Functional diversity: a review on freshwater fish research

Functional diversity is an emergent approach in ecology that has been applied globally to better understand the relationships between organisms and the environment. However, assessing the functional diversity of freshwater fish is a challenge for scientists. Aiming to summarize the evolution of scientific knowledge on fish functional diversity, we performed a systematic review of the literature published from 1945 to 2021 using the Web of Science. Based on the 101 articles reviewed, we found that publications about functional diversity of fishes have increased over time, mainly in Neotropical, Indomalayan and Palearctic regions. Most studies were conducted in lotic ecosystems, especially to assess environmental impacts such as biological invasions and land use. Functional diversity has been assessed mainly by morphological traits that reflect feeding and locomotion dimensions. Functional richness was the most common index used in the studies. Our findings suggest that political neglect and lack of investments may hamper the research development in several places. The missing information about the functional traits of many species may limit the use of the functional approach. We also highlight the need for the incorporation of functional diversity in conservation programs once functional diversity is a key facet of biodiversity to maintain freshwater ecosystem functioning.

A diversidade funcional tem sido avaliada principalmente através de traços funcionais morfológicos que refletem as dimensões da alimentação e locomoção. A Riqueza Funcional foi a métrica mais comumente usada nos estudos. Esses resultados sugerem que a negligência política e a falta de investimentos podem dificultar o desenvolvimento de pesquisas em diversas regiões. A falta de informações sobre os traços funcionais de muitas espécies limita o uso da abordagem funcional. Destaca-se também a necessidade de incorporar a diversidade funcional em programas de conservação, uma vez que a diversidade funcional é uma faceta chave da biodiversidade para manter o funcionamento dos ecossistemas de água doce.

The contribution of the BIOTA/FAPESP Program to the knowledge on pollination and plant reproduction / Contribuição do Programa BIOTA/FAPESP para o conhecimento sobre polinização e reprodução em plantas

Abstract Interactions between plant and pollinators are associated with the origin and maintenance of species diversity, as well as ecosystem functioning. The potential of pollination as an ecosystem service is evidenced by its association with food production. Understanding pollination at the landscape scale is essential for characterizing the pollination service for several crops that depend on pollinators for fruit and seed set that make up the human diet. Our aim was to carry out a literature review of studies and projects funded by BIOTA/FAPESP to illustrate the main research approaches developed in the field of Pollination Biology, especially related to plant-pollinator interactions. Plant-pollinator interactions in the Atlantic forest were leveraged as a result of this long-term research program, during which several papers were published in international journals. Pollination by bees (melittophily) was the most representative pollination system studied. In addition to melittophily, other interactions were studied such as pollination by hawkmoths (sphingophily), by hummingbirds (ornithophily) and by bats (chiropterophily). The specific mutualistic relationships between fig trees and fig wasps were also subject of studies within the Program. At the beginning of the BIOTA/FAPESP Program, there were many gaps in basic information about pollination and breeding systems of Brazilian native plant species. Thus, the Program was fundamental to fuel research on the natural history of plants and pollinators from the Atlantic forest. Overall, the Program funded studies that investigated themes such as functional pollination ecology, pollinator effectiveness, plant population genetics, structure and dynamics of plant-pollinator interaction networks, as well as geographic distribution and macroevolution of pollination systems, as well as genetic and molecular studies of native plant populations focusing on pollen flow and genetic structure of populations. Additionally, studies on pollination in the context of landscape ecology had the aim of assessing the effects of forest fragmentation on the functioning of plant populations and their interactions with pollinators and the relationships between landscape structure and ecological processes, biodiversity, and ecosystem service. Therefore, the Program had a prominent role in producing basic data with great implications for understanding the ecology and promoting the conservation of plant-pollinator interactions.

Resumo A interação planta-polinizador está associada à origem e manutenção da diversidade de espécies de plantas e ao funcionamento dos ecossistemas. O potencial da polinização como serviço ecossistêmico é destacado quando associado à produção de alimentos. Compreender esta interação na escala da paisagem é essencial para caracterizar o serviço de polinização para muitos cultivos que dependem dos polinizadores para a formação de frutos e sementes que integram a dieta humana. O objetivo deste trabalho foi realizar uma revisão bibliográfica de estudos e projetos financiados pelo BIOTA/FAPESP para ilustrar as principais abordagens de pesquisa desenvolvidas no campo da Biologia da Polinização, especialmente relacionadas à interação planta-polinizador. As interações planta-polinizador na Mata Atlântica foram alavancadas como resultado desse programa de pesquisa de longo prazo, durante o qual vários artigos foram publicados em revistas internacionais. A polinização por abelhas (melitofilia) foi o sistema de polinização mais representativo estudado. Além da melitofilia, outras interações foram estudadas, como a polinização por mariposas (esfingofilia), por beija-flores (ornitofilia) e por morcegos (quiropterofilia). As relações mutualísticas específicas entre figueiras e vespas do figo também foram objeto de estudos no âmbito do Programa. No início do Programa BIOTA/FAPESP, havia muitas lacunas sobre informações básicas sobre polinização e sistemas de reprodução de espécies vegetais nativas brasileiras. Assim, o Programa foi fundamental para desenvolver pesquisas sobre a história natural de plantas e polinizadores da Mata Atlântica. No geral, o Programa financiou estudos que investigaram temas como ecologia funcional da polinização, eficácia de polinizadores, genética de populações de plantas, estrutura e dinâmica de redes de interação planta-polinizador, bem como distribuição geográfica e macroevolução dos sistemas de polinização, além de estudos genéticos e moleculares de populações de plantas nativas com foco no fluxo de pólen. Adicionalmente, estudos sobre polinização no contexto da ecologia da paisagem tiveram como objetivo avaliar os efeitos da fragmentação florestal no funcionamento das populações de plantas e suas interações com os polinizadores e as relações entre a estrutura da paisagem e os processos ecológicos, biodiversidade e serviços ecossistêmicos. Portanto, o Programa teve um papel de destaque na produção de dados básicos com grandes implicações para o entendimento da ecologia e promoção da conservação das interações planta-polinizador.

Functional diversity influence in forest wood stock: a study of the brazilian savanna / Influência da diversidade funcional no estoque florestal: um estudo do cerrado

Research regarding biodiversity and ecosystem services has been demonstrating a positive correlation among the ecosystem processes, such as the carbon sink into plant biomass and the quantity of carbon in natural vegetation. Nonetheless, it is hard to understand the biodiversity measurements, because they involve gene, phenotypic, population, species, community and ecosystem diversity. The functional diversity refers to the species richness and variety, their characteristics and how that affects the functioning of an ecosystem. Primary productivity is a key factor that affects the functioning of a forest ecosystem. Thus, the aim of this paper was to evaluate the influence of functional diversity on the woody volume productivity (as a proxy for primary production) in the Brazilian savanna. We used six functional characteristics, and to verify the relation between forest production and functional diversity facets, we tested many models. Regarding wood volume, the best models were the exponential and logarithmic. None of the linear models showed significant regression parameters as there was no additive relationship among the multifaceted aspects of functional diversity and wood volume. We found a positive correlation between the functional diversity and primary productivity, which can be used to forecast the effects of diversity variation on ecosystem services.

Pesquisas sobre biodiversidade e serviços ecossistêmicos tem demonstrado uma correlação positiva entre os processos do ecossistema, como a absorção de carbono pela biomassa vegetal. No entanto, é difícil entender a medida da biodiversidade, porque ela envolve a diversidade de genes, fenotípica, população, espécie, comunidade e ecossistema. A diversidade funcional ser refere a quantidade e a variedade de espécies, suas características e como isso afeta o funcionamento de um ecossistema. Produtividade primária é um fator chave que afeta o funcionamento de um ecossistema florestal. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da diversidade funcional quanto à produtividade de volume de madeira. Usamos seis características funcionais. Para verificar a relação entre a produção florestal e aspectos da diversidade funcional, testamos diversos modelos. Em relação ao volume, os melhores modelos foram os exponenciais e logarítmicos. Nenhum dos modelos lineares mostrou parâmetros significativos ou regressão, ou seja, não existe relação aditiva entre os aspectos multifacetados da diversidade funcional e o volume de madeira. Encontramos uma correlação positiva entre a diversidade funcional e a produtividade primária que permite uma melhor previsão dos efeitos das alterações da diversidade funcional sobre os serviços ecossistêmicos.

Morfoecología de gremios en escarabajos (Coleoptera: Passalidae) en un gradiente altitudinal en robledales de la Cordillera Oriental, Colombia / Morphoecology guild in beetles (Coleoptera: Passalidae) along an altitudinal gradient in oak forests of the Eastern Cordillera, Colombia

ResumenLos escarabajos pasálidos son componentes importantes de los bosques tropicales debido a que facilitan el reciclaje de nutrientes propios de madera en descomposición, ya sea por acción directa (consumo) o indirecta (facilitando la acción de otros organismos). En la actualidad los estudios ecológicos dentro del grupo son escasos y se han centrado en respuestas a cambios ambientales relacionados con su recurso alimenticio. En el presente estudio se caracterizó la composición gremial de escarabajos pasálidos, distribuida en un gradiente altitudinal, de acuerdo a sus características de aprovechamiento del recurso. Se cuantificaron aspectos morfoecológicos de importancia adaptativa para la explotación diferencial del recurso (medidas corporales, puntos homólogos en cuerpo y alas y series de Fourier en protibias). Se reconocieron cinco especies, 198 grupos familiares y tres gremios: el subcortícola, el alboduramícola y el generalista. La riqueza de la comunidad disminuyó conforme aumentó la altitud. Los cambios entre las variables morfométricas lineales se vieron influenciadas por la altitud; por su parte, los datos morfogeométricos se comportaron independientes del gradiente. El análisis de marcadores morfológicos (morfogeométrico) arrojó información relevante para la delimitación de los gremios ya establecidos en esta familia. Dentro de estos, la forma general del cuerpo junto a las tibias anteriores, aportaron la mayor información de agrupación gremial. La cuantificación de dichos marcadores evidenció la relación entre los tipos de aprovechamiento del recurso, ya que al ser estructuras importantes en el movimiento y consumo de la madera en microzonas particulares, permite plantear roles funcionales puntuales. Reconocer estas variables en interacción con aquellas ecológicas brinda herramientas para el entendimiento de la riqueza y los aportes funcionales de los escarabajos pasálidos al ecosistema.

AbstractBess beetles are important components on tropical forest dead wood nutrient cycling, since they act as direct consumers and ease the consumption by another organism (indirect). Studies of bess beetle ecology are scarce and have focused on communities responses to environmental changes on alimentary resources. We characterized the bess beetles guild composition in an elevation gradient, according to their differential use of resources (microhabitat) and morphological traits quantification (geometric and lineal), as a potential tool to improve our understanding on resource use and functional ecology of beetles. Three guilds (underbark, sapwood-heartwood and generalists feeders), five species and 198 familiar groups were recognized; their richness decreased as elevation increased. Changes in linear morphometric measures were influenced by elevation; morphogeometrical measures were not associated with the elevation gradient, only grouping at guild level were observed. Morphological markers analysis (morphometric) provided information to guild delimitation. Body and metatibiae shape contributed with the best information to guild grouping. Quantification of those structural markers proved the relationship between resource repartition, because they are involved in movement on wood galleries and wood consumption, this fact allowed to propose specific functional roles. The identified patterns have contributed on the understanding of functional processes in Passalidae communities and their role in ecosystem function.