidade polínica e a receptividade estigmática foram observadas nas três espécies durante toda a vida da flor. Houve diferença significativa entre os tratamentos dos sistemas reprodutivos para J. mollissima (KW = 59,796), J. mutabilis (KW = 59,058) e J. ribifolia (KW = 63,660). As três espécies produziram frutos por geitonogamia manual e xenogamia manual e apenas J. ribifolia produziu frutos por geitonogamia espontânea. As abelhas Apis mellifera, Xylocopa frontalis e X. grisescens e os beija-flores Chlorostilbon lucidus e Anopetia gounellei são os polinizadores potenciais de J. mollissima e J. mutabilis. Já para J. ribifolia, os potenciais polinizadores são A. mellifera e X. grisescens. A utilização de uma gama variada de vetores de pólen permite o fluxo polínico e a formação de frutos nas três espécies. Por sua vez, o sequenciamento no período da floração e diferenças nas dimensões das flores e nos horários da antese ajudam a manter o isolamento reprodutivo das três espécies e evitam a perda de pólen interespecífico, que poderia ser alta devido à partilha de alguns dos polinizadores.

Floristic composition of a conservation area in the Federal District of Brazil

Cerradão vegetation shares many species with savanna and forest areas and is one of the most vulnerable phytophysiognomies in the Cerrado (Brazilian savanna) biome. The floristic composition of the Cerradão Biological Reserve was examined between September/2007 and November/2008. A total of 282 species distributed among 194 genera and 75 families were encountered, demonstrating proportions of 0.91 herbaceous species and 0.54 shrub species for each tree species. Fabaceae, Asteraceae, Rubiaceae, Poaceae, Myrtaceae, Malpighiaceae, and Melastomataceae were the most species-rich families. Fully 72.3% of the species of this dystrophic cerradão were shared by cerrado and forest vegetations, while 60.43% were shared by other cerradão sites, although the largest proportion of species (91%) were shared with cerrado sensu stricto. No species was found to be exclusive to this cerradão site, but approximately 95% of all species were native to the Cerrado biome.

Parasitic infections in germfree animals

The association of vertebrate hosts with the indigenous microbiota and its effect on the response to infections has long been a subject of scientific curiosity. From the first theory supported by Louis Pasteur that life would be impossible in the absence of associated microorganisms to the development of germfree mammals for research, a lot was learned about how the normal microbiota influences the environment in which pathogens may find themselves. In the present review, we attempt to summarize the more recent results from our group and others on the influence of the normal microbiota on the outcome of parasitic infections. Our results and those of others point to a complex relationship between the mammalian system and its indigenous microbiota, leading to greater resistance to some infections and enhanced susceptibility to others

Cyanobacterial toxins in Portugal: effects on aquatic animals and risk for human health

Toxic cyanobacteria are common in Portuguese freshwaters and the most common toxins are microcystins. The occurrence of microcystin-LR (MCYST-LR) has been reported since 1990 and a significant number of water reservoirs that are used for drinking water attain high levels of this toxin. Aquatic animals that live in eutrophic freshwater ecosystems may be killed by microcystins but in many cases the toxicity is sublethal and so the animals can survive long enough to accumulate the toxins and transfer them along the food chain. Among these, edible mollusks, fish and crayfish are especially important because they are harvested and sold for human consumption. Mussels that live in estuarine waters and rivers where toxic blooms occur may accumulate toxins without many significant acute toxic effects. In this study data are presented in order to understand the dynamics of the accumulation and depuration of MCYST-LR in mussels. The toxin is readily accumulated and persists in the shellfish for several days after contact. In the crayfish the toxin is accumulated mainly in the gut but is also cleared very slowly. In carps, although the levels of the toxins found in naturally caught specimens were not very high, some toxin was found in the muscle and not only in the viscera. This raises the problem of the toxin accumulation by fish and possible transfer through the food chain. The data gathered from these experiments and from naturally caught specimens are analyzed in terms of risk for human consumption. The occurrence of microcystins in tap water and the incidence of toxic cyanobacteria in fresh water beaches in Portugal are reported. The Portuguese National Monitoring Program of cyanobacteria is mentioned and its implications are discussed.

Participation of nitric oxide in the nucleus isthmi in CO2-drive to breathing in toads

The nucleus isthmi (NI) is a mesencephalic structure of the amphibian brain. It has been reported that NI plays an important role in integration of CO2 chemoreceptor information and glutamate is probably involved in this function. However, very little is known about the mechanisms involved. Recently, it has been shown that nitric oxide synthase (NOS) is expressed in the brain of the frog. Thus the gas nitric oxide (NO) may be involved in different functions in the brain of amphibians and may act as a neurotransmitter or neuromodulator. We tested the hypothesis that NO plays a role in CO2-drive to breathing, specifically in the NI comparing pulmonary ventilation, breathing frequency and tidal volume, after microinjecting 100 nmol/0.5 µl of L-NAME (a nonselective NO synthase inhibitor) into the NI of toads (Bufo paracnemis) exposed to normocapnia and hypercapnia. Control animals received microinjections of vehicle of the same volume. Under normocapnia no significant changes were observed between control and L-NAME-treated toads. Hypercapnia caused a significant (P<0.01) increase in ventilation only after intracerebral microinjection of L-NAME. Exposure to hypercapnia caused a significant increase in breathing frequency both in control and L-NAME-treated toads (P<0.01 for the control group and P<0.001 for the L-NAME group). The tidal volume of the L-NAME group tended to be higher than in the control group under hypercapnia, but the increase was not statistically significant. The data indicate that NO in the NI has an inhibitory effect only when the respiratory drive is high (hypercapnia), probably acting on tidal volume. The observations reported in the present investigation, together with other studies on the presence of NOS in amphibians, indicate a considerable degree of phylogenetic conservation of the NO pathway amongst vertebrates.