Effects of land use and limnology variables on the dissimilarity of common and rare aquatic insects in Atlantic Forest streams / Efectos del uso del suelo y limnología sobre la disimilitud de los insectos acuáticos comunes y escasos en arroyos del bosque atlántico

Abstract Lotic ecosystems are altered at various spatial scales leading to the simplification of water bodies and the dominance or exclusion of certain organisms. In streams, species may have limitations generated by the environment that result in a more abundant or rare occurrence. Thus, the aim of this study was to evaluate the influence of water physical-chemical variables and land use in the drainage basin on the composition of Ephemeroptera, Plecoptera and Trichoptera (EPT) assemblages in the streams of Atlantic Forest. We collected water samples and aquatic insects from 18 streams in Atlantic Forest in southern Brazil. We evaluated the relationship between physical-chemical variables of water and land use and the dissimilarity of EPT assemblages in three different situations: (i) matrix with all organisms collected, (ii) matrix containing only common genera and (iii) matrix containing only the rare genera. We collected 6 023 EPT larvae from 41 genera; 62 % of the individuals belonged to the order Trichoptera, 32 % to the order Ephemeroptera and 6 % to the order Plecoptera. The most common organisms (10 genera) accounted for 86 % of the total abundance of identified individuals. On the other hand, rare genera corresponded to 76 % of the total richness, but only 6 % of the total abundance. For the three matrices studied, the pH, electrical conductivity and riparian vegetation were correlated with the dissimilarity matrix of the three biological datasets used. In our study, we observed that the pH, electric conductivity, exposed soil and riparian vegetation variables were the most important for the dissimilarity of the EPT assemblages. In addition, our results demonstrated that variables at different scales (stream and riparian zone) structure stream insect assemblages. Rev. Biol. Trop. 66(3): 1223-1231. Epub 2018 September 01.

Resumen Los ecosistemas lóticos se alteran a diversas escalas espaciales que conducen a la simplificación de los cuerpos de agua y a la dominancia o exclusión de ciertos organismos. El objetivo de este estudio fue evaluar la influencia de las variables físico-químicas del agua y el uso del suelo en la porción alta de la cuenca del Río Uruguay sobre la composición de los órdenes Ephemeroptera, Plecoptera y Trichoptera (EPT), en los arroyos del bosque atlántico. Se recogieron muestras de agua e insectos acuáticos de 18 arroyos en el bosque atlántico del sur de Brasil. Se evaluó la relación entre las variables físico-químicas del agua y uso del suelo así como la disimilitud de las agrupaciones de EPT en tres situaciones diferentes: (i) matriz con todos los organismos, (ii) matriz que contiene solo géneros comunes y (iii) géneros raros. Se recolectaron 6 023 larvas EPT de 41 géneros; 62 % de los individuos pertenecían al orden Trichoptera, 32 % a Ephemeroptera y 6 % Plecoptera. Los organismos más comunes (10 géneros) representaron el 86 % de la abundancia total de individuos identificados. Por otro lado, la riqueza de géneros raros correspondía al 76 % de la riqueza total, pero sólo al 6 % de la abundancia total. Para las tres matrices estudiadas, el pH, la conductividad eléctrica y la vegetación ribereña se correlacionaron con la matriz de disimilitud de los tres conjuntos de datos biológicos utilizados. En nuestro caso observamos que las variables de pH, conductividad eléctrica, suelo expuesto y vegetación de ribera fueron las más importantes por la disimilitud de los ensamblajes de EPT. Además, nuestros resultados demostraron que las variables a diferente escala (arroyo y zona ribereña) pueden estructurar insectos acuáticos en los arroyos.

Canopy cover negatively affects arboreal ant species richness in a tropical open habitat / A cobertura de dossel afeta negativamente a riqueza de formigas arborícolas em um hábitat tropical aberto

Abstract We tested the hypothesis of a negative relationship between vegetation characteristics and ant species richness in a Brazilian open vegetation habitat, called candeial. We set up arboreal pitfalls to sample arboreal ants and measured the following environmental variables, which were used as surrogate of environmental heterogeneity: tree richness, tree density, tree height, circumference at the base of the plants, and canopy cover. Only canopy cover had a negative effect on the arboreal ant species richness. Vegetation characteristics and plant species composition are probably homogeneous in candeial, which explains the lack of relationship between other environmental variables and ant richness. Open vegetation habitats harbor a large number of opportunistic and generalist species, besides specialist ants from habitats with high temperatures. An increase in canopy cover decreases sunlight incidence and may cause local microclimatic differences, which negatively affect the species richness of specialist ants from open areas. Canopy cover regulates the richness of arboreal ants in open areas, since only few ant species are able to colonize sites with dense vegetation; most species are present in sites with high temperature and luminosity. Within open vegetation habitats the relationship between vegetation characteristics and species richness seems to be the opposite from closed vegetation areas, like forests.

Resumo Nós testamos a hipótese de que há uma relação negativa entre as características da vegetação e a riqueza de espécies de formigas em habitats abertos como o candeial. Para isto, nós instalamos pitfalls arborícolas para a captura de formigas e mensuramos as seguintes variáveis ambientais: riqueza de árvores, densidade de árvores, altura de árvores, circunferência basal das plantas e cobertura de dossel. Somente a cobertura de dossel apresentou efeito negativo na riqueza de formigas arborícolas. Provavelmente, as características da vegetação e a composição de espécies de plantas são mais homogêneas no candeial, o que explica a ausência de relação entre a riqueza de formigas e as outras variáveis ambientais. Formações abertas abrigam um grande número de espécies oportunistas e generalistas, além de formigas especialistas de climas quentes. O aumento na cobertura de dossel diminui a incidência solar o que pode causar diferenças microclimáticas que afetam negativamente as espécies de formigas especialistas de hábitats abertos. A cobertura de dossel regula a riqueza de espécies de formigas arborícolas em áreas abertas e poucas espécies nestes locais estão aptas a colonizar locais com a vegetação densa. Assim, a maioria das espécies estão presentes em locais com alta temperatura e luminosidade. Em outras palavras, em hábitats de vegetação aberta a relação entre características da vegetação e a riqueza de espécies pode ser oposta em comparação ao que é encontrado em áreas que apresentam a vegetação mais fechada, como florestas.

Patrones de distribución de felinos silvestres (Carnívora: Felidae) en el trópico seco del Centro-Occidente de México / Distribution patterns of wild felids (Carnivora: Felidae) in the dry tropics of Central-Western Mexico

El estado de Michoacán se caracteriza por presentar una importante heterogeneidad ambiental, en términos de clima, topografía y tipos de vegetación, que incluyen al bosque tropical seco que se encuentra en peligro de extinción a nivel mundial. Algunos trabajos mencionan la presencia de las seis especies de felinos que habitan en México, para la región; sin embargo, la evidencia para apoyar estos trabajos es escasa, por lo que llenar esta falta de información es especialmente crítico en el caso de especies o hábitats amenazados. El objetivo de este estudio fue sistematizar la información y analizar los patrones de distribución de los felinos en el estado de Michoacán, dentro del centro-occidente de México. Realizamos una revisión de la información bibliográfica y contenida en bases de datos sobre la presencia de felinos en esta región. Asimismo, realizamos trabajo de campo que en el curso de diez años donde se aplicaron distintos métodos para detectar la presencia de especies de felinos (recorrido de senderos para obtener evidencia directa e indirecta de la presencia de las especies, trampas cámara y entrevistas). Localizamos 29 registros de presencia en literatura y bases de datos. Por otra parte acumulamos un total de 1 107.5 km de transectos recorridos y 8 699 días/cámara-trampa. A través de este esfuerzo de muestreo, generamos 672 registros de presencia de las seis especies. Lynx rufusfue la especie con menos registros totales (n = 3) y cuya distribución contrastó más con la del resto de las especies. La especie con más registros fue Leopardus pardalis(n = 343). En general, el 89% de los registros de felinos se obtuvieron por debajo de los 1 000 msnm. En promedio, la temperatura media anual y la precipitación anual donde se ubicaron los registros fue de 24 °C y 1 040 mm respectivamente. La especie que mostro un patrón más claro en términos de temperatura y precipitación fue L. rufus(15.8 ± 1.3°C y 941 ± 171 mm). De acuerdo con el dendrograma resultante del análisis de conglomerados de las combinaciones de ecorregiones y tipos de vegetación se logró distinguir cinco grupos. Este estudio permite tener un panorama más completo de los patrones de distribución de los felinos en una región de importante contraste ambiental y sujeto a un fuerte impacto por las actividades humanas. Asimismo, los datos generados en este estudio pueden ayudar a profundizar nuestro entendimiento de la relación que existe entre la distribución de especies de felinos y las características del ambiente y servir como base para el desarrollo de estrategias de conservación local y regional.

The Michoacán state is characterized by the existence of important environmental heterogeneity in terms of climate, topography and types of vegetation, which includes the worldwide endangered tropical dry forest. Some reports indicating the presence of the six species of felids occurring in Mexico in this region have been made; however, evidence to support these reports is scant, and filling this lack of information is particularly critical in the case of threatened species or habitats. The aim of this study was to systematize and analyze data distribution patterns of felids in the state of Michoacán, in the Central-Western Mexico. We conducted a review of literature and databases to compile species presence records in the study region. Moreover, we analyzed data obtained from ten years of field work conducted in the region, in which complementary methods (detection of direct and indirect evidence of species occurrence along transects, camera-trapping and interviews to local people) were applied to detect the presence of felid species. We compiled a total of 29 presence records of felids in the region from our review. Additionally, field work, which accumulated 1 107.5 km of walked transects, and 8 699 camera-trap days, produced 672 records of species presence. Lynx rufuswas the species with the lowest number of records and the most restricted distribution. In contrast, the species with the greatest number of records was Leopardus pardalis(n = 343). In general, 89% of felids records occurred below 1 000 masl. Overall mean annual temperature of presence records was 24 °C and mean annual precipitation was 1 040 mm. The species whose presence records showed the most distinctive pattern, in terms of temperature and precipitation associated, was L. rufus(15.8 ± 1.3°C and 941 ± 171 mm). Results of a cluster analysis showed that areas supporting different combinations of eco-regions and types of vegetation could be grouped in five clusters having different assemblages of felid species and camera-trapping records. This study results useful to garner a more comprehensive view of the distribution patterns of felids in a region with important environmental contrasts and subjected to an increased human pressure. Moreover, this study provides insights that further our understanding of the relationship between environmental variables and felid distribution patterns which may have an impact for conservation and management strategies at the local and regional levels.

Heterogeneidad ambiental y su relación con la diversidad y abundancia de la comunidad de peces en un sistema costero del Golfo de México / Environmental heterogeneity and its relationship with diversity and abundance of the fish community in a coastal system of Gulf of Mexico

The coastal lagoons of Veracruz, Gulf of Mexico, include a great variety of biological resources. These resources, especially fish communities, have been barely described and that require more ecological studies. With this aim, this investigation analyzed the spatial and temporal variation of diversity, abundance and assemblages of the fish community and its relationship with physical-chemical parameters of the Chica-Grande coastal system. For this, eight defined sites were monthly sampled for water characteristics and fish community composition (10min hauls of 1 500m² a shrimp trawl net), between September 2005 and November 2006. The spatial-temporal variation of physical-chemical parameters, allowed the definition of two contrasting environments according to salinity, temperature, transparency, dissolved oxy-gen and depth gradients. A total of 1 947 fishes were collected for a total weight of 57.88kg. From these, 22 species, 20 genera and 14 families were identified; and four species were new records for the system. As it was detected for the physical-chemical conditions, the diversity of the fish community also showed a spatial gradient, with high values (H’=2.37, D=3.35, J’=0.82) in the brackish habitat, and low ones in freshwater environments. Fish abundance did not show such a marked gradient response, however, it was higher in the freshwater habitat. The highest diversity (H’=2.05) and species richness (D=2.99) was recorded during the North winds (“nortes”) months (November-February), while density and biomass were higher (0.034 ind./m², 1.42g/m²) during the rainy months (July-October). The Importance Value Index (IVI) defined six dominant species accounting for 77.8% of the fish abundance and 87.9% of total catch by weight. The Canonical Correspondence Analysis (CCA) showed that the fish-habitat relationship was explained by 68% of total variance for the two first axes, where salinity, transparency and temperature changes were the most important environmental variables in determining the fish community composition and distribution. In this study, spatial gradients of environmental variables explained the changes in fish species composition and abundance; while the temporal gradients, the fish community structure and its relationship with seasonal patterns of habitat use by the species during their life cycles.

Las lagunas costeras de Veracruz en el Golfo de México, incluyen gran variedad de recursos biológicos, por lo que requieren mayor conocimiento ecológico, especialmente para sus comunidades de peces. Esta investigación analizó la variación espacial y temporal de la diversidad, abundancia y asociaciones de la comunidad de peces y su relación con los parámetros físico-químicos del sistema lagunar Chica-Grande en Veracruz. Para esto, en ocho estaciones se muestrearon las características del agua y la composición de la comunidad de peces (lances de 10min con red de arrastre camaronera) entre septiembre 2005 y noviembre 2006. La variación espacio-temporal de los parámetros físico-químicos, permitió definir dos ambientes contrastantes de acuerdo con los gradientes de salinidad, temperatura, transparencia, oxígeno disuelto y profundidad. Se recolectaron un total de 1 947 peces con un peso de 57.88kg. De estos, se identificaron 22 especies, 20 géneros y 14 familias; y cuatro especies son nuevos registros para el sistema. Como se observó para las condiciones físico-químicas, la diversidad de la comunidad de peces también mostró un gradiente espacial, con valores altos (H’=2.37, D=3.35, J’=0.82) en el hábitat salobre y bajos en el ambiente más dulce. La abundancia de los peces no reflejó cambios marcados en el gradiente, no obstante, fue mayor en el hábitat más dulce. Durante los meses de “nortes” (Noviembre-Febrero) la diversidad (H’=2.05) y riqueza de especies (D=2.99) fue más alta, mientras que la densidad y biomasa fue mayor (0.034 ind./m², 1.42g/m²) durante los meses de lluvias (Julio-Octubre). El Índice de Valor de Importancia (IVI) definió 6 especies dominantes que representan el 77.8% de la abundancia numérica y el 87.9% de la captura total en peso. El Análisis de Correspondencia Canónica (ACC) mostró que la relación peces-hábitat fue explicada en un 68% de la varianza total para los primeros dos ejes, donde los cambios de salinidad, transparencia y temperatura fueron los factores ambientales que determinaron la composición y distribución de los peces en la comunidad. En este estudio, los gradientes espaciales de las variables ambientales permitieron explicar los cambios en la composición y abundancia de las especies, mientras que los temporales, la estructura comunitaria y su relación con los patrones estacionales de utilización de hábitats por las especies durante sus ciclos de vida.

Trophic organization and fish assemblage structure as disturbance indicators in headwater streams of lower Sorocaba River basin, São Paulo, Brazil

Studies that investigate the relationship patterns between environmental structure complexity and fish fauna provide crucial information to stream restoration efforts. In order to test the hypothesis that streams with more complex environmental structure sustain more diverse and functionally more complex fish communities we sampled fish fauna from Sorocaba River headwater stream reaches (SE - Brazil). Reaches represented two distinct treatments: (1) a simplified reach, characterized by unstable fine substrate, clay, deeper channel and higher water velocity and (2) structurally complex reaches, characterized by coarse substrate, with gravel, pebble, rock, stems and branches and leaves inside the channel, producing a diverse pattern of microhabitat, associated with sequences of pools, runs, and riffles. Both trophic structure and taxonomic composition varied significantly between treatments. Invertivorous trophic group exclusively occurred in structurally complex reaches, which also presented greater diversity and species richness. We suggest enhancing in-stream environmental structure that suffered simplification processes due to human impacts in order to reestablish fish communities and ecossistemic functioning. .

Estudos que buscam investigar os padrões de relação entre a complexidade da estrutura ambiental e a fauna de peixes fornecem informações cruciais para os esforços de restauração de riachos. Para testar a hipótese de que riachos com estrutura ambiental mais complexa sustentam comunidades ícticas mais diversas do ponto de vista taxonômico e funcional, a ictiofauna de trechos de riachos de cabeceira do rio Sorocaba (SE - Brasil) foi amostrada, representando dois tratamentos distintos: (1) um trecho de riacho simplificado, caracterizado por substrato fino e inconsolidado, composto por areia e silte, curso d'água mais profundo, com maior velocidade e poucos elementos diversificadores da estrutura de habitat e (2) trechos de riacho estruturalmente complexos, com substrato de fundo composto por elementos irregulares como cascalho, rochas, seixos, troncos, galhos e restos de madeira, produzindo um padrão diverso de microhabitats, associados à sequências de poços, corredeiras e trechos rápidos. Tanto a estrutura trófica quanto a composição taxonômica foram distintas em relação aos dois tipos de riachos. O grupo trófico dos invertívoros ocorreu somente nos trechos estruturalmente mais complexos, que apresentaram também maior diversidade e riqueza de espécies. Sugere-se incrementar a estrutura ambiental de riachos que sofreram simplificação ambiental, devido à ação humana, a fim de promover a reestruturação da comunidade íctica e o funcionamento ecossistêmico.

Composição e riqueza de espécies de anfíbios anuros em três diferentes habitat em um agrossistema no Cerrado do Brasil central / Composition and species richness of anuran amphibians in three different habitat in an agrosystem in Central Brazilian Cerrado

A plasticidade adaptativa tem sido postulada como um fator importante para explicar a distribuição e abundância de espécies em habitat com diferentes níveis de variação ambiental e a heterogeneidade ambiental tem sido apontada como responsável pela manutenção, aumento ou diminuição da diversidade. Neste trabalho, determinamos o efeito da periodicidade e estrutura do habitat sobre a riqueza e composição de espécies em três diferentes habitat: córrego (P1), poças temporárias (P2) e represa permanente (P3) em um agrossistema no Cerrado do Brasil central. Nove expedições de campo foram realizadas entre outubro de 2005 e abril de 2007. Os métodos de amostragem por encontro visual e procura auditiva foram utilizados para o registro das espécies. Foram registradas 19 espécies de anuros pertencentes a quatro famílias: Bufonidae (uma espécie), Hylidae (nove espécies), Leptodactylidae (cinco espécies) e Leiuperidae (quatro espécies). Maior riqueza e a abundância foram registradas nas lagoas temporárias (P2), que diferiram significativamente do córrego (P1) e da represa permanente (P3). Dendropsophus nanus, Hypsiboas raniceps e Leptodactylus chaquensis apresentaram forte associação com o sítio P2. Os sítios P2 e P3 apresentaram maior diferenciação entre si na composição de espécies, do que quando comparados ao sítio P1. Apesar dos corpos d'água estudados estarem inseridos em área de intensa agricultura e sofrerem elevado grau de perturbação antrópica, esses ambientes apresentam elevada riqueza de espécies, constituindo-se como importantes refúgios para anurofauna da região. Entretanto, as espécies registradas são associadas a áreas antropizadas ou fitofisionomias abertas sendo favorecidas com a criação de ambientes artificiais como os observados no presente estudo.

Adaptive plasticity has been postulated as one of the integrating factors that explain the distribution and abundance of species on different habitat with different environmental variations. The environmental heterogeneity is the most important factor for the maintenance, increment or decrement of biodiversity. On this study we determined the effect of periodicity and habitat structure on the richness and composition of species of three different habitat: stream (P1), temporary ponds (P2) and permanent dam (P3) in an agrosystem in the Central Brazilian Cerrado. We performed nine excursions to the field during November 2005 to April 2007. We found and registered the species by direct search and vocalization orientation. We identified 19 anuran species belonging to four families: Bufonidae (one species), Hylidae (nine species), Leptodactylidae (five species), and Leiuperidae (four species). The greatest richness and abundance were recorded in temporary ponds (P2), which differed significantly from the stream (P1) and from the permanent dam (P3). Dendropsophus nanus, Hypsiboas raniceps and Leptodactylus chaquensis showed strong association with P2. P2 and P3 showed greater differentiation between themselves in species composition than when compared to P1. Despite the fact that the studied areas are surrounded by intense farming and present a high degree of anthropic disturbance, these areas showed a high species richness being an important refugee for the amphibians, although the species found on this work are usually associated to impacted areas or open phytophysiognomies and are favored with the creation of artificial environments such as those in this study.

Bird communities in two fragments of Cerrado in Itirapina, Brazil / Comunidades de aves em dois fragmentos de Cerrado em Itirapina, Brasil

The Cerrado domain is a mosaic of vegetation types at the local scale, and this environmental heterogeneity leads to high regional bird diversity. Therefore, we aimed to survey quantitative and qualitatively the bird fauna of two fragments of Cerrado and to compare them with an adjacent protected area (Estação Ecológica de Itirapina), in order to assess the heterogeneity of bird diversity in the region. The present study was conducted during 12 months from October 2006 to September 2007 in the municipality of Itirapina, Southeastern Brazil. Altogether we recorded 210 bird species. Fifty-six of them had never been detected in Estação Ecológica de Itirapina, and eleven species are new records for the whole Itirapina region. The list also includes six species that are endangered in Sao Paulo State and five endemic species of the Cerrado domain. Most species were recorded in less than 50 percent of the visits and exhibited low relative abundance. Primarily insectivorous species were the most common, followed by omnivores. Frugivorous birds were poorly represented. Carnivores were more abundant than usually observed in fragments. The similarity among fragments was higher than between fragments and the protected area. Considering the vegetation heterogeneity in the Cerrado domain, our results reinforce the importance of conserving fragments in order to sample this diversity.

O mosaico de tipos vegetacionais que formam o Cerrado contribui para a alta diversidade de aves deste domínio. O presente trabalho teve como objetivo principal realizar os levantamentos qualitativo e quantitativo da avifauna de dois fragmentos de Cerrado e compará-los aos resultados encontrados em uma área adjacente de Cerrado (Estação Ecológica de Itirapina). O trabalho foi realizado entre outubro de 2006 e setembro de 2007, no município de Itirapina, região central do Estado de São Paulo, Brasil. Registramos um total de 210 espécies de aves. Destas, 56 ainda não haviam sido registradas na Estação Ecológica e onze espécies são novos registros para a região de Itirapina. A lista dos fragmentos inclui seis espécies ameaçadas no Estado de São Paulo e cinco espécies endêmicas de Cerrado. A maioria das espécies foi detectada em menos de 50 por cento das visitas e apresentou baixa abundância relativa. A classificação em categorias tróficas indicou a prevalência de espécies predominantemente insetívoras, seguidas pelas onívoras. Os frugívoros foram pouco representados e a quantidade de carnívoros foi superior à geralmente encontrada em fragmentos. A similaridade encontrada entre os fragmentos foi maior que a encontrada entre os fragmentos e Estação Ecológica. Os resultados reforçam a importância da conservação dos fragmentos de Cerrado, uma vez que a heterogeneidade de tipos vegetacionais é importante para a conservação da biodiversidade local.