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Thèse de Doctorat
DOI
https://doi.org/10.11606/T.41.2022.tde-21032023-183124
Document
Auteur
Nom complet
Daniela Pinto Coelho
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Paulo, 2022
Directeur
Jury
Guimaraes Junior, Paulo Roberto (Président)
Araújo, Sabrina Borges Lino
Costa, Thaís Barreto Guedes da
Montoya, Carolina Reigada
Titre en portugais
Interacoes troficas em comunidades de serpentes: estrutura de redes e o papel das especies
Mots-clés en portugais
Aninhamento
atributos biológicos
betweenness
closeness
efeitos indiretos
espécies-chave
modularidade
tamanho do corpo
Resumé en portugais
Em comunidades ecologicas, especies sao conectadas por interacoes. Interacoes ecologicas formam redes e a organizacao dessas redes pode ter importantes implicacoes para conservacao, afetando potencialmente a robustez dos sistemas ecologicos a perda de especies. Neste contexto, e essencial compreender a estrutura das interacoes ecologicas ao nivel da comunidade, e como essas interacoes influenciam os papeis desempenhados pelas diferentes especies. A fim de compreender como as redes de interacoes moldam as comunidades, a abordagem de redes fornece um conjunto de ferramentas para visualizar e descrever sistemas ecologicos inteiros. Um dos sistemas ecologicos mais amplamente estudados sao as redes de interacoes troficas. Utilizando serpentes como modelo de estudo, esta tese teve por objetivo compreender como redes de interacoes troficas moldam a estrutura de comunidades serpentes-presas. No primeiro capitulo, nos investigamos a estrutura da rede trofica de uma comunidade rica e bem estudada de serpentes amazonicas. Nossos resultados revelaram que a estrutura da rede e parcialmente resultante do fato de especies de maior tamanho se alimentarem de maior diversidade de presas e, portanto, promovendo estrutura aninhada, enquanto que serpentes com estilos de vida especificos e se alimentando de recursos distintos, promoveram modularidade. Simulacoes de remocao de especies indicaram que a estrutura aninhada foi favorecida principalmente pela presenca de cinco especies da familia Boidae (familia de grandes serpentes constritoras), que devido ao seu tamanho corporal e estilos de vida generalistas conectaram modulos formados por outras serpentes e recursos na rede. No segundo capitulo, nos caracterizamos 24 redes serpentes-presas, amplamente distribuidas. Estudamos a associacao entre latitude, atributos da comunidade (riqueza, diversidade taxonomica e variacao de tamanho corporal entre serpentes) e estrutura de rede. Tambem avaliamos a importancia diferencial dos recursos alimentares na dieta das serpentes. Nossos resultados mostraram que a estrutura das redes foi em geral aninhada, moderadamente conectada e nao modular. A latitude influenciou apenas a variacao de tamanho entre as serpentes, que juntamente com a riqueza, influenciaram apenas o aninhamento. Tambem observamos que redes de regioes tropicais foram mais aninhadas do que as de regioes temperadas. A analise da centralidade dos recursos indicou que anfibios, lagartos ou pequenos mamiferos representam os recursos centrais na dieta das serpentes ao longo das multiplas redes. Por fim, no terceiro capitulo, nos investigamos como diferentes atributos biologicos (tamanho do corpo, estilo de vida e historia filogenetica) podem revelar a importancia das serpentes em 23 redes serpentes-presa. Utilizando metricas de centralidade e analises de efeitos indiretos, nossos resultados indicaram que, em geral, maiores tamanhos corporais, estilos de vida aquaticos e semi-arboreos e linhagens das grandes serpentes constritoras, apresentaram maior associacao com as centralidades do grau e por intermedio, que tambem foram as metricas que mais contribuiram para a transmissao dos efeitos indiretos nas redes. Ao integrar analises de redes de interacoes com dados de historia natural, historia evolutiva das linhagens, atributos das comunidades e atributos biologicos das especies, foi possivel compreender, nesta tese, como as comunidades de serpentes estao estruturadas com base no uso dos recursos alimentares e quais atributos biologicos fazem de uma serpente uma especie-chave dentro da comunidade.
Titre en anglais
Trophic interactions in snake communities: network structure and the role of species
Mots-clés en anglais
Betweenness
biological attributes
body size
closeness
indirect effects
key species
modularity
nestedness
Resumé en anglais
In ecological communities, species are connected by interactions. Ecological interactions form networks and the organization of these networks can have important implications for conservation, potentially affecting the robustness of ecological systems to the loss of species. In this context, it is essential to understand the structure of ecological interactions at the community level, and how these interactions influence the roles played by different species. In order to understand how networks of interactions shape communities, the network approach provides a set of tools for visualizing and describing entire ecological systems. One of the most widely studied ecological systems is the networks of trophic interactions. Using snakes as a study model, this thesis aimed to understand how networks of trophic interactions shape the structure of snake-prey communities. In the first chapter, we investigated the trophic network structure of a rich and well-studied community of Amazonian snakes. Our results revealed that the structure of the network is partially a result of the fact that larger species feed on a greater diversity of prey and, therefore, promoting nested structure, while snakes with specific lifestyles and feeding on different resources, promoted modularity. Species removal simulations indicated that the nested structure was favored mainly by the presence of five species of the Boidae family (family of large constrictor snakes), which, due to their body size and generalist lifestyles, connected modules formed by other snakes and resources in the network. In the second chapter, we characterized 24 snake-prey networks, widely distributed. We studied the association between latitude, community attributes (richness, taxonomic diversity and body size variation among snakes) and network structure. We also evaluated the differential importance of food resources in the snakes' diet. Our results showed that the structure of the networks was in general nested, moderately connected and non-modular. Latitude only influenced size variation among snakes, which together with richness only influenced nestedness. We also observed that networks from tropical regions were more nested than those from temperate regions. The resource centrality analysis indicated that amphibians, lizards or small mammals represent the central resources in the snakes' diet along the multiple networks. Finally, in the third chapter, we investigated how different biological attributes (body size, lifestyle and phylogenetic history) might reveal the importance of snakes in 23 snake-prey networks. Using metrics of centrality and analysis of indirect effects, our results indicated that, in general, larger body sizes, aquatic and semi-arboreal lifestyles and lineages of the great constrictor snakes were more associated with degree and betweenness centralities, which were also the metrics that most contributed to the transmission of indirect effects on the networks. By integrating analysis of interaction networks with data from natural history, evolutionary history of lineages, community attributes and biological attributes of species, it was possible to understand, in this thesis, how snake communities are structured based on the use of food resources and which biological attributes make a snake a key species within the community.
 
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Date de Publication
2023-03-29
 
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