Amazonian bats : structuring of a megadiverse mammalian community

Tese de doutoramento, Biologia (Ecologia), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2011Bats are the second more diverse mammalian order, reaching their taxonomic and ecological diversity peak in the neotropics, where they play key ecological roles. In spite of this, the factors that affect the distribution, diversity and abundance of bats at different spatial and temporal scales are still poorly known. This dissertation focused on the analysis of such factors. For the study of factors acting at local scales the structuring of bat assemblages of Central Amazonian forests was analysed. These assemblages are subject to great spatial and temporal environmental heterogeneity, because some forests endure seasonal flooding by waters with distinct nutrient content. It was demonstrated that flooding and floodwater nutrient load are determinant in the structuring of bat assemblages, with inundation constraining species composition by affecting the availability of niches, and water nutrient load influencing species abundance. These assemblages show vertical stratification associated to the diet and foraging behaviour of the species, and this occurs even within forests with lower canopy heights. Resource seasonality forces bats to make important eco-physiological adjustments, affecting their activity levels, body condition and reproduction. The results underline the importance of maintaining the mosaic of natural habitats of lowland Amazonia. At a regional scale it was shown that the conversion of energy into food available, i.e. productivity, explains the patterns of frugivore bat richness in Amazonian forests. The applicability of obtaining correlates of bat species richness from multitemporal remote sensing was also demonstrated, which has a direct application in conservation planning. Finally, in a continental context, it was analysed if the latitudinal diversity patterns of New World bats are explained by the niche conservatism theory. It was shown that the geographical patterns in the evolutionary age of bat taxa are better explained by alternative theories, such as latitudinal differences in rates of molecular evolution or the existence of more diverse ecological opportunities in the tropics.Os morcegos, ordem Chiroptera, pela sua diversidade taxonómica e ecológica, constituem um excelente taxon para investigar como os factores bióticos e abióticos influenciam os padrões de distribuição, diversidade e abundância das espécies. É na região Neotropical que os morcegos atingem o seu pico de diversidade, podendo existir mais de 100 espécies simpátricas pertencentes a dez guilds tróficas distintas. Nas últimas décadas temos assistido a avanços significativos no conhecimento dos processos e padrões associados à distribuição, abundância e diversidade das espécies nas comunidades biológicas. Actualmente, a estrutura dessas comunidades é considerada como sendo o produto de dois grandes factores: condições ambientais actuais e interacção entre espécies, como a competição, e variações ambientais históricas e processos bióticos associados, tais como eventos de especiação, dispersão e extinção. Apesar da sua excepcional diversidade, vasta distribuição e abundância local em algumas regiões, os factores que influenciam a estruturação das comunidades de morcegos são ainda pouco conhecidos. No entanto, é já evidente que os processos e padrões observados localmente resultam não só de mecanismos locais, mas também de processos que actuam aos níveis regional, continental e global. Assim, a presente dissertação teve como principal objectivo a análise de factores que afectam a distribuição, diversidade e abundância de morcegos a diferentes escalas espaciais e temporais. Para os estudos a nível local foram seleccionadas comunidades de morcegos de florestas da Amazónia Central, uma vez que estas estão sujeitas a uma elevada heterogeneidade espacial e ambiental. Ao nível regional foram seleccionadas as comunidades de morcegos das florestas da bacia Amazónica. Por último, foram descritos e analisados os gradientes latitudinais na riqueza e na idade dos taxa de morcegos do continente americano à luz da história evolutiva conhecida para o grupo. Os morcegos são um dos grupos mais diversos e abundantes das florestas neotropicais, tendo papéis essenciais, e muitas vezes insubstituíveis, no funcionamento destes ecossistemas. Apesar da planície Amazónica ser uma das regiões climaticamente menos sazonais do planeta, muitas zonas de floresta são sazonalmente inundadas por água rica em nutrientes (florestas de várzea) ou por água pobre em nutrientes (florestas de igapó); a inundação resulta do efeito combinado da chuva e do degelo dos Andes. Nos capítulos 2, 3 e 4 desta dissertação são apresentados os resultados do estudo acerca do modo como a heterogeneidade espacial e a sazonalidade ambiental das florestas da planície central Amazónica afectam a estrutura das comunidades de morcegos na região. Para tal capturaram-se morcegos durante as épocas de água alta e água baixa utilizando redes de neblina colocadas quer ao nível do solo, quer ao nível da copa; avaliou-se ainda a disponibilidade de frutos, o principal recurso alimentar de uma grande percentagem dos morcegos neotropicais. Os padrões de inundação e a carga de nutrientes da água são dois dos factores abióticos determinantes das variações ecológicas na planície Amazónica, com impacto a nível da complexidade e heterogeneidade da vegetação. É assim expectável que influenciem directa ou indirectamente a estrutura das comunidades animais. Assim, no capítulo 2 examinou-se o modo como estes factores influenciam os padrões de diversidade e abundância das comunidades de morcegos em três tipos de florestas: florestas de terra firme, que não sofrem inundação e que são, em geral, pobres em nutrientes, florestas de várzea e florestas de igapó. Tal como acontece noutros grupos animais com menor capacidade de deslocação, também os morcegos são claramente afectados pelos padrões de inundação e pelos nutrientes disponíveis. Com base na captura de 1242 morcegos de 60 espécies diferentes, foi possível encontrar diferenças significativas em termos de composição e abundância nas comunidades de morcegos dos três tipos de floresta amostrados. A inundação parece afectar as comunidades, ao reduzir a disponibilidade de nichos associados à vegetação do subcoberto; assim, as comunidades mais ricas encontram-se em terra firme, já que aquele estrato é muito mais estruturado neste tipo de floresta do que nas florestas sazonalmente inundadas. Por outro lado, a elevada disponibilidade de nutrientes na várzea permite suportar uma grande abundância de algumas espécies, em particular de morcegos de grande porte, o que se reflecte nos níveis de biomassa. No capítulo 3 foi investigado se a estratificação vertical das espécies de morcegos ocorre nos três tipos de floresta, incluindo naqueles que sofrem inundação sazonal (cuja altura da copa é significativamente mais baixa do que em terra firme). Para tal, compararam-se as capturas efectuadas nas redes colocadas no solo com as capturas efectuadas em redes de copa. Uma análise de ordenação separou claramente – e nos três tipos de floresta – as espécies de morcegos que utilizam preferencialmente o sub-coberto daquelas que utilizam preferencialmente a copa. Apesar da composição das comunidades nos dois estratos ser diferente, os níveis de diversidade demonstraram ser muito semelhantes. A consistência dos resultados em terra firme e nas duas florestas sazonalmente inundadas sugere que as diferentes espécies de morcegos escolhem o mesmo estrato, independentemente do tipo de floresta onde se encontram. A utilização dos estratos verticais parece estar fortemente associada à dieta, ecologia alimentar e selecção de abrigos das diferentes espécies. O principal objectivo do capítulo 4 consistiu em determinar se as flutuações sazonais na disponibilidade de frutos em florestas neotropicais são suficientemente marcadas para afectar a ecologia e a fisiologia dos morcegos frugívoros. A disponibilidade de frutos demonstrou ser fortemente sazonal, verificando-se ser significativamente superior durante a época inundada, em particular nas florestas de várzea. A abundância de morcegos demonstrou estar positivamente correlacionada com a abundância de frutos. As consequências da variação da disponiblidade de alimento na condição corporal e na actividade reprodutora foram investigadas nas duas espécies mais abundantes: em Artibeus planirostris a condição corporal decresceu quando os frutos eram mais escassos; a actividade de alimentação e a actividade reprodutora em Carollia perspicillata e A. planirostris estiveram positivamente correlacionadas com a disponibilidade de frutos. Os resultados sugerem que existe uma sazonalidade nos recursos que é suficientemente marcada para afectar os morcegos frugívoros, forçando-os mesmo a fazer importantes ajustes eco-fisiológicos. A energia disponível nos ecossistemas é reconhecida como sendo um dos factores primordiais na determinação dos padrões de diversidade das espécies. Contudo, enquanto alguns autores consideram que é a energia directamente disponível nos ecossistemas que limita essa riqueza, outros sugerem que é a transformação dessa energia em recursos, i.e., a produtividade, que explica as variações nos padrões de riqueza. No capítulo 5 procurou-se determinar qual das duas versões – energia directa ou produtividade – explica melhor os padrões de riqueza de morcegos frugívoros das florestas da bacia Amazónica. Para tal compilaram-se os dados de 22 inventários de morcegos na região e foram seleccionadas quer variáveis climáticas, quer variáveis associadas à produtividade como potenciais preditoras dos padrões de riqueza de morcegos frugívoros. Através de regressões stepwise múltiplas determinou-se que é o valor máximo anual do índice de vegetação de diferença normalizada, uma variável associada à produtividade, que melhor explica a variação da riqueza de morcegos frugívoros nas florestas Amazónicas. Regiões mais produtivas estão associadas a regiões com maior biomassa e diversidade de plantas, permitindo quer a existência de populações com maior número de efectivos – o que reduz o risco de extinção –, quer a coexistência de um maior número de espécies através da disponibilização de mais nichos ecológicos para os morcegos. A teoria de conservação do nicho procura explicar como a ecologia e o clima actuam sobre os processos evolutivos e biogeográficos, baseando-se na hipótese de que a maioria das componentes do nicho fundamental são conservadas ao longo da história evolutiva das espécies. No capítulo 6, à luz da história conhecida da especiação e dispersão das famílias extantes de morcegos que ocorrem no continente americano, procurou-se testar algumas predições ao abrigo desta teoria. Testou-se se, em média, a riqueza de morcegos e a riqueza de taxa evolutivamente basais são maiores em regiões cujas condições ambientais são mais próximas daquelas que caracterizaram o nicho ancestral do grupo. Em seguida, comparou-se a correlação espacial entre a riqueza total e a riqueza dos taxa basais e derivados, já que, se a conservação do nicho determina o padrão latitudinal da riqueza, então este padrão deveria ser determinado pela distribuição dos taxa mais basais. Para tal, utilizaram-se mapas de distribuição de 305 espécies de morcegos que ocorrem no continente americano; a idade evolutiva foi calculada contando o número de nodos que separa uma espécie da raiz de uma filogenia molecular disponível na literatura e que engloba uma percentagem muito significativa das espécies de mamíferos extantes. Os padrões de riqueza e de idade descritos foram modelados com base em modelos aditivos generalizados. Tal como ocorre em muitos outros taxa, a riqueza de espécies de morcegos aumenta dos pólos para o equador, embora numa família, Vespertilionidae, o pico da riqueza se encontre na região temperada. Contudo, a teoria de conservação do nicho apenas explica parcialmente os padrões encontrados para a idade dos taxa, sendo necessária a inclusão de outros factores explicativos, tais como diferenças latitudinais na taxa de evolução molecular, competição, ou a existência de mais oportunidades ecológicas nos trópicos. A informação recolhida para esta dissertação permitiu conhecer melhor os mecanismos que regulam os padrões de diversidade e abundância de morcegos a diferentes escalas e determinar as implicações para a conservação resultantes deste conhecimento. Alguns dos resultados e conclusões poderão ser extrapolados para outros grupos animais.Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) (SFRH/BD/19620/2004); Research project POCTI/BIA - BDE/60710/200

In vitro germination of four herbaceous species endemic to the Azores archipelago

Current projects aimed at the conservation of endemic species and restorations of native habitats require information about seed viability, held in a germplasm bank, and ex situ seed and plant production. In this study, we investigated: a) the viability of Spergularia azorica Lebel seeds after 18 years of storage, and the ability of the developed plants to produce viable seeds in ex situ conditions; b) the viability of Leontodon filii (Hochst. ex Seub.) Paiva & Ormonde seeds after seven years of storage; c) the germination characteristics of in situ harvested seeds of Luzula purpureo-splendens Seub.; and d) the feasibility of harvesting seeds from transplanted flowering Bellis azorica Hochst. plants to initiate in vitro cultures on Murashige and Skoog (MS) medium. For each of these four species, we estimated the percentage of germination, the number of days for radicle emergence, and the mean time to germination in different experimental conditions. The best germination percentages obtained were: a) 81.6 % for Spergularia azorica 18 year-old seeds and 97 % for the next generation of ex situ-produced seeds; b) 91% for Leontodon filii after seven years’ storage; c) 73% for in situ harvested seeds of Luzula purpureo-splendens; and d) 81% for Bellis azorica ex situ-produced seeds. Also, in vitro cultures of Bellis azorica were initiated on MS medium

Aerial insectivorous bats in the Brazilian-Uruguayan savanna: Modelling the occupancy through acoustic detection

The Pampa is the least protected and one of the least sampled for bats among the Brazilian domains. This leads to significant Linnean and Wallacean shortfalls for bats in the Brazilian-Uruguayan savanna ecoregion. Here, we aimed to model the occupancy of aerial insectivorous bats in response to landscape structure at different scales, considering the influence of microclimate on bat detection. We acoustically monitored 68 locations during the spring and summer of 2019/2020, gathering data on temperature and humidity associated with each acoustic record using data loggers. We detected at least 11 species of the Molossidae and the Vespertilionidae families, of which 9 were used in the model. The response to landscape structure was species-specific: the occupancy probability of Eptesicus brasiliensis and Molossus cf. currentium increased with landscape connectivity at the 500 m scale while Eptesicus furinalis and Histiotus cf. velatus were negatively affected by landscape connectivity at the 5.0 km scale. Molossus occupancy probability responded negatively to landscape heterogeneity at the 3.0 km scale, while Promops centralis responded positively to landscape heterogeneity at the 5.0 km scale. Molossus rufus responded negatively to native vegetation cover and positively to landscape heterogeneity at the 5.0 km scale. Myotis albescens and Molossops temminckii did not respond significantly to any of the evaluated landscape metrics. Our results show that different bat species perceive the landscape differently, regardless of the guild of use of space – edge- or open-space forager. Our estimate of projected occupancy for the areas contiguous to those sampled ranged from 0.45 to 0.70 for the whole of the bat taxa, suggesting that the landscape, particularly where it still maintains its native elements, is reasonably favourable to aerial insectivores

A QA system for learning python

This article proposes a Question Answering System that can automatically answer to questions presented in a natural language about the Python programming language. A system of this kind aims at the interaction with a human. Since it is natural for a human to communicate in a natural language, such as Portuguese or English, there is a need for systems that can respond to the user in the same language. When restricted to a closed or specific knowledge domain, these systems can offer satisfiable answers to the posed questions. So, it is expected that the proposed QA System can present reasonable answers to questions about Python. After surveying this emergent working area, that is growing every day, we will present the design and implementation of a Python QA system in order to prove that it is possible to adopt a systematic approach to construct this kind of systems.This work has been supported by COMPETE: POCI-01-0145-FEDER-007043 and FCT – Fundação para a Ciência e Tecnologia within the Project Scope: UID/CEC/00319/2013.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

PFTL: a systematic approach for describing filesystem tree processors

Today, most developers prefer to store information in databases. But plain filesystems were used for years, and are still used, to store information, commonly in files of heterogeneous formats that are organized in directory trees. This approach is a very flexible and natural way to create hierarchical organized structures of documents. We can devise a formal notation to describe a filesystem tree structure, similar to a grammar, assuming that filenames can be considered terminal symbols, and directory names non-terminal symbols. This specification would allow to derive correct language sentences (combination of terminal symbols) and to associate semantic actions, that can produce arbitrary side effects, to each valid sentence, just as we do in common parser generation tools. These specifications can be used to systematically process files in directory trees, and the final result depends on the semantic actions associated with each production rule. In this paper we revamped an old idea of using a domain specific language to implement these specifications similar to context free grammars. And introduce some examples of applications that can be built using this approach

PFTL: a systematic approach for describing filesystem tree processors

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Conclave: Writing programs to understand programs

Software maintainers are often challenged with source code changes to improve software systems, or eliminate defects, in unfamiliar programs. To undertake these tasks a sufficient understanding of the system, or at least a small part of it, is required. One of the most time consuming tasks of this process is locating which parts of the code are responsible for some key functionality or feature. This paper introduces Conclave, an environment for software analysis, that enhances program comprehension activities. Programmers use natural languages to describe and discuss the problem domain, programming languages to write source code, and markup languages to have programs talking with other programs, and so this system has to cope with this heterogeneity of dialects, and provide tools in all these areas to effectively contribute to the understanding process. The source code, the problem domain, and the side effects of running the program are represented in the system using ontologies. A combination of tools (specialized in different kinds of languages) create mappings between the different domains. Conclave provides facilities for feature location, code search, and views of the software that ease the process of understanding the code, devising changes. The underlying feature location technique explores natural language terms used in programs (e.g. function and variable names); using textual analysis and a collection of Natural Language Processing techniques, computes synonymous sets of terms. These sets are used to score relatedness between program elements, and search queries or problem domain concepts, producing sorted ranks of program elements that address the search criteria, or concepts respectively. © Nuno Ramos Carvalho, José João Almeida, Maria João Varanda Pereira, and Pedro Rangel Henriques.(undefined)info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Acupuncture effect on reaction-time changes in Parkinson’s disease patients—Case study series

Parkinson’s Disease (PD) is a progressive neurodegenerative condition associated with deficit in reaction time which can lead to falls, resulting in limited independence, diminished quality of life, heightened rates of institutionalization and increased healthcare costs. We aimed to examine the effects of an acupuncture protocol in motor time response after an auditory stimulus. Methods: This study employed a case series design. Reaction time to exposed rhythmic and random auditory stimuli outcomes were evaluated at six different moments over a month-long acupuncture treatment protocol using the MP 36 system from Biopac Systems. Results: We observed a tendency to have more pronounced improvements in the time response in the more affected side of the body compared with the contralateral one. Patients tended to show better values of response to random auditory stimuli compared to rhythmic auditory ones. We also observed a tendency to obtain better results when considering the accumulative effects of the acupuncture protocol. Conclusions: Our findings indicated a possible role of reaction time as a sensitive and useful tool for motor function assessment in PD patients. Also, from our results, we concluded that the acupuncture protocol used may lead to an improvement in efficacy of motor response after aleatory and rhythmic stimulus; we also found a tendency for a higher efficacy of acupuncture in random stimuli responses in the first stages of the disease. However, further in-depth research, including a statistical evaluation with a larger participant pool, is necessary to validate and confirm these promising results.info:eu-repo/semantics/publishedVersio