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Dissertações |
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Leticia Campos Guimarães
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O aparato auditivo em morcegos: forma e evolução
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Orientador : JULIA KLACZKO
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MEMBROS DA BANCA :
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JULIA KLACZKO
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ANGELE DOS REIS MARTINS
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LUDMILLA MOURA DE SOUZA AGUIAR
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Diego Astua de Moraes
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Data: 09/02/2023
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Os morcegos são um dos grupos mais diversos de mamíferos, tanto em número de espécies quanto em diversidade de hábitos e formas. Dentre as diferentes especializações, morcegos apresentam um modo característico de comunicação: a ecolocalização. Sabe-se que os chamados de ecolocalização são espécie-específicos e podem variar de acordo com modo de forrageamento e hábitat. Alguns estudos inclusive sugerem para uma relação entre os tipos de chamado e a forma da cóclea. A cóclea é uma das diversas estruturas que compõem o ouvido, que é responsável por receber as ondas sonoras do ambiente e transformá-las para que possam ser processadas pelo sistema nervoso. Por isso, o aparato auditivo completo é essencial para animais como os morcegos que utilizam a audição como sentido principal para busca de alimentos e localização no espaço. Mesmo com tamanha importância, a variação da forma do aparato auditivo em diferentes espécies ainda não foi descrita por completo, e ainda existem lacunas se essa estrutura seria ou não conservada filogeneticamente. Sendo assim, esse trabalho tem os objetivos de avaliar e descrever a variação da forma do ouvido de morcegos e testar os possíveis fatores que auxiliem a promover a diversificação morfológica dessa estrutura: ecolocalização, habitat, histórico filogenético e integração com estruturas complexas como o crânio. Para tanto foram analisados a forma do ouvido e do crânio de 17 espécimes de oito espécies de morcegos insetívoros com ocorrência registrada no Brasil por meio de morfometria geométrica 3D. Uma ANOVA filogenética foi usada para testar a associação ente a forma do ouvido e do crânio com os parâmetros de sinais de ecolocalização (estrutura, duração e frequência de máxima energia) e com o habitat. A análise de sinal filogenético K de Blomberg revelou forte sinal filogenético na forma do crânio mas não do ouvido. Tanto a forma do crânio quanto a forma do ouvido mostraram correlação com a estrutura do chamado e a duração média do pulso. Finalmente, o teste de modularidade indicou integração entre essas estruturas.
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Bats are one of the most diverse groups of mammals, both in number of species and in diversity of habits and shapes. Among the different specializations, bats show a characteristic way of communicating: echolocation. It is known that the different echolocation types as species-specific and may vary according to foraging mode and habitat, some studies even suggest a relationship between types of calls and cochlear shape. The cochlea is one of the many structures that make up the ear, which is responsible for receiving soundwaves from the environment and converting them to be processed by the nervous system. Because of that, the entire hearing apparatus is essential to animals such as bats, that use hearing as the primary source of food searching and spacial location. Even with such importance, shape variation of the hearing apparatus in different species still hasn´t been completely described, and there are still gaps as to whether or not this structure would be phylogenetically conserved. Therefore, this work has the goals of evaluating and describing shapre variation in bats´ ears and testing the potential factors that help to promote morphological diversification of this structure: echolocation, habitat, phylogenetic history and integration with complex structures such as the skull. For this purpose the skull and ear shape of 17 specimens out of eight bat species of insectivorous bats with documented occurence in Brazil were analysed via 3d geometric morphometrics. A phylogenetic ANOVA was used to test the association between ear and skull shape with echolocation call parameters (structure, duration and maximum energy frequency) and habitat. Blomberg´s K phylogenetic signal analysis revealed a Strong signal in skull shape, but not the ear. Both skull ande ar shape showed correlation with call structure and mean pulse duration. Finally, the modularity test showed integration between these structures
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Giancarlo Catafesta
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" Comportamento reprodutivo e comunicação por estridulações em Sternochetus mangiferae (Coleoptera: Curculionidae) ".
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Orientador : RAUL ALBERTO LAUMANN
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MEMBROS DA BANCA :
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ANA CAROLINA GOMES LAGOA
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LUDMILLA MOURA DE SOUZA AGUIAR
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MARINA REGINA FRIZZAS
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RAUL ALBERTO LAUMANN
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Data: 11/07/2023
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Sternochetus mangiferae (Coleoptera: Curculionidae) é uma praga da mangueira em todo o mundo. Este trabalho teve como objetivo investigar o comportamento reprodutivo, a comunicação estridulatória, descrever o aparelho estridulatório e o mecanismo básico de emissão das estridulações nesta espécie. O comportamento reprodutivo foi observado em arenas experimentais onde também foram registrados os componentes vibratórios e acústicos das emissões estridulatórias de machos e fêmeas. Sinais estridulatórios foram analisados em dois contextos comportamentais diferentes, estresse e comportamento reprodutivo. Imagens de microscopia eletrônica de varredura e microscopia estereoscópica foram analisadas para descrever o aparelho estridulatório e o mecanismo de produção das estridulações. O comportamento reprodutivo de S. mangiferae mostrou alguns comportamentos básicos, descritos anteriormente em outros Curculionidae, como movimentos rápidos e encontro de pares e montagem de machos em fêmeas juntamente com a emissão de sinais estridulatórios que mantém a fêmea em posição e interrompe seus movimentos preparando o par para cópula. Sinais estridulatórios emitidos em dois contextos comportamentais diferentes mostraram diferenças temporais e espectrais específicas e podem ser caracterizados como sinais de estresse, sinais de acasalamento emitidos pelos machos e sinais de rejeição emitidos pelas fêmeas. Os sinais de estresse foram produzidos continuamente enquanto o fator de estresse estava presente, já os sinais relacionados ao comportamento reprodutivo mostraram taxas de emissão menores. O aparelho estridulatório apresenta uma anatomia diferente em machos e fêmeas, principalmente pela inversão do pars stridens e localização e estrutura do plectrum. O mecanismo estridulatório básico consiste no movimento ântero-posterior do abdome que, ao entrar em contato com a superfície interna dos élitros, raspa o plectrum no pars stridens.
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Sternochetus mangiferae (Coleoptera: Curculionidae) is a mango tree pest around the world. This work aimed to investigate the reproductive behaviour, the stridulatory communication and describe the stridulatory apparatus and basic mechanism of signals emission in this species. Reproductive behaviour was observed in experimental arenas where also were recorded vibratory and acoustic components of stridulatory emissions of males and females. Stridulatory signals were analyzed in two different behavioral context, stress and reproductive behavior. Scanning electronic microscopy and stereoscopic microscope images were analyzed to describe the stridulatory apparatus and mechanism of signal production. Reproductive behaviour of S. mangiferae showed some basic behaviors, described previously in other Curculionidae, as rapid movements and encounter of pairs and mounting of males on females together with emission of stridulatory signals that keeps the female in position and interrupts her movements preparing the pair for copulation. Stridulatory signals emitted in two different behavioral context showed specific temporal and spectral differences and could be characterized as stress signals, male courtship signals and female rejection signals. Stress signals were emitted in higher rate than courtship or rejection signals. In addition, stress signals were produced almost continuously while the stress factor was present. Stridulatory apparatus shows a different anatomy in males and females, principally by the inversion of pars stridens and plectrum localization and structure. Basic stridulatory mechanism consist in antero-posterior movement of the abdomen that, when in contact with the inner surface of elytra, scraping plectrum on pars stridens.
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Bruno Alessandro Augusto Pena Correa
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"Evolução da Forma Corporal de Girinos do Quadrilátero Ferrífero, Minas Gerais, Brasil".
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Orientador : JULIA KLACZKO
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MEMBROS DA BANCA :
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ANGELE DOS REIS MARTINS
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JULIA KLACZKO
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Nathalie Queirolo Kaladinsky Citeli Coelho
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VERONICA DE BARROS SLOBODIAN MOTTA
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Data: 21/07/2023
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Os anfíbios anuros são um dos grupos de vertebrados mais diversos do mundo e consequentemente são realizados vários estudos dentro dele, como por exemplo, os muitos aspectos de suas ecologias, anatomia e a história evolutiva do grupo. Por serem animais que possuem um ciclo de vida complexo, onde para atingir a fase adulta, há estágios anteriores que no caso dos anuros, é a fase denominada de girino, onde dentro da ontogenia destes organismos, as variações observadas são bastante expressivas, visto que eles partem de uma forma corporal globular, restritos à água (em sua grande maioria), sem a presença de vertebras e com caudas, para uma forma do adulto sendo adaptada para ambientes terrestres ou semi-aquáticos, com respiração majoritariamente pulmonar, membros desenvolvidos para salto ou caminhadas e outras modificações. Portanto, a fase dos girinos possui uma série de adaptações que podem ser avaliadas, como o uso dos microhabitats, variações morfológicas, adaptações fisiológicas e também as relações filogenéticas. Dito isso, o intuito deste trabalho foi identificar se há uma relação entre a forma corporal dos girinos e os grupos ecomorfológicos em um aspecto evolutivo. O estudo foi conduzido na região do Quadrilátero Ferrífero, localizado em Minas Gerais, Brasil, local este com uma heterogeneidade de ambientes, com a presença de espécies endêmicas e considerada como um hotspot para a conservação. Foram analisadas por meio de análises de morfometria geométrica fotografias de 168 indivíduos de 48 espécies de girinos de 10 famílias diferentes, onde dentro desses táxons, foram identificados quatro grupos ecomorfológicos (bentônicos, nectônicos, fossoriais e neustônicos). Os resultados mostraram que a forma corporal dos girinos possui um forte sinal filogenético, ou seja, está relacionada à proximidade evolutiva das espécies. Além disso, os grupos ecomorfológicos dos girinos também influenciaram a variação da forma corporal. Os girinos nectônicos apresentaram maior variação na forma, enquanto os bentônicos e os fossoriais agruparamse de forma mais homogênea. A análise da variação da forma também indicou diferenças na cauda e na cabeça dos girinos. Espécies com caudas mais robustas e cabeças achatadas foram associadas a uma melhor capacidade de movimentação na coluna d'água e uma melhor capacidade de fixação ao substrato, respectivamente. A alometria, que analisou a relação entre o tamanho e a forma corporal, não demonstrou uma influência significativa na variação da forma dos girinos. No entanto, os grupos ecomorfológicos foram significantes na explicação das diferenças de tamanho das espécies. Em suma, o estudo concluiu que a morfologia corporal dos girinos de anuros está relacionada à filogenia das espécies e aos fatores ecológicos, como o uso de habitats. A região do Quadrilátero Ferrífero apresenta uma grande diversidade de espécies de girinos, com formas corporais variadas que refletem a adaptação desses animais a heterogeneidade observada no local.
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Amphibians of the Anura group are one of the most diverse groups of vertebrates in the world, and as a result, numerous studies have been conducted within this group. These studies encompass various aspects of their ecology, anatomy, and evolutionary history. As animals with a complex life cycle, anurans undergo significant transformations during their ontogeny, particularly during the tadpole phase. Tadpoles start as globular-bodied organisms restricted to water (for the most part), lacking vertebrae, and equipped with tails. They then undergo metamorphosis into adult forms adapted to terrestrial or semi-aquatic environments, featuring predominantly lung respiration, developed limbs for jumping or walking, and other modifications. Therefore, the tadpole phase exhibits a range of adaptations that can be evaluated, including microhabitat usage, morphological variations, physiological adaptations, and phylogenetic relationships. In this context, the aim of this study was to investigate the relationship between tadpole body shape and ecomorphological groups from an evolutionary perspective. The research was conducted in the Quadrilátero Ferrífero region located in Minas Gerais, Brazil. This area is characterized by environmental heterogeneity, the presence of endemic species, and its designation as a hotspot for conservation. Geometric morphometrics analyses were performed using photographs of 168 individuals from 48 species of tadpoles belonging to 10 different families. Within these taxa, four ecomorphological groups were identified (benthic, nektonic, fossorial, and neustonic). The results revealed that tadpole body shape exhibits a strong phylogenetic signal, meaning it is related to the evolutionary proximity of the species. Furthermore, the ecomorphological groups of tadpoles also influenced variation in body shape. Nektonic tadpoles showed the greatest shape variation, while benthic and fossorial tadpoles displayed more homogeneous clustering. Analysis of shape variation also indicated differences in the tail and head regions of the tadpoles. Species with robust tails were associated with improved maneuverability in the water column, while those with flattened heads were associated with better substrate attachment. Allometry, which examines the relationship between size and body shape, did not show a significant influence on tadpole shape variation. However, the ecomorphological groups were significant in explaining differences in species size. In summary, this study concluded that the body morphology of anuran tadpoles is related to both species phylogeny and ecological factors such as habitat usage. The Quadrilátero Ferrífero region exhibits a high diversity of tadpole species with varied body shapes, reflecting the adaptation of these animals to the observed environmental heterogeneity in the area.
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Caroline Miranda Goulart
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"Sinalização intraespecífica em juvenis de Oxyopsis sp. (Mantodea: Mantidae)".
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Orientador : FELIPE MALHEIROS GAWRYSZEWSKI
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MEMBROS DA BANCA :
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FELIPE MALHEIROS GAWRYSZEWSKI
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EDUARDO BESSA PEREIRA DA SILVA
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PEDRO ZURVAINO PALMEIRA MELO ROSA DE MORAES
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KLEBER DEL CLARO
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Data: 05/10/2023
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Sinalização é definido como o uso de atributos morfológicos ou comportamentais por parte de um organismo emissor que influencia o comportamento do receptor e que evoluiu por esse efeito. Os sinais podem transmitir informações, como o nível de força e vitalidade do emissor. Em interações antagonistas, um sinal pode reduzir o risco de combates físicos. Os mantódeos, também conhecidos como louva-deus, são predadores do tipo “senta-espera” com distribuição global, podendo apresentar padrões de cores conspícuos como uma defesa secundária (comportamento deimático). Posturas defensivas semelhantes foram observadas em mantódeos imaturos, possivelmente servindo como um tipo de comportamento territorial intraespecífico. As ninfas do gênero Oxyopsis possuem uma mancha preta e branca no ápice do abdômen que é exposta durante encontros com indivíduos da mesma espécie. Portanto, o estudo teve como objetivo investigar a sinalização intraespecífica em mantódeos Oxyopsis sp. e o papel da mancha durante as interações de ninfas. Para isso, no presente trabalho foi: (1) descrito a ontogenia dos indivíduos; (2) produzido um etograma de comportamentos intraespecíficos; (3) testado experimentalmente a hipótese de que, durante o display defensivo, a mancha no abdômen atua como um sinal para as ninfas conspecíficas, reduzindo a probabilidade de interações agressivas e aumentando a resolução de conflitos. Na análise da ontogenia, Oxyopsis sp. foram monitorados desde a eclosão até a morte natural. Os indivíduos apresentaram diversidade de características ao longo do desenvolvimento, tanto nas variações de tamanho, duração entre instares, quanto no padrão de coloração. Dimorfismo sexual presente em imaturos a partir do quarto instar. Fêmeas tendem a se aproximar do comprimento corpóreo dos machos de mesmo instar, mas são maiores em largura. Fêmeas apresentam na maior parte das vezes, nove instares no total, enquanto os machos, apresentam apenas sete. No experimento, foram utilizados mantódeos juvenis do primeiro ao quarto instar, submetidos a dois tipos de tratamentos: “Sinal Oculto” (SO), no qual a mancha abdominal foi coberta, e “Sinal Visível” (SV), que manteve a mancha abdominal exposta. O experimento consistiu em parear os indivíduos em uma arena. Os resultados mostraram mais comunicação (display voltado para o sinalizador) quando o pareamento era SV-SV ou SV-SO em comparação com SO-SO. Além disso, nos pareamentos SV-SO, houve uma maior probabilidade de indivíduos SV vencerem o conflito. Portanto, a mancha abdominal pode atuar como um sinal visual durante displays entre ninfas de Oxyopsis sp.
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Signaling is defined as the use of morphological or behavioral attributes by an emitting organism that influences the behavior of the receiver and has evolved for this reason. Signals can convey information, such as the level of strength and emitter’s vitality. In antagonistic interactions, a signal can reduce the risk of physical combat. Mantises, also known as praying mantises, are sit-and-wait predators with a global distribution, and they can exhibit conspicuous color patterns as a secondary defense (deimatic behavior). Similar defensive postures have been observed in immature mantises, possibly serving as a type of intraspecific territorial behavior. Genus Oxyopsis nymphs have a black and white patch at the abdomen’s tip which is exposed during encounters with individuals of the same species. Therefore, the study aimed to investigate intraspecific signaling in Oxyopsis sp. mantises and the role of the color patch during nymph interactions. For this purpose, the present study: (1) described the mantises’ ontogeny; (2) produced an ethogram of intraspecific behaviors; (3) experimentally tested the hypothesis that, during the defensive display, the abdominal patch acts as a signal to conspecific nymphs, reducing the probability of aggressive interactions and increasing conflict resolution. In the ontogeny analysis, Oxyopsis sp. were monitored from hatching until natural death. Individuals showed a diversity of characteristics throughout development, including variations in size, duration between instars, and color pattern. Sexual dimorphism was present in immatures from the fourth instar onwards. Females tend to approach same instar male’s body length but are wider. Females mostly got nine instars in total, while males got only seven. In the experiment, juvenile mantises from the first to the fourth instar were used and subjected to two types of treatments: "Hidden Signal" (SO), in which the abdominal patch was covered, and "Visible Signal" (SV), which kept the patch exposed. The experiment involved pairing the individuals in an arena. The results showed more communication (display directed towards the signaler) when the pairing was SVSV or SV-SO compared to SO-SO. Additionally, in SV-SO pairings, there was a higher probability of SV individuals winning the conflict. Therefore, the abdomen’s patch can act as a visual signal during displays between Oxyopsis sp. nymphs.
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Maria Clara da Silveira
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" INFLUÊNCIA DA ECOLOCALIZAÇÃO NA VARIAÇÃO MORFOMÉTRICA DO CRÂNIO DE MORCEGOS FRUGÍVOROS DA FAMÍLIA PHYLLOSTOMIDAE”.
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Orientador : LUDMILLA MOURA DE SOUZA AGUIAR
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MEMBROS DA BANCA :
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DANIELA MUNHOZ ROSSONI
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LUDMILLA MOURA DE SOUZA AGUIAR
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MARINA REGINA FRIZZAS
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RAUL ALBERTO LAUMANN
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Data: 20/10/2023
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: A ecolocalização é a capacidade de percepção do ambiente por meio do som, através do eco refletido pelos objetos. O crânio dos morcegos deve atuar como uma câmara de ressonância para uma emissão apropriada do chamado de ecolocalização. Este trabalho visou analisar a correlação entre a morfologia do crânio e o chamado de ecolocalização de filostomídeos frugívoros, com o uso de morfometria geométrica para a coleta dos dados morfológicos e análises comparativas filogenéticas. Esperase que haja correlação da morfologia com os parâmetros espectrais e temporais do chamado, especialmente a frequência e que os crânios se diferenciem pelo tipo de emissão. Nossos resultados indicam que os filostomídeos frugívoros seguem a hipótese alométrica, de que a frequência se correlaciona de forma negativa com o tamanho do crânio, e que espécies que emitem frequências mais altas terão um rostro e maxila mais encurtados. Além disso, os emissores nasais apresentaram crânios maiores e um rostro mais alargado em comparação aos emissores orais, que por sua vez apresentaram um palato mais longo e a região nasal menos desenvolvida. O fato de não encontramos correlação entre a morfologia do crânio e os parâmetros de ecolocalização (exceto para a frequência máxima e largura de banda), sugere que, de modo geral, eles podem ser muito mais plásticos do que determinados por limitações físicas das estruturas morfológicas cranianas e corrobora com a hipótese de que a dieta influenciou mais a morfologia do crânio do que as pressões seletivas associadas à ecolocalização nesse grupo. Por outro lado, o tamanho do crânio e o tamanho do rostro podem ter criado limitações na direcionalidade do chamado, visto que ela diminui com o tamanho da fonte emissora. Assim, é possível que algumas espécies de morcegos frugívoros utilizem a emissão oral como forma de compensar a limitação na direcionalidade do chamado associadas a morfologia do crânio.
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Echolocation is the ability to perceive the environment through sound, through the echoes reflected by objects. The skull of bats must act as a resonance chamber for proper emission of the echolocation call. This work aimed to analyze the correlation between skull morphology and the echolocation call of frugivorous phyllostomids, using geometric morphometrics to collect morphological data and phylogenetic comparative analyses. It is expected that there is a correlation between the morphology and the spectral and temporal parameters of the call, especially the frequency, and that the skulls will differ by the emission type. Our results indicate that frugivorous phyllostomids follow the allometric hypothesis, that frequency correlates negatively with skull size, and that species that emit higher frequencies will have a shorter rostrum and maxilla. Furthermore, nasal emitters had larger skulls and a wider rostrum compared to oral emitters, which in turn had a longer palate and a less developed nasal region. The fact that we found no correlation between skull morphology and echolocation parameters (except for maximum frequency and bandwidth) suggests that, in general, they may be much more plastic than determined by physical limitations of morphological structures of skull and corroborates the hypothesis that diet influenced skull morphology more than the selective pressures associated with echolocation in this group. On the other hand, the size of the skull and the size of the face may have created limitations in the directionality of the call, as it decreases with the size of the emission source. Thus, it is possible that some species of fruit bats use oral emission as a way to compensate for the limitation in call directionality associated with skull morphology.
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Teses |
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Andrei Guimaraes Guedes
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Padrões de Diversidade e Distribuição dos Anuros do Cerrado.
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Orientador : REUBER ALBUQUERQUE BRANDAO
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MEMBROS DA BANCA :
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Cinthia Aguirre Brasileiro
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DIEGO JOSÉ SANTANA SILVA
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JOSE ROBERTO PUJOL LUZ
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REUBER ALBUQUERQUE BRANDAO
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Wilian Vaz Silva
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Data: 30/03/2023
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Atualmente o número total de anfíbios conhecidos em todo o mundo é de 8.581 espécies, a maioria anuros com 7.564 espécies. Para o Brasil são conhecidas 1188 espécies de anfíbios, a maioria anuros, com 1144 espécies (2 exóticas) em 20 famílias e 107 gêneros. Nós analisamos um banco de dados de distribuição de anuros formado por 56.502 registros de 259 espécies do Cerrado sendo 124 endêmicas restritas (48%) das quais 186 espécies estão fortemente associadas ao Cerrado e 73 espécies associadas a outros domínios, sendo espécies da Mata Atlântica e da Amazônia as mais marginalmente associadas ao Cerrado. Espécies recentemente descritas ocupam principalmente faixas de distribuição geográfica menores e várias faixas de tamanho. Também observamos que as espécies com maior distribuição e maior tamanho corporal foram descritas anteriormente seguindo teoricamente um padrão Macroecológico onde o tamanho do corpo pode estar correlacionado com o tamanho da área de distribuição da Assembleia da espécie. Devido à alta heterogeneidade o Cerrado sugere que sua biodiversidade não está distribuída homogeneamente nestes limites. Estudos com o objetivo de descrever padrões de regionalizações dentro dos limites do bioma frequentemente utilizam geomorfologia, pedologia e cobertura vegetal, enquanto estudos com foco em bases de dados de distribuição da fauna têm se tornado mais comuns nos últimos anos. Usando uma abordagem k-means baseada em matrizes de similaridade fuzzy para o banco de dados de distribuição de anuros Cerrado, nós sugerimos oito Distritos Biogeográficos (BD). Esses Distritos Biogeográficos foram apoiados por espécies indicadoras e variáveis bioclimáticas. O contraste entre terras altas e baixas e entre as regiões norte e sul do Cerrado provavelmente está determinando a distribuição dos anuros no bioma. Sugerimos que as temperaturas mínimas absolutas provavelmente expliquem o contraste entre regiões setentrionais e meridionais no Cerrado, enquanto processos de especiação relacionados a serras no Cerrado poderiam explicar o número de espécies indicadoras e restritas encontradas para alguns Distritos Biogeográficos. Apesar dos avanços no conhecimento resultado de vários estudos, ainda estamos longe de se conhecer o real número de espécies de um determinado táxon (Déficit Leneano) e sua real distribuição geográfica (Déficit Wallaceano). Umas das formas de se tentar chegar a um conhecimento da distribuição aproximadas das espécies é por meio de mapas. Assim, devido a necessidade constante de informação sobre a distribuição das espécies e com base no banco de dados das espécies analisas, apresentamos aqui informações atualizadas e detalhadas em mapas sobre as espécies de anfíbios anuros do Cerrado.
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Currently the total number of amphibians known worldwide is 8,581 species, mostly anurans with 7,564 species. For Brazil, 1188 species of amphibians are known, mostly anurans, with 1144 species (2 exotic) in 20 families and 107 genera. We analyzed a database of anuran distribution consisting of 56,502 records of 259 Cerrado species of which 124 are restricted endemics (48%) of which 186 species are strongly associated with the Cerrado and 73 species associated with other domains, with species from the Atlantic Forest and Amazon being most marginally associated with the Cerrado. Newly described species mainly occupy smaller geographic ranges and several size ranges. We also observed that species with the largest distribution and largest body size were described previously theoretically following a Macroecological pattern where body size may be correlated with the size of the species' Assembly range. Due to the high heterogeneity the Cerrado suggests that its biodiversity is not homogeneously distributed in these limits. Studies aiming to describe regionalization patterns within biome boundaries often use geomorphology, pedology and vegetation cover, while studies focusing on fauna distribution databases have become more common in recent years. Using a k-means approach based on fuzzy similarity matrices for the Cerrado anuran distribution database, we suggested eight Biogeographic Districts (BD). These Biogeographic Districts were supported by indicator species and bioclimatic variables. The contrast between high and lowlands and between the northern and southern regions of the Cerrado is probably determining the distribution of anurans in the biome. We suggest that absolute minimum temperatures probably explain the contrast between northern and southern regions in the Cerrado, while mountain-related speciation processes in the Cerrado could explain the number of indicator and restricted species found for some Biogeographic Districts. Despite the advances in knowledge resulting from various studies, we are still far from knowing the real number of species of a given taxon (Lenean Shortfall) and its real geographic distribution (Wallacean Shortfall). One of the ways of trying to get an approximate knowledge of the distribution of species is by means of maps. Thus, due to the constant need for information on the distribution of species and based on the database of the species analyzed, we present here updated and detailed information in maps about the species of anuran amphibians of the Cerrado.
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Vinícius Lima de Miranda
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" Inovações para identificação automática de triatomíneos (Hemiptera: Reduviidae) baseada no processamento de imagens por aprendizado de máquina ".
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Orientador : RODRIGO GURGEL GONCALVES
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MEMBROS DA BANCA :
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CLEBER GALVÃO FERREIRA
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Raquel Aparecida Ferreira
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ANTONIO JOSE CAMILLO DE AGUIAR
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MARCOS TAKASHI OBARA
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RODRIGO GURGEL GONCALVES
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Data: 28/08/2023
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Os triatomíneos são insetos hemípteros (Reduviidae), transmissores de Trypanosoma cruzi, agente etiológico da doença de Chagas. A identificação automática de triatomíneos pode fortalecer a vigilância e o controle da transmissão vetorial da doença de Chagas. Essa tese apresenta três capítulos com inovações para identificação automática de triatomíneos. No primeiro capítulo, avaliamos o desempenho de cinco algoritmos de aprendizado de máquina para identificação de três gêneros de triatomíneos com base em imagens em diferentes ângulos ou posições obtidas com uma câmera de celular. Analisamos imagens de 730 insetos (13 espécies) fotografados em nove ângulos representando três posições. Dividimos o banco de dados de 6570 imagens em conjuntos de treinamento (80%) e de teste (20%) e, em seguida, treinamos e testamos uma rede neural convolucional prétreinada (AlexNet, AN), três classificadores (AdaBoost, AB; Gradient Boosting, GB; Histogram-based Gradient Boosting, HB) e um modelo discriminante linear (LD). Avaliamos a acurácia e a especificidade da identificação com modelos generalizados lineares mistos. Os resultados mostraram que as diferenças de desempenho entre os algoritmos foram impulsionadas pela acurácia e especificidade essencialmente perfeitas da AN, independentemente do ângulo ou posição. As acurácias previstas de HB variaram de ~0,987 (Panstrongylus) a >0,999 (Triatoma). A acurácia do AB foi ruim para Rhodnius (~0,224-0,282) e Panstrongylus (~0,664-0,729), mas razoável para Triatoma (~0,988-0,991). Para Panstrongylus, LD e GB previram acurácias na faixa de ~0,970-0,984. AB classificou erroneamente ~57% de Rhodnius e Panstrongylus como Triatoma, enquanto as estimativas de especificidade variaram de ~0,92 a ~1,0 para as demais combinações de gênero-algoritmo. No segundo capítulo, avaliamos o 2 desempenho da rede AN na identificação de espécies de triatomíneos a partir de imagens dorsais de alta resolução e obtidas de celulares comuns. Analisamos fotos dorsais de 6397 triatomíneos pertencentes a 65 espécies de 7 gêneros, a partir de um conjunto de dados de treinamento (70%) e teste (20%). Os 10% restantes foram utilizados para a validação interna do algoritmo durante o treinamento, realizado no MATLAB. Realizamos dois experimentos, um com todas as espécies e outro com as espécies com registro em casas e infecção natural por T. cruzi. Os resultados mostraram que AN apresentou uma acurácia de ~0,93 (IC95%, 0,913-0,941) para identificar 65 espécies de triatomíneos. A acurácia específica alcançou valor máximo para 21 espécies, principalmente as espécies dos gêneros Rhodnius e Panstrongylus. O desempenho foi melhorado (~0,97, IC95%: 0,930-0,958) quando foram consideradas apenas as espécies com maior capacidade vetorial. No terceiro capítulo, avaliamos o desempenho da AN na identificação de imagens de ninfas de triatomíneos até o nível de gênero. A abordagem metodológica foi similar ao capítulo 2, porém foram realizados 3 experimentos. No primeiro, treinamos a rede AN para diferenciar ninfas de triatomíneos e espécimes não-triatomíneos (adultos e ninfas de percevejos heterópteros). No segundo, a tarefa foi diferenciar ninfas de triatomíneos de ninfas de heterópteros não-triatomíneos. No terceiro, a tarefa foi diferenciar ninfas dos três gêneros de triatomíneos mais relevantes em saúde pública, Panstrongylus, Rhodnius e Triatoma. Os resultados mostraram que a acurácia média para identificação de ninfas de triatomíneos x outros heterópteros (ninfas e/ou adultos) variou de 0,97 a 1,00. Os valores de acurácia também foram altos para identificação de ninfas dos gêneros Triatoma (~0,99, IC95%: 0,947-0,998) e Rhodnius (~1,00, IC95%: 0,816-1,000), sendo menores para Panstrongylus (~0,58, IC95%:0,360- 0,784). As seguintes conclusões derivam dessa tese: 1) quando algoritmos de aprendizado de máquina como AN são usados, os ângulos ou posições em que os insetos são fotografados não são relevantes para identificar corretamente imagens de celulares de triatomíneos em nível de gênero, com acurácia e especificidade essencialmente perfeitas. 2) A rede AN apresentou ótimo desempenho para identificação automática de espécies de triatomíneos baseada em um conjunto amplo de imagens dorsais de adultos. 3) AN apresentou ótimo desempenho para identificar ninfas de triatomíneos, diferenciando de ninfas e adultos de heterópteros em geral, ninfas de triatomíneos e não triatomíneos e ninfas de Rhodnius e Triatoma. Finalmente, a tese fornece a base para o desenvolvimento de um sistema 3 automatizado de identificação dos vetores da doença de Chagas com participação comunitária em larga escala, o que poderá contribuir para a ciência cidadã.
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Triatomines bugs (Reduviidae) are vectors of Trypanosoma cruzi, the etiologic agent of Chagas disease. Automated identification of triatomine bugs could strengthen the control/surveillance of vector-borne transmission of Chagas disease. This thesis presents three chapters with innovations for automatic identification of triatomines. In the first chapter, we assess the performance of five machine-learning algorithms at identifying the three main triatomine genera based on bugs pictured at different angles/positions with an ordinary cellphone camera. Each of 730 bugs (13 species) was pictured at nine angles representing three positions. We randomly split the 6570- picture database into training (80%) and testing sets (20%), and then trained and tested a pre-trained convolutional neural network (AlexNet, AN); three boosting-based classifiers (AdaBoost, AB; Gradient Boosting, GB; and Histogram-based Gradient Boosting, HB); and a linear discriminant model (LD). We assessed identification accuracy and specificity with generalized linear mixed models. Differences in performance across algorithms were mainly driven by AN’s essentially perfect accuracy and specificity, irrespective of picture angle or bug position. HB predicted accuracies ranged from ~0.987 (Panstrongylus) to >0.999 (Triatoma). AB accuracy was poor for Rhodnius (~0.224-0.282) and Panstrongylus (~0.664-0.729), but fair for Triatoma (~0.988-0.991). For Panstrongylus, LD and GB had predicted accuracies in the ~0.970-0.984 range. AB misclassified ~57% of Rhodnius and Panstrongylus as Triatoma, whereas specificity estimates ranged from ~0.92 to ~1.0 for the remaining algorithm-genus combinations. In the second chapter, we evaluated the performance of the AN network in identifying triatomine species based on dorsal pictures obtained from ordinary cellphone camera and high-quality images. We analyzed dorsal pictures 5 of 6397 triatomines belonging to 65 species of 7 genera, from a training (70%) and test (20%) dataset. The remaining 10% dataset were used for the internal validation of AN network during training in MATLAB. We carried out two experiments, one with all species and the other with species registered in houses and naturally infected by T. cruzi. AN presented an accuracy of ~0.93 (95%CI, 0.913-0.941) to identify 65 triatomine species. The specific accuracy reached a maximum value for 21 species, mainly Rhodnius and Panstrongylus species. Performance was improved (~0.97, 95%CI: 0.930-0.958) in the analysis including only species with greater vectorial capacity. In the third chapter, we evaluated the performance of AN in identifying images of triatomine nymphs. The methodological approach was similar to Chapter 2, but 3 experiments were performed. In the first, we train the AN network to differentiate between triatomine nymphs and non-triatomine specimens (adults and nymphs of heteropterans). In the second, the task was to differentiate triatomine nymphs from non-triatomine nymphs. In the third, the task was to differentiate nymphs from the three most relevant triatomine genera in public health, Panstrongylus, Rhodnius and Triatoma. The results showed that the mean accuracy for identifying triatomine nymphs x other heteropterans (nymphs and/or adults) ranged from 0.97 to 1.00. Accuracy values were also high for identifying nymphs of the genera Triatoma (~0.99, 95%CI: 0.947-0.998) and Rhodnius (~1.00, 95%CI: 0.816-1.000), being lower for Panstrongylus (~0.58, 95%CI: 0.360-0.784). The following conclusions derive from this thesis: 1) when machine learning algorithms such as AN are used, the angles or positions at which insects are photographed are not relevant to correctly identify cellphone images of triatomine bugs at the genus level, with accuracy and specificity essentially perfect. 2) the AN network showed excellent performance for the automatic identification of species based on a large set of dorsal images of adult triatomines. 3) AN showed excellent performance in identifying triatomine nymphs from other heteropterans (adults or nymphs), triatomine and non-triatomine nymphs, and nymphs of Rhodnius and Triatoma. Finally, the thesis provides the basis for the development of an automated system for identifying Chagas disease vectors with large-scale community participation, which could contribute to citizen science.
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DANIEL MARTINS DOS SANTOS
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"OSTEOLOGIA E ANÁLISE MORFOMÉTRICA DE ESPÉCIMES ADULTOS E JUVENIS DE BAURUSUCHIDAE (NOTOSUCHIA, MESOEUCROCODYLIA) DA FORMAÇÃO ADAMANTINA, GRUPO BAURU, CRETÁCEO SUPERIOR".
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Orientador : RODRIGO MILONI SANTUCCI
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MEMBROS DA BANCA :
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ANDRE EDUARDO PIACENTINI PINHEIRO
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ANGELE DOS REIS MARTINS
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FELIPE CHINAGLIA MONTEFELTRO
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JULIA KLACZKO
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RODRIGO MILONI SANTUCCI
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Data: 31/10/2023
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Grande parte dos tetrápodes fósseis são conhecidos a partir de um único espécime, impossibilitando o estudo de fontes de variação de forma como teratogêneses, deformações tafonômicas, dimorfismo sexual e ontogenia. Baurusuchidae, uma família de notossúquios predatórios que apresenta oreinirrostria e dentição zifodonte, são alguns dos materiais fósseis mais abundantes da Bacia Bauru, com múltiplos espécimes incluindo diferentes semaforontes. Nos últimos vinte anos, cerca de oito espécies adicionais de baurussuquídeos oriundas da Formação Adamantina foram formalmente descritas, porém poucos esforços foram direcionados na caracterização de suas trajetórias ontogenéticas, de suma importância para entender variações intraespecíficas. Esta tese de doutoramento procura, através da descrição anatômica de dois espécies juvenis e aplicação da morfometria geométrica, traçar as mudanças morfológicas que caracterizam membros desse grupo. O capítulo I apresenta uma revisão bibliográfica da literatura acerca dos crocodiliformes, inserindo os baurussuquídeos no seu contexto evolutivo. Os capítulos II e III são artigos descrevendo a osteologia e miologia de dois semaforontes de diferentes estágios: um indivíduo com cerca de um ano e outro juvenil mais próximo da maturidade esquelética. Por fim, o capítulo IV utiliza-se de análise morfométrica para melhor compreender mudanças nas proporções cranianas e, por consequência, a diferença entre os morfoespaços ocupados por adultos e juvenis. O trabalho levanta evidências que questionam os níveis de diversidade atualmente reconhecidas para o clado.
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The vast majority of fossil tetrapods are known single specimens, preventing studies on sources of variation such as teratogenesis, taphonomic deformations, sexual dimorphism, and ontogeny. Baurusuchidae, a family of oreinirostral predatory notosuchians with ziphodont dentition, are among the most abundant fossil materials in the Bauru Basin, with multiple specimens including different ontogenetic stages. In the past twenty years, about eight additional species of baurusuchids from the Adamantina Formation have been formally described, but few efforts were directed towards characterizing their ontogenetic trajectories, which is crucial for understanding intraspecific variations. This doctoral thesis aims to trace the morphological changes that characterize members of this group through the anatomical description of two juvenile specimens and the application of geometric morphometrics. Chapter I provides a literature review on crocodyliforms, placing baurusuchids in their evolutionary context. Chapters II and III are research articles describing the osteology and myology of two different ontogenetic stages: a yearling individual and another juvenile closer to skeletal maturity. Finally, Chapter IV uses morphometric analysis to better understand changes in cranial proportions and, consequently, the different morphos paces occupied by adults and juveniles. The work presents evidence that challenges the currently recognized levels of diversity within the clade.
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Emayre Rebecca dos Santos Campos
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"Ecologia alimentar de girinos do Cerrado do Brasil central".
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Orientador : REUBER ALBUQUERQUE BRANDAO
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MEMBROS DA BANCA :
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WERTHER PEREIRA RAMALHO
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TIAGO LEITE PEZZUTI
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JULIA KLACZKO
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MARIA JULIA MARTINS SILVA
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REUBER ALBUQUERQUE BRANDAO
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Data: 21/12/2023
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Os girinos apresentam diversas adaptações para a vida aquática, tais como respiração braquial, cauda natatória e intestino longo para a digestão de organismos com celulose em sua composição. Anuros adultos vêm sendo regularmente utilizados como indicadores de qualidade ambiental, porém poucos estudos têm sido desenvolvidos utilizando suas larvas, que possuem sensibilidade maior aos distúrbios por conta do modo de vida exclusivamente aquático. O primeiro capítulo teve como objetivo identificar se existe relação entre variáveis morfométricas e a seleção de itens de origem animal e vegetal dos indivíduos de girinos de sete espécies de anuros do Cerrado (Boana albopunctata, Elachistocleis cesarii, Leptodactylus mystacinus, Leptodactylus sertanejo, Proceratophrys salvatori, Pithecopus oreades e Scinax fuscovarius). Após a captura os girinos foram imediatamente anestesiados e fixados em solução de formalina 10%. Os espécimes foram medidos com o auxílio de Lupa eletrônica e paquímetro digital. A contabilização dos itens vegetais e animais foi feita com a identificação dos itens classificados até a menor categoria taxonômica possível com a visualização de lâminas. A proporção de itens dos tipos de dieta foi analisada com o teste de Wilconxon. A relação entre variáveis morfométricas e a dieta foi analisada com a seleção de modelos de regressão generalizada (GLM). Cinco espécies apresentaram resultados significativos quanto a preferência entre as dietas do tipo carnívora e herbívora. A maioria das espécies apresenta maior proporção de itens vegetais com exceção de Proceratophrys salvatori. O estágio larval teve um importante papel para descrever a dieta carnívora e herbívora em todas as espécies, seguindo a hipótese de que com o decorrer da diminuição do comprimento do intestino, a proporção dos itens de proteína animal de rápida absorção passa a aumentar. O segundo capítulo procurou descrever a dieta de girinos de uma população de Pithecopus oreades e de Proceratophrys salvatori e comparar sua sobreposição no uso de recursos alimentares. A coleta foi realizada na Fazenda Água Limpa - DF em novembro de 2021. Em laboratório, os girinos foram medidos e abertos com uma incisão entre a cloaca e a base da cabeça, lâminas foram produzidas com o conteúdo intestinal e os itens identificados com o auxílio de microscópio 40x. Determinei a frequência relativa, abundância relativa, Índice de Importância Relativa e Índice de Jacob. Elaborei modelos de GLM com a combinação entre abundância e riqueza de itens e as variáveis morfométricas e com a combinação entre estágio larval, comprimento total e os itens alimentares encontrados nos intestinos. A sobreposição de Nicho foi avaliada usando dados de conteúdo intestinal com o índice de Pianka. Thecamoebina foi o item mais abundante nos intestinos de Pithecopus oreades seguido de Chlorophyceae. Thecamoebina também foi o item mais abundante para Proceratophrys salvatori, seguido de Cyanophyta. O índice de eletividade mostrou que Pithecopus oreades ingeriu Zygnematophyceae em proporção inferior à oferta do ambiente, enquanto Dinophyceae foi ingerido em proporção superior à observada no ambiente e Proceratophrys salvatori, Chlorophyceae foi ingerido com frequência bem inferior à observada no ambiente, enquanto Chrysophyceae foi ingerido em proporção bem superior à sua oferta no ambiente. Em P. oreades as medidas de cabeça e altura da cauda descreveram a riqueza de itens enquanto medidas de cabeça e tamanho explicaram bem a abundância. O tamanho e estágio larval tiveram relação com os itens Chlorophyceae, Bacillarophyceae, Tecamoebina, Dinophyceae e ovos de Artrópodes. Em P. salvatori altura da cauda e tamanho também descreveram a riqueza enquanto o tamanho da cabeça e estágio larval descreveram a abundância de itens consumidos, já indivíduos com estágio larval e o tamanho próximos ingeriram os itens Chlorophyceae, Bacillarophyceae, Zygnematophyceae e Crustáceo de forma parecida. Os itens mais abundantes nos intestinos também encontrados nas amostras de substrato indicam que a riqueza é parecida com a do ambiente, porém, existe uma seletividade quanto a abundância dos itens. Ocorreu maior sobreposição que o esperado nas duas espécies e entre as duas mostrando que como previsto os indivíduos da mesma espécie e no mesmo ambiente vão ter dietas muito parecidas. Já espécies de comportamento distintos tendem a diferir na dieta, porém a disponibilidade de recursos é influenciada por movimentação do substrato para a coluna d’água fazendo com que em certas circunstâncias a composição do conteúdo alimentar se sobreponha. Larvas de anuros são responsáveis por funções e aspectos importantes no equilíbrio do hábitat e assim, a perda dessas espécies, muito sensíveis a modificações ambientais, é de grande prejuízo.
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Tadpoles exhibit various adaptations for aquatic life, such as gill respiration, a tail for swimming, and a long intestine for digesting cellulose-based organisms. While adult anurans have been regularly used as environmental quality indicators, few studies have focused on their larvae, which are more sensitive to disturbances due to their exclusively aquatic lifestyle. The first chapter aimed to identify whether there is a correlation between morphometric variables and the selection of animal and plant-based items by tadpoles from seven species of anurans found in the Cerrado (Boana albopunctata, Elachistocleis cesarii, Leptodactylus mystacinus, Leptodactylus sertanejo, Proceratophrys salvatori, Pithecopus oreades, and Scinax fuscovarius). Upon capture, the tadpoles were immediately anesthetized and fixed in a 10% formalin solution. Specimens were measured using an electronic magnifier and digital caliper. Counting of plant and animal items was performed by identifying items classified to the lowest possible taxonomic category through slide visualization. The proportion of items in the different diet types was analyzed using the Wilcoxon test. The relationship between morphometric variables and diet was analyzed through generalized regression model selection (GLM). Five species showed significant results regarding their preference between carnivorous and herbivorous diets. Most species exhibited a higher proportion of plant-based items, except for Proceratophrys salvatori. The larval stage played a significant role in describing both carnivorous and herbivorous diets in all species, supporting the hypothesis that as intestinal length decreases, the proportion of quickly absorbable animal protein items increases. The second chapter aimed to describe the diet of tadpoles from a population of P. oreades and P. salvatori and compare their overlap in food resource use. Collection took place at Fazenda Água Limpa - DF in November 2021. In the laboratory, tadpoles were measured and dissected with an incision between the cloaca and the base of the head; slides were produced with intestinal contents, and items were identified using a 40x microscope. I determined the relative frequency, relative abundance, Index of Relative Importance, and Pianka index for niche overlap. GLM models were developed combining item abundance and richness with morphometric variables and the combination of larval stage, total length, and food items found in the intestines. The most abundant item in the intestines of Pithecopus oreades was Thecamoebina, followed by Chlorophyceae. Similarly, Thecamoebina was the most abundant item for P.salvatori, followed by Cyanophyta. Electivity indices indicated that Pithecopus oreades consumed Zygnematophyceae in lower proportion than available in the environment, while Dinophyceae was ingested in a higher proportion. P. salvatori consumed Chlorophyceae far less frequently than observed in the environment, while Chrysophyceae was ingested in a proportion significantly higher than its availability. In P. oreades, head and tail height measurements described item richness, while head measurements and size explained item abundance. The size and larval stage were related to Chlorophyceae, Bacillarophyceae, Thecamoebina, Dinophyceae, and arthropod eggs. In P. salvatori, tail height and size also described richness, while head size and larval stage described item abundance; individuals with similar larval stages and sizes ingested Chlorophyceae, Bacillarophyceae, Zygnematophyceae, and Crustaceans similarly. The most abundant items in the intestines were also found in substrate samples, indicating similarity in richness between the intestines and the environment, however, there was selectivity in item abundance. There was greater overlap than expected in both species and between them, demonstrating that, as predicted, individuals of the same species in the same environment have highly similar diets. Species with distinct behaviors tend to have different diets, but resource availability is influenced by substrate movement into the water column, causing the composition of dietary content to overlap under certain circumstances. Anuran larvae play crucial roles and have significant aspects in habitat balance, hence, the loss of these species, highly sensitive to environmental modifications, is of great detriment.
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