Species are exposed to natural climate change throughout their evolutionary history. However, anomalous global warming and resulting variations in rainfall patterns affect survival, alter the distribution of organisms and the network of species interactions. The aim of this thesis was to find larger-scale (basin and biome level) patterns for the possible effects of climate change on the distribution of South American freshwater ostracods through ensemble analysis of several species-distribution modelling algorithms. Here, climate change was based on two assumptions of increasing carbon emissions, the moderate-optimistic (RCP 4.5) and pessimistic (RCP 8.5) scenarios of four climate models (AOGCMs), from 2050 and 2080. In the first approach, projections of changes in ostracod species richness and composition were presented, and conservation status of 61 species from 13 river basins in the Southern Cone. In the second approach, the geographical pattern of a symbiotic interspecific interaction of commensalism type was evaluated through the climatic suitability of Elpidium (Ostracoda) and tank bromeliads of the Atlantic Forest, and the availability of habitat for Elpidium (presence of tank bromeliads) in the future. For both approaches, climate change directly influenced the decrease in future distribution areas of ostracods. The results of the first approach showed a decrease in ostracod richness in the Southern Cone basins of South America, and different species compositions in 2050 and 2080, in both the moderate-optimistic and pessimistic scenarios. The decrease in the ranges of ostracods will change the conservation status of several species to “potentially threatened”. Elpidium ranges will be more limited in the future, and there will be less habitat availability, i.e. fewer tank bromeliad species for interaction. In general, precipitation and temperature regimes are synchronized with phenological life-history events of the species, which determine the direction of dispersal to the environmental set of optimal survival conditions in the future. Our results contribute to the inclusion of ostracods (and other invertebrates) in conservation plans for their habitats on larger geographical scales. | Espécies estão expostas às mudanças climáticas naturais ao longo de sua história evolutiva, entretanto o aquecimento global anômalo e as variações resultantes nos padrões pluviométricos afetam a sobrevivência, alteram a distribuição dos organismos e a rede de interações das espécies. O objetivo desta tese foi encontrar padrões em maior escala (nível de bacia e bioma) dos possíveis efeitos da mudança climática sobre a distribuição de ostrácodes de água doce da América do Sul, através de análise conjunta de diversos algoritmos de modelagem de distribuição de espécies. A mudança climática foi baseada em duas hipóteses de aumento das emissões de carbono, os cenários moderado-otimista (RCP 4.5) e pessimista (RCP 8.5) de quatro modelos climáticos (AOGCMs) de 2050 e 2080. Na primeira abordagem foram apresentadas projeções de mudanças na riqueza e composição de espécies de ostrácodes e status de conservação de 61 espécies de treze bacias hidrográficas no Cone Sul. Na segunda abordagem foi avaliado o padrão geográfico de uma interação interespecífica simbiótica do tipo comensalismo através da adequabilidade climática de Elpidium (Ostracoda) e bromélias tanque da Mata Atlântica, além da disponibilidade de habitat para o Elpidium (presença de bromélias tanque) no futuro. Para ambas as abordagens, a mudança climática influenciou diretamente a diminuição das áreas de distribuição dos ostrácodes no futuro. Os resultados da primeira abordagem mostraram uma diminuição da riqueza de ostrácodes nas bacias do Cone Sul da América do Sul, e diferentes composições de espécies em 2050 e 2080, em ambos os cenários moderado-otimista e pessimista. A diminuição nas áreas de distribuição de ostrácodes alterará o status de conservação de diversas espécies para potencialmente ameaçadas. As áreas de ocorrência de Elpidium serão mais limitadas em tempos futuros e haverá menor disponibilidade de habitat, ou seja, menos espécies de bromélias tanque para interação. Em geral, os regimes de precipitação e temperatura são sincronizados com eventos fenológicos de história de vida das espécies, os quais determinam a direção da dispersão para o conjunto ambiental das condições ideais de sobrevivência no futuro. Os resultados contribuem como subsídio para incluir ostrácodes (e outros invertebrados) em planos de conservação de seus habitats em escalas geográficas mais amplas. | PhD

O impacto de uma possível mudança climática sobre a água disponível em agroecossistemas é um assunto de interesse no planejamento do agronegócio. O objetivo deste estudo foi simular o impacto da mudança climática sobre o balanço de água no solo em agroecossistemas de trigo, soja e milho em Santa Maria, RS. Foram criados cenários meteorológicos dobrando-se a quantidade de CO2 com diferentes aumentos de temperatura do ar com e sem aumento de precipitação pluvial. A água disponível no solo foi representada pela fração de água transpirável no solo pelas plantas (FATS) e calculada com modelos matemáticos disponíveis na literatura. Os resultados mostraram que o aumento de temperatura diminui a FATS e esta diminuição é mais preocupante nas culturas de verão (soja e milho) do que na cultura do trigo.

The pollution from anthropic activities has produced a pronounced alteration in both terrestrial and aquatic ecosystems. However, because of the position that they occupy in the landscape, limnic environments are susceptible to receive large amounts of pollutants, such as pesticides. This factors combined with the low capability of dilution enhance the harmful effects of toxic substances to the organisms within this habitat. Moreover, the increasing temperature, consequence of global climatic changes, also has a direct and indirect influence on ecological studies, once it affects especially ectothermic organisms which live within continental water bodies. The decrease of water’s oxygen, generally associated with a higher temperature, for example, is responsible for the lower quality of some aquatics habitats, threatening more sensitive organisms. The pollution and variations of temperature have restricted the habitat of many species of crustaceans of the genus Aegla to water springs since they prefer clean and well-oxygenated waters. These variables have influenced the metabolism and behavior of Aegla and might modify its oxidative state and consequently the survival of this species in case of environment alteration. In this way, the aim of this study was to assess the effects of temperature variation, water quality and the oxygen concentration under behavioral and oxidative stress parameters (using biomarkers) on gills, hepatopancreas and muscles of Aegla longirostri. Thus, animals were exposed to 18ºC, 21°C, 24°C and 26ºC for 48 hours under laboratory conditions; analysis of behavior’s feedback, lethality and antioxidant defense system were made. Beyond, we verified the alterations in the antioxidant system induced by moderated (2.5 ppm OD) and severe (1.5 ppm OD) hypoxia and different qualities of water (Anthropized and natural) and also the behavioral responses and lethality. The increase of temperature has affected significantly not just the behavioral response, but also the levels of almost all the antioxidants tested in different tissues. We have demonstrated that the variation of temperature, even in a short-term experiment, can induce an alteration of behavior both on activity and reaction’s time of the crustaceans. The antioxidant activity in animals exposed to moderate and severe hypoxia have increased in relation to those who had constant oxygenation. These results demonstrate that the animals need well-oxygenated waters to survive, and a lower oxygenation affected their antioxidant system and consequently the survival, which could have an impact on populations of A. longirostri. Worst quality waters have the potential of changing the behavior, by decreasing activity at night, which could compromise foraging behavior, for example. It is evident, by the increase in activity and level of most biomarkers evaluated, that these animals are sensitive to the presence of pesticides even in very small quantities. | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | A poluição consequente de atividades antrópicas tem causado alteração dos ecossistemas terrestres e aquáticos. Porém, devido a posição que ocupam na paisagem, ambientes límnicos estão propensos a receber grandes cargas de poluentes, como por exemplo pesticidas. Isto, aliado a menor capacidade de diluição, potencializa os efeitos nocivos de substâncias tóxicas aos organismos que ali habitam. Além disso, a temperatura em ascendência, reflexo da alteração climática global, também exerce influência direta e indireta em estudos ecológicos, uma vez que afeta especialmente organismos ectotérmicos que vivem em corpos d’água continentais. A diminuição de oxigênio na água, geralmente associada à temperatura mais alta, por exemplo, é responsável pela baixa qualidade de alguns habitats aquáticos, ameaçando organismos mais sensíveis. A poluição e variações na temperatura têm restringido o hábitat de muitas espécies de crustáceos do gênero Aegla às nascentes, visto que possuem preferência por água límpida e bem oxigenada. Estas variáveis influenciam o metabolismo e o comportamento de Aegla, podendo alterar o estado oxidativo e consequentemente a sobrevivência desta espécie caso seu ambiente seja alterado. Desta forma, avaliaram-se os efeitos da variação de temperatura, da qualidade da água e da concentração de oxigênio sob parâmetros comportamentais e de estresse oxidativo (através de biomarcadores) em brânquias, hepatopâncreas e músculo de Aegla longirostri. Os animais foram expostos, em condições laboratoriais, a temperaturas de 18ºC, 21°C, 24°C e 26ºC durante 48 horas; foram analisadas as respostas comportamentais, letalidade e o sistema de defesa antioxidante no crustáceo de água doce A. longirostri. Além disso, verificamos as alterações no sistema antioxidante induzidas por hipóxia moderada (2,5 ppm OD) e grave (1,5 ppm OD) e em águas de diferentes qualidades (antropizadas e naturais) e também as respostas comportamentais e a letalidade. O aumento da temperatura afetou significativamente não só a resposta comportamental, mas também os níveis de quase todos os antioxidantes testados em A. longirostri em diferentes tecidos. Nós demonstramos que a variação na temperatura, mesmo em um experimento a curto prazo, é capaz de induzir uma alteração no comportamento de atividade e no tempo de reação dos crustáceos. A atividade antioxidante em animais expostos à hipóxia moderada e grave aumentou em relação àqueles com oxigenação constante. Esses resultados demonstram que esses animais realmente exigem águas bem oxigenadas para sobreviver e que uma menor oxigenação afetaria o seu sistema antioxidante e consequentemente a sua sobrevivência, podendo assim impactar as populações de A. longirostri. Águas antropizadas têm o potencial de alterar o comportamento desses eglídeos, diminuindo sua atividade durante à noite, podendo comprometer o seu comportamento de forrageio, por exemplo. Além disso, fica evidente, através do aumento da atividade e do nível da maioria dos biomarcadores avaliados, que esses animais são sensíveis à presença de pesticidas mesmo que estes estejam presentes em quantidades muito pequenas.