Comportamento reprodutivo e cooperação no ciclídeo neotropical Laetacara sp

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Pan-biogeografia dos ungulados viventes (Mammalia: Cetartiodactyla e Perissodactyla) da região Neotropical, da Zona de Transição Sul-americana e região Andina: aspectos históricos e conservacionistas

Os ungulados viventes (Cetartiodactyla e Perissodactyla), nas regiões estudadas, são representados por 11 gêneros e 24 espécies. O presente estudo propõe reconhecer os padrões de distribuição destas espécies, a partir da aplicação do método pan-biogeográfico de análise de traços. Este método auxilia no entendimento a priori dos padrões congruentes de distribuição e numa compreensão de padrões e processos de diferenciação geográfica no tempo e no espaço, reconstruindo a biogeografia de táxons. Em relação a aspectos conservacionistas, o método foi aplicado na identificação de áreas prioritárias para conservação. A aplicação do método consiste basicamente na marcação das localidades de ocorrência dos diferentes táxons em mapas, sendo estas localidades conectadas por intermédio de linhas seguindo um critério de mínima distância, resultando nos chamados traços individuais que foram plotados nos mapas de biomas da América Central e do Sul do programa ArcView GIS 3.2. A superposição destes traços individuais define um traço generalizado, sugerindo uma história comum, ou seja, a preexistência de uma biota ancestral subsequentemente fragmentada por eventos vicariantes. A interseção de dois ou mais traços generalizados corresponde a um nó biogeográfico, que representa áreas compostas e complexas, nas quais se agrupam distintas histórias biogeográficas. Para a análise pan-biogeográfica foi utilizado o software ArcView GIS 3.2 e a extensão Trazos 2004. A partir da superposição dos 24 traços individuais, foram reconhecidos cinco traços generalizados (TGs): TG1, Mesoamericano/Chocó, composto por Mazama pandora, M. temama e Tapirus bairdii; TG2, Andes do Norte (Mazama rufina, Pudu mephistophiles e Tapirus pinchaque); TG 3, Andes Centrais (Hippocamelus antisensis, Lama guanicoe, Mazama chunyi e Vicugna vicugna) ; TG4, Patagônia chilena (Hippocamelus bisulcus e Pudu puda).; TG5, Chaco/Centro oeste do Brasil (Blastocerus dichotomus, Catagonus wagneri e Ozotocerus bezoarticus); e um nó biogeográfico em Antioquia no noroeste da Colômbia. As espécies Mazama americana, M.bricenii, M.goazoubira, M.nana, Tapirus terrestris, Tayassu pecari e T. tajacu não participaram de nenhum dos traços generalizados. Os padrões de distribuição formados a partir dos traços generalizados indicam que os ungulados viventes sofreram uma fragmentação e diferenciação no Pleistoceno, relacionadas a eventos históricos ocorridos na região Neotropical, na Zona de Transição Sul-americana e na região Andina, explicados pelos movimentos ocorridos nas Zonas de Falhas Tectônicas da América Central e do Sul, por vulcanismo e pelas mudanças climáticas. A formação do platô Altiplano-Puna revelou ser uma barreira geográfica, tanto em tempos pretéritos como em tempos atuais, para a maioria da biota sul-americana, com exceção dos camelídeos, que habitam estas áreas da Argentina, do oeste da Bolívia e sudoeste do Peru. O nó biogeográfico confirmou a presença de componentes bióticos de diferentes origens, constituindo uma área com grande diversidade biológica e endêmica, sugerindo assim uma unidade de conservação no noroeste da América do Sul.

Revisão do gênero Neotropical Gundlachia Pfeiffer, 1849 (Mollusca, Pulmonata, Basommatophora, Planorboidea, Ancylidae): morfologia, distribuição geográfica, sistemática e filogenia

Gundlachia Pfeiffer 1849 é o gênero de molusco de água doce pateliforme com a mais ampla distribuição geográfica dentre os oito gêneros de Ancylidae assinalados para a região Neotropical. A concha pateliforme, considerada uma homoplasia por diversos autores em vários basomatóforos, tem sido historicamente utilizada para definir a unidade da família Ancylidae, apesar dos questionamentos contrários à monofilia do grupo. Dados moleculares confirmaram que "Ancylidae" é um grupo parafilético, principalmente por causa do gênero Burnupia. Os demais gêneros foram incluídos em Ancylinae, dentro de Planorbidae. No entanto, a ausência de todos os gêneros Neotropicais nas filogenias propostas, com base molecular ainda é um assunto que necessita ser investigado. Os principais objetivos desse trabalho foram: (a) revisar as espécies de Gundlachia, através de estudos morfológicos das conchas e partes moles; (b) padronizar as descrições das espécies para iniciar uma análise cladística do gênero Gundlachia; (c) iniciar um estudo de biologia molecular utilizando distintas espécies de representantes de Ancylinae, para verificar as suas interrelações e o provável grupoirmão de Gundlachia; (d) e por fim, construir um mapa de distribuição geográfica. Para isso, examinamos diversas coleções científicas e realizamos coletas nas localidadestipo. A morfologia das conchas foi comparada por análises morfométricas e por microscópio de luz e de varredura. As partes moles dos espécimes foram dissecadas e estudadas sob o microscópio estereoscópico. A análise molecular foi realizada em três espécimes de cada amostra, utilizando os genes da citocromo c oxidase I e o 16S mtDNA. Após o sequenciamento verificamos as distâncias genéticas entre as diferentes espécies de Gundlachia e as suas relações com os outros gêneros por meio do teste Neighbor-joining e Maximum likelihood. Com esse estudo apresentamos a redescrição de algumas espécies de Gundlachia, discutimos a validade de novos táxons descobertos e sequenciamos e analisamos espécies de sete gêneros de Ancylinae que ocorrem na região Neotropical. Com base nesses dados discutimos a monofilia de Gundlachia e o seu provável grupo-irmão. E ainda abordamos a validade dos demais gêneros neotropicais

Morphological and molecular characters reveal differentiation in a Neotropical social bee, Melipona beecheii (Apidae : Meliponini)

Morphometrics and DNA microsatellites were used to analyse the genetic structure of populations of the stingless bee M. beecheii from two extremes of its geographic range. The results showed that populations from Costa Rica and Yucatan exhibit substantial phenotypic and molecular differentiation. Bees from Yucatan were smaller and paler than those from Costa Rica. The value of multilocus F-ST = 0.280 (P <0.001) confirmed that there were significant molecular genetic differences between the two populations. Populations showed significant deviation from Hardy Weinberg equilibrium and the values of FIS (the inbreeding coefficient) were positive for Costa Rica = 0.416 and the Yucatan Peninsula = 0.193, indicating a lack of heterozygotes in both populations possibly due to inbreeding. The DNA sequence of 678 bp of the mitochondrial gene COI differed between populations by 1.2%. The results of this study should be considered in conservation programmes, particularly with regard to the movement of colonies between regions.

Conservation genetics of Neotropical pollinators revisited: microsatellite analysis suggests that diploid males are rare in orchid bees

Allozyme analyses have suggested that Neotropical orchid bee (Euglossini) pollinators are vulnerable because of putative high frequencies of diploid males, a result of loss of sex allele diversity in small hymenopteran populations with single locus complementary sex determination. Our analysis of 1010 males from 27 species of euglossine bees sampled across the Neotropics at 2-11 polymorphic microsatellite loci revealed only 5 diploid males at an overall frequency of 0.005 (95% CIs 0.002-0.010); errors through genetic non-detection of diploid males were likely small. In contrast to allozyme-based studies, we detected very weak or insignificant population genetic structure, even for a pair of populations >500 km apart, possibly accounting for low diploid male frequencies. Technical flaws in previous allozyme-based analyses have probably led to considerable overestimation of diploid male production in orchid bees. Other factors may have a more immediate impact on population persistence than the genetic load imposed by diploid males on these important Neotropical pollinators.

Large-Range Movements of Neotropical Orchid Bees Observed via Radio Telemetry

Neotropical orchid bees (Euglossini) are often cited as classic examples of trapline-foragers with potentially extensive foraging ranges. If long-distance movements are habitual, rare plants in widely scattered locations may benefit from euglossine pollination services. Here we report the first successful use of micro radio telemetry to track the movement of an insect pollinator in a complex and forested environment. Our results indicate that individual male orchid bees (Exaerete frontalis) habitually use large rainforest areas (at least 42-115 ha) on a daily basis. Aerial telemetry located individuals up to 5 km away from their core areas, and bees were often stationary, for variable periods, between flights to successive localities. These data suggest a higher degree of site fidelity than what may be expected in a free living male bee, and has implications for our understanding of biological activity patterns and the evolution of forest pollinators.

Neotropical refugia

Patterns of endemism in the Neotropics have been explained by restriction of forest to ‘refugia’ in arid cold-stages of the Quaternary (Haffer J (1969)
Speciation in Amazonian forest birds. Science 165: 131–137). The palaeoecological record, however, shows no such forest contraction. We review
palaeoecological and phylogenetic data on the response of Neotropical taxa and communities to climatic changes of the Cenozoic. Solar insolation varies
over this period with latitude and geography, including shifts in opposite directions between high and low latitudes. In the Neotropics, distribution and
abundance patterns originate on a wide range of timescales through the Cenozoic, down to the currently dominant precession forcing (20 kyr). In contrast,
distributions and abundances at higher latitudes are controlled by obliquity forcing (40 kyr). The patterns observed by Haffer (1969) are likely derived
from pre-Quaternary radiations and are not inconsistent with palaeoecological findings of continuous forest cover in major areas of the Neotropics
during the Quaternary. The relative proportions of speciation processes have changed through time between predominantly sympatric to predominantly
allopatric depending on the prevailing characteristics of orbitally forced climatic changes. Behaviour of Neotropical organisms and ecosystems on long
timescales may be influenced much more by precessional forcing than by the obliquity forcing that controls high-latitude climate change and glaciations.

Geochronological database and classification system for age uncertainties in Neotropical pollen records.

The newly updated inventory of palaeoecological research in Latin America offers an important overview of sites available for multi-proxy and multi-site purposes. From the collected literature supporting this inventory, we collected all available age model metadata to create a chronological database of 5116 control points (e.g. 14C, tephra, fission track, OSL, 210Pb) from 1097 pollen records. Based on this literature review, we present a summary of chronological dating and reporting in the Neotropics. Difficulties and recommendations for chronology reporting are discussed. Furthermore, for 234 pollen records in northwest South America, a classification system for age uncertainties is implemented based on chronologies generated with updated calibration curves. With these outcomes age models are produced for those sites without an existing chronology, alternative age models are provided for researchers interested in comparing the effects of different calibration curves and age–depth modelling software, and the importance of uncertainty assessments of chronologies is highlighted. Sample resolution and temporal uncertainty of ages are discussed for different time windows, focusing on events relevant for research on centennial- to millennial-scale climate variability. All age models and developed R scripts are publicly available through figshare, including a manual to use the scripts.

Neuroendocrinologia do comportamento social no ciclídeo africano Oreochromis mossambicus: mecanismos reguladores e modulação social da reprodução

A reprodução em teleósteos é controlada pelo eixo hipotálamo-pituitária-gónada (HPG) que modula a gametogénese, o desenvolvimento dos caracteres secundários e a expressão do comportamento reprodutor. A informação sobre fatores endógenos e exógenos é integrada no cérebro e a atividade do eixo HPG é regulada, fazendo com que traços comportamentais sejam expressos no momento e no contexto certos. Fatores exógenos relacionados com condições físicas do ambiente (e.g. temperatura e fotoperíodo) têm o papel principal no controlo da reprodução. No entanto, o estatuto social e o contexto social têm sido menos estudados. Mecanismos hormonais e neuroendócrinos são muito conservados ao longo dos vertebrados, fazendo dos peixes um bom modelo para o estudo da endocrinologia do comportamento. Os objetivos gerais deste trabalho consistem em determinar de que forma o contexto social interfere na expressão do comportamento e o papel de mecanismos hormonais e neuroendócrinos nesse processo, sendo abordados dois mecanismos, os androgénios e os neuropéptidos arginina vasotocina (AVT) e Isotocina (IT), dando-se especial relevância à AVT. A tilápia moçambicana (Oreochromis mossambicus) foi o modelo usado. A a sua biologia é bem conhecida, é muito adaptável a condições artificiais, e que tem uma importância económica crescente. Esta espécie possui um sistema social elaborado, com machos a organizarem-se em arenas reprodutoras, onde escavam depressões no substrato, para as quais atraem as fêmeas para a reprodução. Todos os trabalhos apresentados nesta dissertação tiveram como como sujeito focal o macho. Esta tese está organizada quatro capítulos. No capítulo I- Introdução geral, é apresentada uma revisão da literatura relevante para enquadrar o presente trabalho. Os capítulos II e III englobam os 4 artigos científicos que foram redigidos, denominados de artigo 1 a 4, consoante a ordem em que são apresentados na tese. O capítulo II, intitulado “Modulação social da reprodução”, é apresentado um estudo (artigo 1) que aborda o efeito do ambiente social no comportamento e no estado fisiológico da tilápia moçambicana. Com este trabalho pretendia-se perceber qual o efeito do contexto de instabilidade social nos níveis plasmáticos hormonais e a influência destes contextos na criação de padrões de comportamento. Gerou-se com sucesso um cenário de instabilidade social, através da substituição de machos dominantes entre replicados, por oposição ao contexto social estável em que os animais foram retirados e reintroduzidos no mesmo aquário. Em contexto social instável verificou-se tal como esperado, um aumento do comportamento agonístico. Apesar da agressividade não ter sido acompanhada pelo aumento dos níveis hormonais, os resultados sugerem que os androgénios funcionam como fator de reforço da integração na criação de padrões comportamento em contexto social instável, mostrando assim uma otimização do comportamento em períodos de instabilidade social. No capítulo III, intitulado “Mecanismos reguladores do comportamento social”, são apresentados três artigos e foi dividido em duas secções. Na primeira é abordado o papel dos androgénios (artigo 2) e na segunda o papel da AVT e IT (artigo 3 e 4) na regulação do comportamento social. Em relação ao estudo do papel dos androgénios (artigo 2), pretendeu-se estudar o efeito da falta de androgénios em circulação na exibição do comportamento agonístico e reprodutor. Para tal, procedeu-se à castração de machos de tilápia. A remoção integral das gónadas baixou os níveis de androgénios em cerca de 90% para a testosterona e quase 100% para 11KT e provocou uma completa abolição do comportamento reprodutor (construção do ninho, coloração nupcial e corte), no entanto o comportamento agonístico não foi afetado. Revelou-se desta forma que o mecanismo de regulação do comportamento reprodutor e agonístico é diferente, com os androgénios como agentes mediadores do comportamento reprodutor e moduladores do comportamento agonístico, uma vez que a literatura existente relaciona os androgénios com o comportamento agonístico nesta espécie. O estudo da regulação da AVT e IT em função do estatuto social foi efetuado com duas abordagens diferentes, resultando em dois artigos científicos (artigo 3 e 4). A primeira tinha como objetivo perceber se a AVT e IT estava distribuída por todo o cérebro em quantidades mensuráveis ou apenas em alguma área específica, além de perceber qual a diferença dos níveis cerebrais e glândula pituitária entre machos dominantes e subordinados. Procedeu-se ao doseamento da AVT e IT no cérebro através de cromatografia de fase líquida (high performance liquid cromatography, HPLC) em machos dominantes e subordinados (com o estatuto estabilizado há pelo menos 5 semanas). O cérebro foi dividido em 7 áreas [bolbos olfativos, telencéfalo, teto ótico, diencéfalo, cerebelo, rombencéfalo e pituitária (considerada como área cerebral para efeitos comparativos)]. Verificou-se que a área que apresentou uma maior concentração de neuro péptidos (AVT e IT) foi a pituitária, seguida dos bolbos olfactivos e finalmente as restantes áreas. A existência destes neuropéptidos no bolbo olfactivo sugere que a AVT e IT estão implicadas no mecanismo de reconhecimento social. Esta relação tem particular importância para esta espécie uma vez que a Tilápia usa o mecanismo do olfacto, por exemplo para o reconhecimento do estado reprodutivo das fêmeas. Machos subordinados apresentaram concentrações de AVT superiores na pituitária, o que sugere a influência da AVT num processo fisiológico específico relacionado com a subordinação. Uma vez que machos subordinados armazenam menos urina do que machos dominantes (machos dominantes armazenam grandes quantidades de urina que libertação de forma pulsátil, de forma dependente do contexto, aumentando o número de pulsos na presença de machos rivais ou fêmeas pré-ovuladas). A AVT pode estar a exercer um efeito antidiurético nos machos subordinados diminuindo assim a produção de urina. Machos dominantes apresentaram valores superiores de IT no rombemcéfalo, sugerindo que a isotocina pode estar relacionada com o comportamento social em dominantes. Para avaliar o efeito do estatuto na organização dos grupos neuronais produtores de AVT (situados na área pré-ótica) foram criadas condições semelhantes à situação anterior, neste caso foram contabilizados os neurónios imunorreativos à AVT na área pré-ótica e medida a área dos corpos celulares em machos dominantes, subordinados e fêmeas. Os grupos neuronais da área pré-ótica são constituídos por células parvocelulares (pPOA), magnocelulares (mPOA) e gigantocelulares (gPOA). A literatura relaciona uma maior expressão de células pPOA em machos subordinados e gPOA em dominantes, no entanto os resultados do artigo 4 mostraram que machos subordinados aumentaram a área dos corpos celulares de todos os grupos neurais, e todos os grupos apresentam projeções para pituitária (apesar de projetarem para outra áreas) sugerindo que este aumento generalizado do tamanho das células implica um aumento da produção de AVT direcionada para a pituitária. As células (principalmente a área dos corpos celulares) correlacionaram-se negativamente com o comportamento agressivo e positivamente com o comportamento de fuga, sugerindo uma inibição geral do comportamento reprodutor e agonístico em machos subordinados. O tamanho das células mPOA está inversamente associado ao peso do rim o que sugere um efeito deste grupo neural no rim provavelmente implicado no mecanismo antidiurético em machos subordinados.

Understanding Demographic and Behavioral Mechanisms that Guide Responses of Neotropical Migratory Birds to Urbanization: a Simulation Approach

Although studies often report that densities of many forest birds are negatively related to urbanization, the mechanisms guiding this pattern are poorly understood. Our objective was to use a population simulation to examine the relative influence of six demographic and behavioral processes on patterns of avian abundance in urbanizing landscapes. We constructed an individual-based population simulation model representing the annual cycle of a Neotropical migratory songbird. Each simulation was performed under two landscape scenarios. The first scenario had similar proportions of high- and low-quality habitat across the urban to rural gradient. Under the first scenario, avian density was negatively related to urbanization only when rural habitats were perceived to be of higher quality than they actually were. The second landscape scenario had declining proportions of high-quality habitat as urbanization increased. Under the second scenario, each mechanism generated a negative relationship between density and urbanization. The strongest effect on density resulted when birds preferentially selected habitats in landscapes from which they fledged or were constrained from dispersing. The next strongest patterns occurred when birds directly evaluated habitat quality and accurately selected the highest-quality available territories. When birds selected habitats based on the presence of conspecifics, the density–urbanization relationship was only one-third the strength of other habitat selection mechanisms and only occurred under certain levels of population survival. Although differences in adult or nest survival in the face of random habitat selection still elicited reduced densities in urban landscapes, the relationships between urbanization and density were weaker than those produced by the conspecific attraction mechanism. Results from our study identify key predictions and areas for future research, including assessing habitat quality in urban and rural areas in order to determine if habitats in urban areas are underutilized.

Assessing the use of forest islands by parrot species in a neotropical savanna

Understanding the effect of habitat fragmentation is a fundamental yet complicated aim of many ecological studies. Beni savanna is a naturally fragmented forest habitat, where forest islands exhibit variation in resources and threats. To understand how the availability of resources and threats affect the use of forest islands by parrots, we applied occupancy modeling to quantify use and detection probabilities for 12 parrot species on 60 forest islands. The presence of urucuri (Attalea phalerata) and macaw (Acrocomia aculeata) palms, the number of tree cavities on the islands, and the presence of selective logging,and fire were included as covariates associated with availability of resources and threats. The model-selection analysis indicated that both resources and threats variables explained the use of forest islands by parrots. For most species, the best models confirmed predictions. The number of cavities was positively associated with use of forest islands by 11 species. The area of the island and the presence of macaw palm showed a positive association with the probability of use by seven and five species, respectively, while selective logging and fire showed a negative association with five and six species, respectively. The Blue-throated Macaw (Ara glaucogularis), the critically endangered parrot species endemic to our study area, was the only species that showed a negative association with both threats. Monitoring continues to be essential to evaluate conservation and management actions of parrot populations. Understanding of how species are using this natural fragmented habitat will help determine which fragments should be preserved and which conservation actions are needed.

Differentiation of neotropical ecosystems by modern soil phytolith assemblages and its implications for palaeoenvironmental and archaeological reconstructions

The interpretation of Neotropical fossil phytolith assemblages for palaeoenvironmental and archaeological reconstructions relies on the development of appropriate modern analogues. We analyzed modern phytolith assemblages from the soils of ten distinctive tropical vegetation communities in eastern lowland Bolivia, ranging from terra firme humid evergreen forest to seasonally-inundated savannah. Results show that broad ecosystems – evergreen tropical forest, semi-deciduous dry tropical forest, and savannah – can be clearly differentiated by examination of their phytolith spectra and the application of Principal Component Analysis (PCA). Differences in phytolith assemblages between particular vegetation communities within each of these ecosystems are more subtle, but can still be identified. Comparison of phytolith assemblages with pollen rain data and stable carbon isotope analyses from the same vegetation plots show that these proxies are not only complementary, but significantly improve taxonomic and ecosystem resolution, and therefore our ability to interpret palaeoenvironmental and archaeological records. Our data underline the utility of phytolith analyses for reconstructing Amazon Holocene vegetation histories and pre-Columbian land use, particularly the high spatial resolution possible with terrestrial soil-based phytolith studies.

Differentiation between Neotropical rainforest, dry forest and savannah ecosystems by their modern pollen spectra and implications for the fossil pollen record

Accurate differentiation between tropical forest and savannah ecosystems in the fossil pollen record is hampered by the combination of: i) poor taxonomic resolution in pollen identification, and ii) the high species diversity of many lowland tropical families, i.e. with many different growth forms living in numerous environmental settings. These barriers to interpreting the fossil record hinder our understanding of the past distributions of different Neotropical ecosystems and consequently cloud our knowledge of past climatic, biodiversity and carbon storage patterns. Modern pollen studies facilitate an improved understanding of how ecosystems are represented by the pollen their plants produce and therefore aid interpretation of fossil pollen records. To understand how to differentiate ecosystems palynologically, it is essential that a consistent sampling method is used across ecosystems. However, to date, modern pollen studies from tropical South America have employed a variety of methodologies (e.g. pollen traps, moss polsters, soil samples). In this paper, we present the first modern pollen study from the Neotropics to examine the modern pollen rain from moist evergreen tropical forest (METF), semi-deciduous dry tropical forest (SDTF) and wooded savannah (cerradão) using a consistent sampling methodology (pollen traps). Pollen rain was sampled annually in September for the years 1999–2001 from within permanent vegetation study plots in, or near, the Noel Kempff Mercado National Park (NKMNP), Bolivia. Comparison of the modern pollen rain within these plots with detailed floristic inventories allowed estimates of the relative pollen productivity and dispersal for individual taxa to be made (% pollen/% vegetation or ‘p/v’). The applicability of these data to interpreting fossil records from lake sediments was then explored by comparison with pollen assemblages obtained from five lake surface samples.