Biological invasions: going beyond species distribution models in the search of more realistic predictions under energetic constraints

Autor: Andrade, André Felipe Alves de
Přispěvatelé: De Marco Júnior, Paulo, Diniz Filho, José Alexandre Felizola, Silva, Alessandra Bertassoni da, Vieira, Marcus Vinícius, Paglia, Adriano Pereira
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFG
Universidade Federal de Goiás (UFG)
instacron:UFG
Popis: No antropoceno, invasões biológicas são um dos fatores que mais ameaçam a biodiversidade. A introdução de novas espécies exóticas pode ter gravas consequências às espécies nativas de uma região, levando desde uma alteração das relações bióticas já estabelecidas até mesmo à extinção de espécies. Além das consequências ecológicas, espécies invasoras também possuem um interesse econômico, já que muitas delas alcançam tamanhos populacionais tão expressivos a ponto de causar prejuízos aos mais diversos tipos de atividades econômicas, desde campos agrícolas até mesmo hidrelétricas. Dada a importância ecológica e econômica de espécie invasoras, um ponto essencial para amenizar os impactos consequentes de uma invasão biológica e se antecipar ao processo de invasão e prevenir que uma determinada espécie alcance uma nova área. Para isto, são necessários métodos eficientes na predição de invasões, que conseguem estabelecer regiões alvo com acurácia e também predizer como se dá a interação entre a espécie exótica e a comunidade nativa. Nesta tese nós construímos diversos modelos que buscam melhorar nosso poder de predição de uma invasão nas diferentes etapas do processo. No primeiro capítulo exploramos buscamos avaliar a capacidade de modelos de nicho na identificação de áreas adequadas para um invasor. Modelos de nicho são comumente utilizados para a identificação de áreas de interesse. No entanto, como mostramos neste capítulo, problemas como a divergência entre o nicho realizado e o nicho fundamental das espécies pode levar a sub- ou super predição das áreas identificadas como adequadas para espécies invasoras. No segundo capítulo buscamos compreender como a interação entre diferentes estratégias de história de vida da espécie exótica e da comunidade são determinantes para o sucesso de invasão. Construímos um sistema com indivíduos realistas, no qual estes indivíduos competem por energia e possuem prioridades de alocação desta energia. Encontramos que invasores que possuem uma estratégia comum com as espécies nativas foram os que tiveram sucesso em permanecer no sistema, sendo que a estratégia que possuiu maior retorno foi priorizar o acúmulo de reservas em detrimento da produção de filhotes. No terceiro capítulo exploramos como as estratégias de vida se comportam em um mundo realista, com uso do solo e quantidade de recursos variável. Neste capítulo desenvolvemos melhor o modelo do capítulo 2 e buscamos responder perguntas relacionadas à configuração espacial e a co-ocorrência entre espécies em diferentes níveis de heterogeneidade/distúrbio, além de testar algumas hipóteses clássicas relacionadas à processos de invasão biológica. Avaliamos o sucesso de invasão ao longo de 18 anos em uma paisagem que passa por uma rápida expansão agrícola e encontramos que o sucesso de invasão ao final, quando a paisagem é mais heterogênea e no seu maior percentual de terras agrícolas, foi maior. A expansão agrícola por si só levou à extinção de espécies nativas, além de favorecer o sucesso de invasão e aumentar a co-ocorrência entre as espécies invasoras e as nativas que permaneceram no sistema. Houve uma variação na estratégia de história de vida que levou aos maiores ganhos, de forma que a configuração da paisagem é essencial para determinar o sucesso de invasão. Biological invasions are one of the mains threats to biodiversity in the Anthropocene. The introduction of new exotic species might have serious consequences to native communities, being responsible for modifications to the established biotic relations up to the extinction of native species. Apart from serious ecological consequences, invasive species are also relevant form the economic point of view, as many species reach high populational levels which can lead to losses for several economic activities, such as agriculture and hydroelectric energy generation. Given the relevance of invasive species, an essential aspect to reduce the losses caused by biological invasions is to get ahead of the invasion process and prevent a potential invasive species from ever reaching a new region. In order to reach this goal, the different methods should be effective in anticipating possible invasions, by accurately defining target regions and also how the invasive species will interact with the native community. In this thesis we built and tested several models that seek to improve our capability to anticipate the results of an invasion process in its several stages. In the first chapter we explored the capability of ecological niche models (ENMs) in identifying suitable areas for the occurrence of a potential invasive species. ENMs are commonly used for establishing areas of interest, based on species’ suitability. However, as we demonstrate in this first chapter, mismatches between the realized and the fundamental niche may lead to patterns of consistent under-or overprediction of the areas considered as harbouring suitable climatic conditions for an invasive species. At the second chapter we explored how the interaction between the different life-history strategies of invasive species and the native community determine invasion success. We’ve built a realistic system in which individuals compete for energy and have priorities for allocating the obtained energy. The whole system is regulated by allometric relations and energetic budgets. We found that invaders that share a common life-history strategy with the native species were more successful in establishing in the system, being that the strategy with the higher gains was of living longer, accumulating reserves while reducing the reproductive output (less offspring with longer gestation periods). At the third chapter we explored how those life-history strategies behave under a realistic landscape, with a real land-use and fluctuations in the energy within the system. In this chapter we’ve improved the chapter developed at the chapter 2 and focused on answering questions related to the landscape configuration and invasive-native co-occurrence under different levels of landscape heterogeneity. We also evaluated our model under classical hypothesis related to the invasion process. We’ve evaluated invasion success over 18 years in a landscape undergoing a rapid agriculture expansion and found that invasion success was highest at the end of this period, when the landscape is with its highest agriculture coverage. Agriculture expansion, by itself, was responsible for the extinction of native species, besides increasing invasion success and the co-occurrence between invasive and native species. There was also a difference in successful life-history strategies, in a way that the spatial configuration plays a big role in determining invasion success. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
Databáze: OpenAIRE
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