Diversidade e composição de formigas Ponerines (Hymenoptera, Formicidae, Ponerinae) de Serapilheira na Estação Científica Ferreira Penna, Caxiuanã, Melgaço, Pará, Brasil

Inventários da mesofauna de solo e serapilheira em florestas tropicais apresentam a subfamíliaC (Hymenoptera, Formicidae) como uma das mais conspícuas e a segunda com maior riqueza e abundância, depois da subfamília Myrmicinae. Nestes ambientes, as ponerines constituem componentes ecologicamente importantes, onde são notáveis predadoras de outros invertebrados e podem nidificar nos troncos em decomposição ou na serapilheira. Este estudo foi realizado com a intenção de investigar a distribuição espacial das espécies de formigas da subfamília Ponerinae associadas à serapilheira, considerando sua abundância, riqueza, diversidade e composição, em seis áreas de floresta primária (Áreas I, II, III, IV, V e VI) na Estação Científica Ferreira Penna (ECFPn), Caxiuanã, Melgaço, Pará; e como a quantidade de serapilheira influencia nessa distribuição. Este estudo resulta de três coletas realizadas pelo Protocolo de Monitoramento de Formigas do Projeto TEAM/Caxiuanã entre abril de 2003 e janeiro de 2004. Coletaram-se 720 sub-amostras de 1 m² de serapilheira, distribuídas em 72 transectos de 100 m (unidade amostral) entre as seis áreas durante as coletas (quatro transectos por área em cada coleta), utilizando extratores de mini-Winkler. Identificaram-se 4.031 exemplares, pertencentes às três tribos, oito gêneros e 60 espécies de Ponerinae em 470 registros, sendo que o número médio de espécies por amostra foi de 6,52, e estimou-se encontrar 81 espécies (Jackknife 1). Hypoponera foi o gênero com maior abundância (268 registros) e riqueza de espécies (22), compreendendo junto com Pachycondyla mais de 70% das espécies. A Área V apresentou maior diversidade (H= 3,30), abundância (121) e riqueza (38) em espécies, além de maior volume de serapilheira (ANOVA; p<0,05 entre a Área V e as demais). A quantidade de serapilheira afetou positivamente a abundância e a riqueza de espécies, e também influenciou na composição de espécies. As espécies mais freqüentes (abundantes) nas amostras foram Hypoponera sp#1, Hypoponera sp#2, Hypoponera sp#6, Hypoponera sp#7, dontomachus scalptus e Pachycondyla constricta, que juntas representaram mais de 50% da abundância total. No geral, as ponerines apresentaram ampla distribuição na serapilheira de floresta primária na ECFPn, sendo numericamente influenciadas pela quantidade de serapilheira; as áreas apresentaram diferenças na diversidade, abundância e riqueza das espécies encontradas; e, como efeito do elevado número de espécies raras, encontrou-se baixa similaridade na composição de espécies entre amostras próximas; logo, mesmo em pequena escala, a heterogeneidade da camada de serapilheira na floresta amazônica tem importante papel na distribuição das espécies.

A riqueza das formigas relacionada aos períodos sazonais em Caxiuanã durante os anos de 2006 e 2007

A variabilidade temporal da fauna de formigas coletadas em Caxiuanã -PA, durante o protocolo de formigas de serrapilheira do Projeto TEAM/Caxiuanã , foram estudadas a partir das condições meteorológicas locais observadas nos meses de janeiro a abril (estação chuvosa), e julho a outubro (estação menos chuvosa), para os anos de 2006 e 2007. Para isso, foram utilizados dados meteorológicos da torre micrometeorológica de Caxiuanã . Durante a estação chuvosa, notou-se o predomínio de elevados valores de precipitação e umidade do solo, e baixas temperaturas do ar. Na estação menos chuvosa, observou-se comportamento oposto ao período chuvoso. Em geral, observou-se que a frequência de formigas é maior quando há redução da precipitação e da umidade do solo; e do aumento da temperatura do ar. Os gêneros das formigas Crematogaster, Hypoponera, Pheidole e Solenopsis apresentaram maior quantidade de indivíduos. Percebeu-se ainda, que as correlações estatísticas com função polinomial de segunda ordem, entre as variáveis atmosféricas e a frequência de formigas, mostram claramente que estas ocorrem de modo inverso com a precipitação e a umidade do solo, e direta com a temperatura do ar. Assim, os resultados deste estudo corroboram a alta variação da abundância dos quatro gêneros de formigas supracitados, em função das variáveis atmosféricas em áreas tropicais.

Avaliação das comunidades de formigas em uma área de extração madeireira

Este trabalho apresenta um estudo comparativo entre as comunidades de formigas, existentes em uma floresta primária e dois tipos de sistemas de extração de madeira (Manejado e Tradicional) em uma área Tropical localizada em Paragominas, PA. Formigas foram amostradas através de pitfall-traps (Majer & Delabie 1994) em transetos de 200m separados 100m entre si. Diferenças na diversidade da fauna de formigas entre estes hábitats foram testadas por meio de Índices de Diversidade (Shannon, Simpson and Fisher's Alpha), e Protocolos de Estimativa de Riqueza (Colwell & Coddington 1994). A composição de espécies foi avaliada empregando Análises de Afinidade (Scheiner 1992) e índices de Similaridade (Jaccard and Morisita-florn). No total, 134 espécies de formigas, pertencentes a sete subfamílias e 42 gêneros foram identificadas em na área toda. Destas, 90 foram encontradas na Floresta Primária, 90 no Corte Manejado e 84 no Sistema de Corte Tradicional. Diferenças entre na Diversidade e Similaridade entre hábitats apenas puderam ser detectadas quando comparados transectos/hábitats. Quando os índices foram comparados através dos valores absolutos calculados para cada hábitat, a diferença desaparece. Os resultados dos Protocolos de Estimativa de Riqueza empregados indicam que a fauna de formigas foi igual entre os hábitats e sugerem que a fauna está subestimada. Variações periódicas na temperatura e umidade podem ter um forte efeito, igualmente nas estimativas de Diversidade e de Riqueza nos hábitats estudados. Análises na composição mostram que a fauna de formigas é similar entre os hábitats, e apesar desta similaridade, pudemos detectar através da Análise de Afinidade uma alta Diversidade de Mosaico, a qual sugere que a comunidade é composta por gradientes muito complexos, assim diferenças na composição poderão estar ocorrendo em escalas menores.

Impactos da exploração madeireira sobre a fauna de formigas e conseqüências para a remoção de sementes florestais na Amazônia Oriental

A exploração madeireira na Amazônia atinge anualmente cerca de 1,5 milhões de hectares de floresta. Esta atividade promove mudanças estruturais e microclimáticas na floresta, que potencialmente afetam a diversidade e a composição das espécies animais. Como grande parte das sementes florestais são dispersas por animais, a regeneração dos ambientes explorados pode ser comprometida. Por outro lado, é possível que a fauna de florestas exploradas através de técnicas de extração madeireira com impactos reduzidos, mantenha sua integridade original, não afetando os mecanismos de dispersão de sementes. Tomando as formigas como um grupo animal ecologicamente representativo e integrado aos processos de regeneração, via dispersão e predação de sementes, foi avaliado neste trabalho se (1) a exploração madeireira afeta a fauna (diversidade e composição de espécies) destes insetos, se (2) planos de exploração de baixo impacto são capazes de preservá-la e se (3) a exploração afeta a eficiência ecológica das formigas na remoção (dispersão ou predação) de sementes. Os efeitos da exploração madeireira sobre a diversidade e a composição de espécies de formigas, bem como sobre a remoção de sementes florestais realizada por estes insetos, foram investigados em três ambientes de floresta, no município de Paragominas, estado do Pará: uma floresta que sofreu exploração madeireira convencional (FC), outra floresta explorada por técnicas de extração de baixo impacto (FB) e uma floresta primária, como controle (FP). A fauna de formigas foi amostrada em quatro ocasiões de coleta durante o ano de 1998. Em cada ocasião, as formigas foram coletadas através do método de Winkler, em quatro transecções por área. O experimento de remoção de sementes foi realizado colocando-se sementes de seis espécies madeireiras, distribuídas em 12 pontos por ambiente. Durante o experimento, foi quantificado diariamente o número de formigas e outros artrópodes visitando as sementes. O número total de sementes removidas por ambiente foi contado ao final do experimento. A diversidade e a abundância de espécies de formigas não foram afetadas pela exploração madeireira. Contudo, a composição de espécies foi alterada em 36% na FB e 37% na FC. O gênero Pheidok teve sua riqueza e abundância reduzidas exclusivamente na FC. A remoção de sementes também foi significativamente menor (ca. 33%) na FC se comparada àquela registrada na FB e FP. As formigas representaram 92% dos artrópodes que visitaram as sementes, nos três ambientes. As sementes maiores foram as mais removidas, independente de sua adaptação ao dispersor e do ambiente estudado. Os resultados obtidos sugerem que a exploração madeireira pode promover modificações na composição de espécies de formigas, sem, contudo, alterar sua diversidade (exceto de Pheidok). O sistema de exploração com baixo impacto é capaz de preservar a diversidade de espécies de Pheidole, garantindo quantitativamente, uma mobilização de sementes semelhante à de uma floresta primária. Por outro lado, a exploração convencional pode diminuir a diversidade deste gênero, resultando em um menor número de sementes removidas. Tal redução, possivelmente compromete a regeneração da floresta após a retirada da madeira.

Revisão taxonômica do grupo limata de Crematogaster Lund, 1831 (Formicidae: Myrmicinae: Crematogastrini)

O gênero Crematogaster é um grupo diverso, com características peculiares e taxonomia complexa. Cerca de 780 espécies e subespécies foram descritas para este gênero, e constantes mudanças são feitas ao longo do tempo devido a sua ampla distribuição geográfica e variedade morfológica. Poucas revisões foram feitas para este gênero, sendo, as existentes, feitas com fauna regional. Neste trabalho, foi feita a revisão taxonômica do grupo de espécies Crematogaster limata, onde foram redescritas sete espécies: Crematogaster brasiliensis Mayr, 1878, C. carinata Mayr, 1862, C. levior Longino, 2003, C. limata Smith, 1858, C. longispina Emery, 1890, C. tenuicula Forel, 1904 e quatro novas espécies foram descritas: Cremastogaster sp. nov. 1, Cremastogaster sp. nov. 2, Crematogaster sp. nov. 3, Crematogaster sp. nov. 4. A variedade Crematogaster longispina var. boliviana foi elevada à categoria de espécie e redescrita. Mapas de distribuição geográfica para todas as espécies e uma chave de identificação específica baseada em operárias são apresentados.

Does body size of neotropical ant species influence their recruitment speed?

Formigas são um dos mais importantes grupos animais nas florestas tropicais devido a sua abundância e seu número de espécies. Uma característica importante do grupo é a eusocialidade, que permite a ocorrência do comportamento de recrutamento quando um recurso alimentar é encontrado. Entretanto, existem duas questões principais acerca desse comportamento: (i) o recrutamento é um produto de pressões ambientais ou filogenéticas, e (ii) a velocidade de recrutamento é relacionada ao tamanho corpóreo das espécies de formigas. Neste trabalho nós analisamos essas duas questões em 17 espécies de formigas neotropicais, na floresta Amazônica densa de terras baixas. De acordo com os resultados, o recrutamento é fortemente relacionado com o tamanho da formiga, sendo que espécies menores exibem essa característica quando encontram uma fonte protéica. Entretanto, o tamanho das espécies não é importante na velocidade de recrutamento, o que sugere que a velocidade de recrutamento pode ser melhor explicado pelo tipo de recursos alimentares necessários à colônia.

Dinâmica populacional de Rhipicephalus (Boophilus) microplus (Canestrini, 1887) em bovinos mestiços mantidos em pastagens de Brachiaria decumbens no município de Formiga, Minas Gerais

Pós-graduação em Medicina Veterinária - FCAV

Biological performance of a polycaprolactone-based scaffold used as fusion cage device in a large animal model of spinal reconstructive surgery

A bioactive and bioresorbable scaffold fabricated from medical grade poly (epsilon-caprolactone) and incorporating 20% beta-tricalcium phosphate (mPCL–TCP) was recently developed for bone regeneration at load bearing sites. In the present study, we aimed to evaluate bone ingrowth into mPCL–TCP in a large animal model of lumbar interbody fusion. Six pigs underwent a 2-level (L3/4; L5/6) anterior lumbar interbody fusion (ALIF) implanted with mPCL–TCP þ 0.6 mg rhBMP-2 as treatment group while four other pigs implanted with autogenous bone graft served as control. Computed tomographic scanning and histology revealed complete defect bridging in all (100%) specimen from the treatment group as early as 3 months. Histological evidence of continuing bone remodeling and maturation was observed at 6 months. In the control group, only partial bridging was observed at 3 months and only 50% of segments in this group showed complete defect bridging at 6 months. Furthermore, 25% of segments in the control group showed evidence of graft fracture, resorption and pseudoarthrosis. In contrast, no evidence of graft fractures, pseudoarthrosis or foreign body reaction was observed in the treatment group. These results reveal that mPCL–TCP scaffolds could act as bone graft substitutes by providing a suitable environment for bone regeneration in a dynamic load bearing setting such as in a porcine model of interbody spine fusion.

The evaluation of a biphasic osteochondral implant coupled with an electrospun membrane in a large animal model

Conventional clinical therapies are unable to resolve osteochondral defects adequately, hence tissue engineering solutions are sought to address the challenge. A biphasic implant which was seeded with Mesenchymal Stem Cells (MSC) and coupled with an electrospun membrane was evaluated as an alternative. This dual phase construct comprised of a Polycaprolactone (PCL) cartilage scaffold and a Polycaprolactone - Tri Calcium Phosphate (PCL - TCP) osseous matrix. Autologous MSC was seeded into the entire implant via fibrin and the construct was inserted into critically sized osteochondral defects located at the medial condyle and patellar groove of pigs. The defect was resurfaced with a PCL - collagen electrospun mesh that served as a substitute for periosteal flap in preventing cell leakage. Controls either without implanted MSC or resurfacing membrane were included. After 6 months, cartilaginous repair was observed with a low occurrence of fibrocartilage at the medial condyle. Osteochondral repair was promoted and host cartilage degeneration was arrested as shown by the superior Glycosaminoglycan (GAG) maintenance. This positive morphological outcome was supported by a higher relative Young's modulus which indicated functional cartilage restoration. Bone in growth and remodeling occurred in all groups with a higher degree of mineralization in the experimental group. Tissue repair was compromised in the absence of the implanted cells or the resurfacing membrane. Moreover healing was inferior at the patellar groove as compared to the medial condyle and this was attributed to the native biomechanical features.

Monitoring animal behaviour and environmental interactions : GPS collars and satellite remote sensing within a satellite remote sensing context

Remote monitoring of animal behaviour in the environment can assist in managing both the animal and its environmental impact. GPS collars which record animal locations with high temporal frequency allow researchers to monitor both animal behaviour and interactions with the environment. These ground-based sensors can be combined with remotely-sensed satellite images to understand animal-landscape interactions. The key to combining these technologies is communication methods such as wireless sensor networks (WSNs). We explore this concept using a case-study from an extensive cattle enterprise in northern Australia and demonstrate the potential for combining GPS collars and satellite images in a WSN to monitor behavioural preferences and social behaviour of cattle.

Monitoring animal behaviour and environmental interactions using wireless sensor networks, GPS collars and satellite remote sensing

Remote monitoring of animal behaviour in the environment can assist in managing both the animal and its environmental impact. GPS collars which record animal locations with high temporal frequency allow researchers to monitor both animal behaviour and interactions with the environment. These ground-based sensors can be combined with remotely-sensed satellite images to understand animal-landscape interactions. The key to combining these technologies is communication methods such as wireless sensor networks (WSNs). We explore this concept using a case-study from an extensive cattle enterprise in northern Australia and demonstrate the potential for combining GPS collars and satellite images in a WSN to monitor behavioural preferences and social behaviour of cattle.

The design and evaluation of a mobile sensor/actuator network for autonomous animal control

This paper investigates a mobile, wireless sensor/actuator network application for use in the cattle breeding industry. Our goal is to prevent fighting between bulls in on-farm breeding paddocks by autonomously applying appropriate stimuli when one bull approaches another bull. This is an important application because fighting between high-value animals such as bulls during breeding seasons causes significant financial loss to producers. Furthermore, there are significant challenges in this type of application because it requires dynamic animal state estimation, real-time actuation and efficient mobile wireless transmissions. We designed and implemented an animal state estimation algorithm based on a state-machine mechanism for each animal. Autonomous actuation is performed based on the estimated states of an animal relative to other animals. A simple, yet effective, wireless communication model has been proposed and implemented to achieve high delivery rates in mobile environments. We evaluated the performance of our design by both simulations and field experiments, which demonstrated the effectiveness of our autonomous animal control system.

Animal behaviour understanding using wireless sensor networks

This paper presents research that is being conducted by the Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) with the aim of investigating the use of wireless sensor networks for automated livestock monitoring and control. It is difficult to achieve practical and reliable cattle monitoring with current conventional technologies due to challenges such as large grazing areas of cattle, long time periods of data sampling, and constantly varying physical environments. Wireless sensor networks bring a new level of possibilities into this area with the potential for greatly increased spatial and temporal resolution of measurement data. CSIRO has created a wireless sensor platform for animal behaviour monitoring where we are able to observe and collect information of animals without significantly interfering with them. Based on such monitoring information, we can identify each animal's behaviour and activities successfully

Animal Control - What constitutes a reliable cue to stop animal movement ?

Controlling free-ranging livestock requires low-stress cues to alter animal behaviour. Recently modulated sound and electric shock were demonstrated to be effective in controlling free-ranging cattle. In this study the behaviour of 60, 300 kg Belmont Red heifers were observed for behavioural changes when presented cues designed to impede their movement through an alley. The heifers were given an overnight drylot shrink off feed but not drinking water prior to being tested. Individual cattle were allowed to move down a 6.5 m wide alley towards a pen of peers and feed located 71 m from their point of release. Each animal was allowed to move through the alley unimpeded five times to establish a basal behavioural pattern. Animals were then randomly assigned to treatments consisting of sound plus shock, vibration plus shock, a visual cue plus shock, shock by itself and a control. The time each animal required to reach the pen of peers and feed was recorded. If the animal was prevented from reaching the pen of peers and feed by not penetrating through the cue barrier at set points along the alley for at least 60 sec the test was stopped and the animal was returned to peers located behind the release pen. Cues and shock were manually applied from a laptop while animals were observed from a 3.5 m tower located outside the alley. Electric shock, sound, vibration and Global Position System (GPS) hardware were housed in a neck collar. Results and implications will be discussed.