Ecological succession of mosses ...

"Literature cited": p. 491.

Predicting root defence against herbivores during succession

P>1. Root herbivores and pathogens interfere with basic below-ground plant function, and can thereby affect plant fitness and spatial and temporal patterns in natural plant communities. However, there has been little development of concepts and theories on below-ground plant defence, a deficit that is in contrast to the abundance of theorizing for above-ground plant parts.2. A review of the past 10 years of research on below-ground plant-herbivore interactions has revealed that, similar to above-ground tissues, root defences can be expressed constitutively or induced upon herbivore attack, and can be classified into direct and indirect traits, tolerance, and escape. Indeed, it has been shown that roots tolerate herbivory by outgrowing or re-growing lost tissues, or resist it by producing secondary metabolites that are toxic to herbivores or attract natural enemies of herbivores.3. We propose that, similar to above-ground plant-herbivore theories, the partition of abiotic and biotic factors over ecological succession can serve as the basis for predicting investment in defence strategies below-ground.4. Investigation of herbivore pressure and root responses along primary and secondary successional gradients suggests that: (i) roots are often fast growing, thinner and softer in early compared to later succession. (ii) Insect and nematode herbivore pressure increases until mid-succession and later decreases. (iii) Mycorrhizal abundance increases with succession, and the composition of fungal species changes through succession, often shifting from arbuscular mycorrhizae to ecto-mycorrhizae.5. Based on these findings, and on classical (above-ground) plant defence theory, we suggest the following set of testable hypotheses for below-ground plant defence: (i) During succession, early plants invest most of their resources in growth and less in defences (associated with a general lack of herbivores and pathogens, and with limited availability of resources in the system), therefore relying more on re-growth (tolerance) strategies. (ii) During mid-succession, a buildup of herbivore pressure facilitates replacement by plant species that exhibit greater direct and indirect defence strategies. (iii) Constitutive and inducible levels of defences may trade-off, and early successional plants should rely more on induction of defences after herbivore attack, whereas late successional plants will increasingly rely on constitutively produced levels of physical and chemical defence. (iv) Successional changes in microbial associations have consequences for root defence by improving plant nutrition and defence expression as well as directly competing for root space; however, toxic or impenetrable root defences may also limit association with root symbionts, and so may constrain the expression of root defence.

La face cachée de la dune : communautés fongiques du sol: dynamique, succession et interactions avec la végétation d’un écosystème dunaire côtier aux Îles de la Madeleine, Qc

Les écosystèmes dunaires remplissent plusieurs fonctions écologiques essentielles comme celle de protéger le littoral grâce à leur capacité d’amortissement face aux vents et vagues des tempêtes. Les dunes jouent aussi un rôle dans la filtration de l’eau, la recharge de la nappe phréatique, le maintien de la biodiversité, en plus de présenter un attrait culturel, récréatif et touristique. Les milieux dunaires sont très dynamiques et incluent plusieurs stades de succession végétale, passant de la plage de sable nu à la dune bordière stabilisée par l’ammophile à ligule courte, laquelle permet aussi l’établissement d’autres herbacées, d’arbustes et, éventuellement, d’arbres. Or, la survie de ces végétaux est intimement liée aux microorganismes du sol. Les champignons du sol interagissent intimement avec les racines des plantes, modifient la structure des sols, et contribuent à la décomposition de la matière organique et à la disponibilité des nutriments. Ils sont donc des acteurs clés de l’écologie des sols et contribuent à la stabilisation des dunes. Malgré cela, la diversité et la structure des communautés fongiques, ainsi que les mécanismes influençant leur dynamique écologique, demeurent relativement méconnus. Le travail présenté dans cette thèse explore la diversité des communautés fongiques à travers le gradient de succession et de conditions édaphiques d’un écosystème dunaire côtier afin d’améliorer la compréhension de la dynamique des sols en milieux dunaires. Une vaste collecte de données sur le terrain a été réalisée sur une plaine de dunes reliques se trouvant aux Îles de la Madeleine, Qc. J’ai échantillonné plus de 80 sites répartis sur l’ensemble de ce système dunaire et caractérisé les champignons du sol grâce au séquençage à haut débit. Dans un premier temps, j’ai dressé un portait d’ensemble des communautés fongiques du sol à travers les différentes zones des dunes. En plus d’une description taxonomique, les modes de vie fongiques ont été prédits afin de mieux comprendre comment les variations au niveau des communautés de champignons du sol peuvent se traduire en changements fonctionnels. J’ai observé un niveau de diversité fongique élevé (plus de 3400 unités taxonomiques opérationnelles au total) et des communautés taxonomiquement et fonctionnellement distinctes à travers un gradient de succession et de conditions édaphiques. Ces résultats ont aussi indiqué que toutes les zones des dunes, incluant la zone pionière, supportent des communautés fongiques diversifiées. Ensuite, le lien entre les communautés végétales et fongiques a été étudié à travers l’ensemble de la séquence dunaire. Ces résultats ont montré une augmentation claire de la richesse spécifique végétale, ainsi qu’une augmentation de la diversité des stratégies d’acquisition de nutriments (traits souterrains lié à la nutrition des plantes, soit mycorhizien à arbuscule, ectomycorhizien, mycorhizien éricoide, fixateur d’azote ou non spécialisé). J’ai aussi pu établir une forte corrélation entre les champignons du sol et la végétation, qui semblent tous deux réagir de façon similaire aux conditions physicochimiques du sol. Le pH du sol influençait fortement les communautés végétales et fongiques. Le lien observé entre les communautés végétales et fongiques met l’emphase sur l’importance des interactions biotiques positives au fil de la succession dans les environnements pauvres en nutriments. Finalement, j’ai comparé les communautés de champignons ectomycorhiziens associées aux principales espèces arborescentes dans les forêts dunaires. J’ai observé une richesse importante, avec un total de 200 unités taxonomiques opérationnelles ectomycorhiziennes, appartenant principalement aux Agaricomycètes. Une analyse de réseaux n’a pas permis de détecter de modules (c'est-à-dire des sous-groupes d’espèces en interaction), ce qui indique un faible niveau de spécificité des associations ectomycorhiziennes. De plus, je n’ai pas observé de différences en termes de richesse ou de structure des communautés entre les quatre espèces hôtes. En conclusion, j’ai pu observer à travers la succession dunaire des communautés diversifiées et des structures distinctes selon la zone de la dune, tant chez les champignons que chez les plantes. La succession semble toutefois moins marquée au niveau des communautés fongiques, par rapport aux patrons observés chez les plantes. Ces résultats ont alimenté une réflexion sur le potentiel et les perspectives, mais aussi sur les limitations des approches reposant sur le séquençage à haut-débit en écologie microbienne.

La face cachée de la dune : communautés fongiques du sol: dynamique, succession et interactions avec la végétation d’un écosystème dunaire côtier aux Îles de la Madeleine, Qc

Les écosystèmes dunaires remplissent plusieurs fonctions écologiques essentielles comme celle de protéger le littoral grâce à leur capacité d’amortissement face aux vents et vagues des tempêtes. Les dunes jouent aussi un rôle dans la filtration de l’eau, la recharge de la nappe phréatique, le maintien de la biodiversité, en plus de présenter un attrait culturel, récréatif et touristique. Les milieux dunaires sont très dynamiques et incluent plusieurs stades de succession végétale, passant de la plage de sable nu à la dune bordière stabilisée par l’ammophile à ligule courte, laquelle permet aussi l’établissement d’autres herbacées, d’arbustes et, éventuellement, d’arbres. Or, la survie de ces végétaux est intimement liée aux microorganismes du sol. Les champignons du sol interagissent intimement avec les racines des plantes, modifient la structure des sols, et contribuent à la décomposition de la matière organique et à la disponibilité des nutriments. Ils sont donc des acteurs clés de l’écologie des sols et contribuent à la stabilisation des dunes. Malgré cela, la diversité et la structure des communautés fongiques, ainsi que les mécanismes influençant leur dynamique écologique, demeurent relativement méconnus. Le travail présenté dans cette thèse explore la diversité des communautés fongiques à travers le gradient de succession et de conditions édaphiques d’un écosystème dunaire côtier afin d’améliorer la compréhension de la dynamique des sols en milieux dunaires. Une vaste collecte de données sur le terrain a été réalisée sur une plaine de dunes reliques se trouvant aux Îles de la Madeleine, Qc. J’ai échantillonné plus de 80 sites répartis sur l’ensemble de ce système dunaire et caractérisé les champignons du sol grâce au séquençage à haut débit. Dans un premier temps, j’ai dressé un portait d’ensemble des communautés fongiques du sol à travers les différentes zones des dunes. En plus d’une description taxonomique, les modes de vie fongiques ont été prédits afin de mieux comprendre comment les variations au niveau des communautés de champignons du sol peuvent se traduire en changements fonctionnels. J’ai observé un niveau de diversité fongique élevé (plus de 3400 unités taxonomiques opérationnelles au total) et des communautés taxonomiquement et fonctionnellement distinctes à travers un gradient de succession et de conditions édaphiques. Ces résultats ont aussi indiqué que toutes les zones des dunes, incluant la zone pionière, supportent des communautés fongiques diversifiées. Ensuite, le lien entre les communautés végétales et fongiques a été étudié à travers l’ensemble de la séquence dunaire. Ces résultats ont montré une augmentation claire de la richesse spécifique végétale, ainsi qu’une augmentation de la diversité des stratégies d’acquisition de nutriments (traits souterrains lié à la nutrition des plantes, soit mycorhizien à arbuscule, ectomycorhizien, mycorhizien éricoide, fixateur d’azote ou non spécialisé). J’ai aussi pu établir une forte corrélation entre les champignons du sol et la végétation, qui semblent tous deux réagir de façon similaire aux conditions physicochimiques du sol. Le pH du sol influençait fortement les communautés végétales et fongiques. Le lien observé entre les communautés végétales et fongiques met l’emphase sur l’importance des interactions biotiques positives au fil de la succession dans les environnements pauvres en nutriments. Finalement, j’ai comparé les communautés de champignons ectomycorhiziens associées aux principales espèces arborescentes dans les forêts dunaires. J’ai observé une richesse importante, avec un total de 200 unités taxonomiques opérationnelles ectomycorhiziennes, appartenant principalement aux Agaricomycètes. Une analyse de réseaux n’a pas permis de détecter de modules (c'est-à-dire des sous-groupes d’espèces en interaction), ce qui indique un faible niveau de spécificité des associations ectomycorhiziennes. De plus, je n’ai pas observé de différences en termes de richesse ou de structure des communautés entre les quatre espèces hôtes. En conclusion, j’ai pu observer à travers la succession dunaire des communautés diversifiées et des structures distinctes selon la zone de la dune, tant chez les champignons que chez les plantes. La succession semble toutefois moins marquée au niveau des communautés fongiques, par rapport aux patrons observés chez les plantes. Ces résultats ont alimenté une réflexion sur le potentiel et les perspectives, mais aussi sur les limitations des approches reposant sur le séquençage à haut-débit en écologie microbienne.

Ecologia de Anopheles (Nyssorhynchus) darlingi Root em área de implantação de empreendimento hidrelétrico, na divisa dos Estados do Mato Grosso do Sul e São Paulo

INTRODUÇÃO: Hidrelétricas alteram o fluxo das águas e provocam impactos sobre a composição de mosquitos, justificando-se essa pesquisa. O objetivo da pesquisa foi estudar anofelinos de área sob a influência de um novo lago e avaliar a vulnerabilidade relativa à malária. MÉTODOS: Foram feitas coletas de Anopheles nas margens da Represa Porto Primavera, durante as fases do alagamento até sua cota máxima. Utilizaram-se as técnicas: atrativa humana, de armadilha de Shannon e concha entomológica. Os indicadores Riqueza e Diversidade foram utilizados para medir o impacto. A análise das distribuições temporais foi realizada pelo teste Mann-Whitney, considerando localidade, cota e método de captura como variáveis independentes (α=0,05). RESULTADOS: A densidade de Anopheles darlingi oscilou entre as localidades A, B e C, sendo que os maiores picos foram para B e C. Com a estabilidade do lago, no último nível, evidenciou-se a tendência de redução da densidade de Anopheles darlingi. CONCLUSÕES: Sugere-se que o risco de autoctonia de malária nas proximidades do lago permanece inalterado, ficando o alerta para esporádicas infecções humanas.

Spontaneous vegetation on overburden piles in the Coal Basin of Santa Catarina, Brazil

The objective of this work was to select indigenous vegetal species for restoration programs aiming at the regeneration of ombrophilous dense forest. Thirty-five spoil piles located in the county of Sideropolis, Santa Catarina, that received overburden disposal for 39 years (1950-1989) were selected for study because they exhibited remarkable spontaneous regrowth of trees compared to surrounding spoil piles. Floristic inventory covered the whole area of the 35 piles, whereas survey on phytosociology and natural regeneration studies were conducted in 70 plots distributed along the 35 piles. Floristic inventory recorded 83 species from 28 botanical families. Herbaceous terricolous plants constituted the predominant species (47.0%), followed by shrubs (26.5%), trees (19.3%), and vines (7.2%). Results from surveys on phytosociology and natural regeneration, focused on shrubs and trees, recorded incipient ecological succession. In addition, the most adapted species recorded on the overburden piles, as ranked by index of natural regeneration (RNT) plus importance value index (IVI), were as follows: Clethra scabra (RNT = 23.93%; IVI = 17.28%), Myrsine coriacea (RNT = 20.93%, IVI = 11.26%), Eupatorium intermedium (RNT 7.56%, IVI 0.40%), Miconia ligustroides (RNT 5.84%, IVI 2.37%), Ossaea amygdaloides (RNT 3.84%, IVI 1.30%), Tibouchina sellowiana (RNT 3.29%, M 1.94%), Eup. inulaefolium (RNT = 2.65%, IVI = 0.80%), and Baccharis dracunculifolia (RNT = 2.28%; IVI = 0.56%). High values of IVI and RNT exhibited by the exotic species Eucalyptus saligna (IVI = 21.73%, RNT = 51.41%) indicated strong competition between exotic and indigenous species. Severe chemical (acidic pH and lack of nutrients) and physical (coarse substrate and slope angle of 40-50 degrees) characteristics displayed by the overburden piles constituted limitations to floristic diversity and size of indigenous trees, indicating the need for substrate reclamation prior to forest restoration.

Arthropods associated with pig carrion in two vegetation profiles of Cerrado in the State of Minas Gerais, Brazil

Forensic Entomology research has been concentrated in only a few localities of the "Cerrado" vegetation, the Brazilian Savannah. The present study had, as its objective, an examination of the diversity of arthropod fauna associated with the carcasses of Sus scrofa (Linnaeus) in this biome. The study was conducted during the dry and humid periods in two Cerrado vegetation profiles of the State of Minas Gerais. The decaying process was slower and greater quantities of arthropods were collected during the dry period. Insects represented 99% of 161,116 arthropods collected. The majority of these were Diptera (80.2%) and Coleoptera (8.8%). The entomofauna belong to 85 families and at least 212 species. Diptera were represented by 31 families and at least 132 species. Sarcophagidae (Diptera) and Scarabaeidae (Coleoptera) were the richest groups. Oxysarcodexia (Sarcophagidae) presented the largest number of attracted species, however none of these species bred in the carcasses. The Coleoptera collected belong to at least 50 species of 21 families. Among these species, Dermestes maculatus and Necrobia rufipes were observed breeding in the carcasses. This study showed species with potential importance for estimating the postmortem interval (PMI), indicative of seasonal and environmental type located.

Fish colonization of artificial reefs in a large Neotropical reservoir: material type and successional changes

Artificial reefs have barely been used in Neotropical reservoirs (about five studies in three reservoirs), despite their potential as a fishery management tool to create new habitats and also to understand fish ecology. We experimentally assessed how reef material (ceramic, concrete, and PVC) and time modulated fish colonization of artificial reefs deployed in Itaipu Reservoir, a large reservoir of the mainstem Parana´ River, Brazil. Fish richness, abundance, and biomass were significantly greater in the reef treatments than at control sites. Among the experimental reefs, ceramic followed by the concrete treatments were the materials most effectively colonized, harboring the majority of the 13 fish species recorded. Although dependent on material type, many of the regularities of ecological successions were also observed in the artificial reefs, including decelerating increases in species richness, abundance, mean individual size, and species loss rates with time and decelerating decreases of species gain and turnover rates. Species composition also varied with material type and time, together with suites of life history traits: more equilibrium species (i.e., fishes of intermediate size that often exhibit parental care and produce fewer but larger offspring) of the Winemiller-Rose model of fish life histories prevailed in later successional stages. Overall, our study suggests that experimental reefs are a promising tool to understand ecological succession of fish assemblages, particularly in tropical ecosystems given their high species richness and low seasonality

Colonização por macroinvertebrados bentônicos em substrato artificial e natural em um riacho da serra de Itatinga, São Paulo, Brasil

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

Short-term successional dynamics of a macroalgal community in a stream from northwestern São Paulo State, Brazil

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

Aplicação de técnica de geoprocessamento em áreas degradadas de mata ciliar e sua correlação com qualidade da água numa subbacia hidrográfica

Studying the physical environment of a watershed is the basic condition for a successful planning of the riparian forest preservation, and for water production and conservation. The aims of the present study were to analyze and quantify the spatial and temporal evolution (1984 and 2010) using Landsat-5 satellite images of Cintra Stream sub-watershed, Botucatu, São Paulo State, Brazil, processed by the software IDRISI Andes, as well as to analyze the water quality through the parameters pH, EC, DO and BOD5 at 4 different sites in the years 1999, 2008 and 2009. Considering the 1076.48ha area of the sub-watershed, the pasture class of 1984 was reduced by 25.55% in 2010, resulting in an increase in the remaining classes. The most important class was native forest and reforestation since it had an increase of 5.08%, which indicates recovery of the riparian forest. Degraded areas were identified close to the inferior limit of the sub-watershed (P3 and P4), as well as local contamination (P1 and P2) with worsening of the water quality in the remaining sites in the periods 2008 and 2009. Recovery and management of the ecological succession of degraded areas and water quality monitoring at 1 and 2 sites will be necessary to reestablish the natural condition of the area studied.

Análise dos processos de decomposição e sucessão ecológica em carcaças de suínos (Sus scrofa L.) mortos por disparo de arma de fogo e overdose de cocaína e protocolo de procedimento diante de corpo de delito

Pós-graduação em Biologia Geral e Aplicada - IBB

Sucessão ecológica: análise das concepções de estudantes ingressantes em um curso de Biologia por meio da história e transposição deste conceito

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

A sucessão ecológica em ambientes florestais em restauração: estrutura e dinâmica da regeneração natural

Ecological restoration aims to restore the self-sustainability potential of degraded environments. The successional trajectory of areas in restoration may differ from the reference ecosystem on a number of factors, especially the disturbance history of the area and management techniques applied in order to reverse the degradation scenario. In this sense, the objective of this study was to characterize the dynamics of natural regeneration and the structure of the regenerating community in an area of ecological restoration for 25 years on the right bank of the Rio Grande in the Power Station in Camargos that belongs to the Companhia Energetica de Minas Gerais - CEMIG, Nazareno, MG, in order to identify the current state of environmental regeneration. In November 2014, there was the first community inventory of seedlings existing in regeneration subplots (2 x 2 m) within the inclusion criteria (height ≥ 10 cm and DBH <5 cm), divided into 44 subplots (11 plots) in two areas, one area in restoration (REF) and a fragment of native vegetation (FRAG). In October 2015, the second sampling was carried out, in which individuals were resampled and recruits and dead individuals quantified. The parameters abundance, floristic similarity, density, dominance, importance value, equability, richness and diversity were analyzed in both samples. The dynamics was evaluated for the number of individuals and basal area in the period of 2014-2015 and individuals distributed according to height. The history of usage area provoked different behavior between the study environments; the patterns of the FRAG and REF communities along the years allowed the distinction between environments and demonstrated great environmental diversity, with differences in the abundance of species, floristic similarity, richness, diversity, vertical structure and dynamics parameters. In the REF area, there was a considerable increase in the density of individuals along the years and the establishment of different species. In this sense, the evaluation of natural regeneration in REF has shown that resilience is gradually being resumed, a necessary condition to support the potential for environmental self-sustainability. However, given the disturbance history, it can be concluded that the environment moves to an alternative state, which is possibly different from that prior to degradation.

Proposta didática para o ensino médio de biologia: as relações ecológicas no cerrado

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