The effectiveness of protected areas in the Paraná-Paraguay basin in preserving multiple facets of freshwater fish diversity under climate change

Our objective was to evaluate the effectiveness of protected areas (PAs) in the Paraná-Paraguay basin on multiple facets of ichthyofauna, both currently and in future climate change scenarios, based on reaching the 17% of conserved terrestrial and inland water defined by Aichi Target 11. Analyses were carried out vis-à-vis a distribution of 496 native species, modeling for the present and for the future, and in moderate and pessimistic scenarios of greenhouse gases. We calculated species richness, functional richness, and phylogenetic diversity, overlapping the combination of these facets with the PAs. The results indicate that the current PAs of the Paraná-Paraguay basin are not efficient in protecting the richest areas of ichthyofauna in their multiple facets. While there is a larger overlap between PAs and the richest areas in phylogenetic diversity, the values are too low (2.37%). Currently, the overlap between PAs and areas with larger species richness, functional richness, and phylogenetic diversity is only 1.48%. Although this value can increase for future projections, the values of the indices decrease substantially. The relevant aquatic environments, biological communities, and climate change should be considered as part of the systematic planning of PAs that take into consideration the terrestrial environments and their threats.(AU)

Nosso objetivo foi avaliar a efetividade das áreas protegidas da bacia Paraná-Paraguai sobre múltiplas facetas da ictiofauna, atualmente e em cenários futuros de mudanças climáticas baseado em alcançar 17% de áreas protegidas, de acordo com os objetivos de Aichi. Análises foram feitas a partir da distribuição de 496 espécies para o presente e futuro, em diferentes cenários climáticos. Foram calculadas a riqueza de espécies, a riqueza funcional e a diversidade filogenética, sobrepondo a combinação destas facetas com as áreas protegidas. Os resultados indicaram que as áreas protegidas da bacia Paraná-Paraguai não são eficientes em proteger as áreas mais ricas em ictiofauna considerando diversas facetas. A maior sobreposição se dá entre as áreas protegidas e as áreas mais ricas em diversidade filogenética, mas os valores são muito baixos (2,37%). A sobreposição entre as áreas protegidas e os 17% das áreas com maior riqueza de espécies, riqueza funcional e diversidade filogenética é de apenas 1,48%. Para o futuro as projeções indicaram que a sobreposição pode aumentar, mas os valores dos índices caem consideravelmente. Os ambientes aquáticos e as mudanças climáticas são componentes que devem ser considerados no planejamento sistemático de áreas protegidas que consideram essencialmente ambientes terrestres e suas ameaças.(AU)

Historical biogeography of fishes from coastal basins of Maranhão State, northeastern Brazil

The Amazonian ichthyofauna is one of the most diverse in the world, yet fishes from the adjacent coastal basins of Maranhão State in Northeastern Brazil remain poorly known. We use phylogeographic, community phylogenetic and phylogenetic beta diversity methods to study the biogeographic history of fishes from the coastal basins of Maranhão State. We report a total of 160 fish species from the basins of the Maranhão region, representing a 93% increase over results of previous studies. All the fish species assemblages from Maranhão are polyphyletic, with only a few putative sister species pairs inhabiting the region. The modern watershed divides among Maranhão basins do not form substantial barriers to dispersal for freshwater fish species, and are more effectively modelled as biogeographic islands than as biogeographic provinces. In combination these results suggest that the Maranhão ichthyofauna was assembled under the influence of several macroevolutionary (extinction, dispersal) and landscape evolution processes, during the Miocene and Pliocene, as well as by the modern ecological characteristics of the region. The results indicate that the distinctive geological and climatic conditions and history of Northeastern Brazil strongly constrained the formation of aquatic faunas in coastal basins of Maranhão State.(AU)

A ictiofauna da Amazônia é uma das mais diversificadas do mundo, mas os peixes das bacias costeiras adjacentes do estado do Maranhão, no Nordeste do Brasil, ainda são pouco conhecidos. Utilizamos métodos filogeográficos, filogenia de comunidade e de diversidade beta filogenética para estudar a história biogeográfica de peixes das bacias costeiras do estado do Maranhão. Nós relatamos um total de 160 espécies de peixes das bacias da região do Maranhão, representando um aumento de 93% sobre os resultados de estudos anteriores. Todas as assembleias de espécies de peixes do Maranhão são polifiléticas, com apenas alguns supostos pares de espécies irmãs habitando a região. As divisões modernas das bacias hidrográficas do Maranhão não formam barreiras substanciais para a dispersão de espécies de peixes de água doce, e são mais efetivamente modeladas como ilhas biogeográficas do que como províncias biogeográficas. Em conjunto, esses resultados sugerem que a ictiofauna maranhense foi montada sob a influência de vários processos de evolução macroevolutiva (extinção, dispersão) e paisagística, durante o Mioceno e Plioceno, bem como pelas características ecológicas modernas da região. Os resultados indicam que as distintas condições geológicas e climáticas e a história do Nordeste do Brasil restringiram fortemente a formação de faunas aquáticas em bacias costeiras do estado do Maranhão.(AU)

Phylogenetic structure is determined by patch size in rock outcrop vegetation on an inselberg in the northern Amazon region / Estrutura filogenética é determinada pelo tamanho de manchas de vegetação sobre afloramento rochoso em um inselberg na região norte da Amazônia

Although inselbergs from around the world are iconic ecosystems, little is known on the underlying mechanisms of community assembly, especially in their characteristic patchy outcrop vegetation. Environmental constraints are expected to cause phylogenetic clustering when ecological niches are conserved within evolutionary lineages. We tested whether vegetation patches from rock outcrops of the Piedra La Tortuga Natural Monument, in the northern Amazon region, are phylogenetically clustered, indicating that environmental filtering is the dominant driver of community assemblage therein. We classified all patches according to their size as very small (< 1 m2), small (1-4 m2), medium-sized (4-8 m2), and large patches (8-15 m2). From each class, we randomly selected 10 patches, totalizing 40 patches covering 226 m2. All individuals found in the 40 isolated patches were identified to the species level. We also correlated measurements of phylogenetic community structure with patch size. We found that species from patches are restricted to the clades monocots, fabids, malvids, and lamiids. We conclude that vegetation in this rock outcrop is phylogenetically clustered. Furthermore, we found that phylogenetic turnover between pairs of patches increases with patch size, which is consistent with a scenario of higher environmental stress in smaller patches. Further research is necessary to identify nurse species in inselberg vegetation, which is pivotal for conservation and restoration of this particular ecosystem.

Ainda que os inselbergs ao redor do mundo sejam ecossistemas icônicos, pouco se sabe sobre os mecanismos subjacentes que estruturam suas comunidades vegetais, especialmente nas manchas de vegetação sobre afloramentos rochosos. Espera-se que as restrições ambientais causem agrupamento filogenético quando os nichos ecológicos são conservados dentro das linhagens evolutivas. Nós testamos se as manchas de vegetação dos afloramentos rochosos do Monumento Natural Piedra La Tortuga, no norte da região amazônica, apresentam indicadores filogenéticos de que a filtragem ambiental é o principal direcionador da estruturação da comunidade. Classificamos todas as manchas de acordo com seu tamanho como muito pequenas (<1 m2), pequenas (1-4 m2), médias (4-8 m2) e grandes (8-15 m2). Selecionamos aleatoriamente 10 manchas em cada classe de tamanho, totalizando 40 manchas cobrindo 226 m2. Todos os indivíduos encontrados nas 40 manchas foram identificados ao nível de espécie. Correlacionamos as medidas da estrutura filogenética da comunidade com o tamanho das manchas e encontramos que as espécies das manchas são restritas aos clados das monocotiledôneas, fabídeas, malvídeas e lamiídeas. Concluímos que a vegetação neste afloramento rochoso é agrupada filogeneticamente. Além disso, encontramos que o turnover filogenético entre pares de manchas aumenta com o tamanho da mancha, o que é consistente com um cenário de alto estresse ambiental nas manchas menores. São necessárias mais pesquisas para identificar espécies facilitadoras, que são fundamentais para a conservação e restauração destes ecossistemas.

An enhanced calibration of a recently released megatree for the analysis of phylogenetic diversity / Calibração aperfeiçoada de uma megatree lançada recentemente para a análise da diversidade filogenética

Abstract Dated or calibrated phylogenetic trees, in which branch lengths correspond to evolutionary divergence times between nodes, are important requirements for computing measures of phylogenetic diversity or phylogenetic community structure. The increasing knowledge about the diversification and evolutionary divergence times of vascular plants requires a revision of the age estimates used for the calibration of phylogenetic trees by the bladj algorithm of the Phylocom 4.2 package. Comparing the recently released megatree R20120829.new with two calibrated vascular plant phylogenies provided in the literature, we found 242 corresponding nodes. We modified the megatree (R20120829mod.new), inserting names for all corresponding nodes. Furthermore, we provide files containing age estimates from both sources for the updated calibration of R20120829mod.new. Applying these files consistently in analyses of phylogenetic community structure or diversity serves to avoid erroneous measures and ecological misinterpretation.

Resumo Árvores filogenéticas datadas, ou calibradas, em que os comprimentos dos ramos correspondem ao tempo evolutivo de divergência entre os nós, são importantes requisitos para calcular medidas de diversidade filogenética ou de estrutura filogenética de comunidades. O conhecimento crescente sobre a diversificação e sobre o tempo de divergência evolutiva das plantas vasculares fez necessária uma revisão das estimativas de idades dos nós que são utilizadas para a calibração de árvores filogenéticas por meio do algoritmo bladj do pacote Phylocom 4.2. Comparando a mega-árvore R20120829.new, recentemente publicada, e outras duas filogenias calibradas de plantas vasculares, encontramos 242 nós correspondentes. Modificamos esta mega-árvore (R20120829mod.new), inserindo todos os nomes dos nós correspondentes. Além disso, providenciamos dois arquivos com todas as estimativas das idades para uma calibração mais atualizada. Utilizando esses arquivos de maneira consistente nas análises de diversidade ou de estrutura filogenética de comunidades, evita-se incorreções nas datações e imprecisões na interpretação de informações ecológicas.

Estrutura filogenética e funcional de assembleias: (re)montando a Ecologia de Comunidades em diferentes escalas espaciais / Phylogenetic and functional assembly structure: (re)assembling the community ecology on different spatial scales

As comunidades são assembléias de espécies co-ocorrentes que interagem potencialmente umas com as outras. Elas são resultado não apenas de uma série de processos ecológicos ou "regras de montagem", mas também de processos evolutivos passados e contínuos. Nos últimos anos, as regras de montagem têm recebido maior atenção dos ecólogos e dois processos diferentes têm sido explorados: os filtros ambientais e a similaridade limitante. Como os processos envolvidos na formação das assembléias parecem variar de uma forma dependente de escala, espera-se que tais regras de montagem tenham diferentes efeitos ao longo de diferentes escalas espaciais. Compreender essa relação entre os processos ecológicos e as escalas espaciais nas quais eles atuam tem sido um grande desafio entre os estudiosos. Nesse contexto, a incorporação de dados filogenéticos e funcionais às abordagens clássicas de diversidade tem estabelecido a base de uma emergente área de pesquisa em ecologia de comunidades, impulsionando o desenvolvimento de muitas ferramentas para detectar a subjacente estrutura das assembléias e, portanto, inferir os processos de montagem responsáveis pela formação das assembléias. Aqui, demonstramos como a utilização de diferentes medidas de diversidade filogenética e funcional juntamente com o uso de diferentes modelos nulos pode ser uma abordagem promissora na solução de paradigmas ainda pouco compreendidos, discutindo como tais métodos podem aumentar o poder preditivo dessa crescente área de pesquisa.

Communities are assemblages of co-occurring species that potentially interact with each other. They are the result not only of a series of ecological processes or "assembly rules", but also of past and ongoing evolutionary processes. In recent years, the assembly rules have received increased attention from ecologists and two different processes have been explored: environmental filtering and limiting similarity. As the processes involved in the formation of the assemblages appear to vary in a manner dependent on scale, it is expected that such assembly rules have different effects over different spatial scales. Understanding this relationship between ecological processes and spatial scales in which they act has been a great challenge among scholars. In this context, the incorporation of phylogenetic and functional data to diversity classical approaches have established the basis for an emerging area of research in community ecology, promoting the development of many tools to detect the underlying structure of the assemblages and, therefore, to infer the processes assembly responsible for the formation of the assemblages. Here, we demonstrate how the use of different measures of phylogenetic and functional diversity along with the use of different null models can be a promising approach in solving paradigms still poorly understood, discussing how such methods can increase the predictive power of this growing area of research.