BJT Cerrado Freshwater Fishes Abstract

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Postdoctoral Research Abstract

Project Title: Comparative Phylogeography and Phylogenetic Structure of Freshwater Fish Communities of the Cerrado

ABSTRACT:

The greatest diversity of freshwater fishes worldwide (~4600/13,000 species, or ~35% of all freshwater fishes) is concentrated in the rivers and lakes of the South American Neotropics. Given the exceptional diversity as well as increasing human threats to its native biotas, the Neotropical region has thus become a priority area for biodiversity research and conservation efforts. Within the Neotropical fish assemblage, freshwater fishes of the Cerrado Biome are well known as highly diversified and endemic. Today, organisms of the Cerrado, including freshwater fishes, face many environmental challenges, including major human impacts. The fishes of the Cerrado provide an excellent example of “Linnean” and “Wallacean” shortfalls in systematics and taxonomy, due to incomplete knowledge of species and their distributions, respectively. These deficiencies could be corrected with intense and careful fieldwork and studies of morphology, molecules, and ecology aimed at accomplishing the goal of formalizing and describing new species in a robust taxonomic framework. Currently, the integration of different data provided by complementary disciplines including phylogeography, morphology, and ecology is providing a “Renaissance” in integrative taxonomy and improving the discovery, confidence, and stability of the taxonomy of species. This integration is very important because it provides good alpha-documentation of taxonomic diversity, which is critically necessary for supporting conservation programs; and, clearly, such integrative approaches are needed in the study of Cerrado fishes.

            By providing a historical perspective on diversification merging spatial, temporal, and environmental data, phylogeography is especially useful for studying the effects of historical versus ecological processes on diversification—a key question in ecology and evolution. In spite of this, the patterns and processes that generate and maintain Neotropical fish diversity, as well as the biodiversity of the Cerrado biome, are little known. In fact, the recent thesis of Aquino (2013) and the RPBCerrado3 aquatic biota project of Dr. Francisco Langeani Neto are the only recent projects that have sought to understand the composition of the communities of several drainage basins of the Cerrado. Therefore, the objective of the present project is to expand and complement previous studies to provide a perspective on the evolution of the communities of freshwater fishes of the headwater rivers of the Cerrado integrating phylogeography and phylogenetic community ecology. Through the integration of phylogeography and morphological analyses, we will also strengthen the descriptions and in consequence the taxonomy of species of fishes in the region.

            The results of the present BJT (Young Talent Fellow) Work Plan will be integrated with the results from other laboratories that participate in the larger RPBCerrado project coordinated by Dr. Guarino Colli, whose primary goals are to improve the understanding and biotic inventory of the Cerrado including the processes that generate and sustain regional biodiversity, and the improvement of the conservation of the biotas of the Cerrado. 

            The main goals to be met in this project include: (1) testing phylogeographic hypotheses based on comparative genealogical, spatial and temporal congruence (comparative phylogeography); (2) analyzing the phylogenetic structure and diversity of Cerrado freshwater fish communities of the Planalto Central, in and around the DF; (3) where needed, to aid producing species descriptions based on integrative taxonomy, including the use of molecular data to identify cryptic lineages and use of data from geometric morphometrics and meristics to characterize species differences; (4) qualification of human resources in different levels of evolutionary studies, including training one postdoctoral researcher and 1-3 undergraduate fellows; and 5) dissemination of results through peer-reviewed publications, participation in scientific meetings, and publicizing results to the general public, the scientific community, and governmental institutions responsible for making conservation decisions.

 References:

Aquino PDU (2013). Peixes de Riacho do Brasil Central: Biogeografia, Ecologia e Conservação. Universidade de Brasília, Brasília, Brazil. [PhD dissertation].

 

 

Resumo de Pesquisa Pós-Doutoral

Titulo do Projeto: Filogeografia Comparada e Estrutura Filogenética em Taxocenoses de Peixes de Riachos do Cerrado

RESUMO:

A maior diversidade dos peixes de água doce no mundo (~4.600/13.000 espécies ou ~35% dos peixes de água doce) está concentrada nos rios e lagos da Região Neotropical da América do Sul. Tendo em conta essa diversidade excepcional, bem como o aumento das ameaças humanas aos biomas nativos/biotas, a região Neotropical tornou-se uma área prioritária de pesquisa em biodiversidade e esforços de conservação. Com relação às taxocenoses de peixes Neotropicais, os peixes do Bioma Cerrado são reconhecidos como altamente diversificados e endêmicos. Hoje, organismos do Cerrado, incluindo peixes de água doce, enfrentam muitos desafios ambientais, incluindo grandes impactos humanos. Os peixes do Cerrado proporcionam um excelente exemplo de deficiências “Lineanas” e “Wallaceanas”, o que significa conhecimento incompleto, respectivamente, das espécies e a suas distribuições. Essas deficiências podem ser corrigidas por um intenso e cuidadoso trabalho de campo, seguido por estudos morfológicos, moleculares e ecológicos para lograr a formalização de espécies dentro de uma robusta abordagem taxonômica. Atualmente, a integração de dados diferentes provenientes de disciplinas complementares incluindo filogeografia, morfologia, e ecologia é fornecer um ‘renascimento’ na taxonomia integrativa, e melhorar o reconhecimento, confiança e a estabilidade da taxonomia das espécies. Uma tal integração é muito importante, porque proporciona uma boa alfa-documentação da diversidade taxonômica, criticamente necessária para apoiar programas de conservação; e, claro, essas abordagens integradoras são necessários no estudo dos peixes do Cerrado.

Porque ele fornece uma perspectiva histórica sobre diversificação, integrando informação espacial-temporal com dados ambientais, a filogeografia é especialmente útil para o estudo dos efeitos de processos históricos versus processos ecológicos na diversificação – uma questão-chave na área de ecologia e evolução. Apesar disso, os padrões e processos que geram e mantém a diversidade das peixes Neotropicais, assim como a biodiversidade da Bioma Cerrado, são pouco conhecidos. De fato, a recente tese de Aquino (2013) e o projeto RPBCerrado3 biota aquática de Dr. Francisco Langeani Neto são projetos que recentemente têm procurado compreender a composição da comunidade de várias bacias de drenagem no Cerrado. Portanto, o objetivo do presente projeto é ampliar e complementar os estudos anteriores para fornecer uma perspectiva molecular sobre a evolução das comunidades de peixes de água doce dos riachos de cabeceiras do Cerrado, integrando a filogeografia e ecologia das comunidades filogenética. Também a integração da filogeografia e da morfologia vão fortalecer as descrições e em conseqüência a taxonomia das espécies de peixes da região.

            Os resultados da presente proposta de Plano de Trabalho BJT serão integrados com os resultados de outros laboratórios que participam do projeto maior RPBCerrado (coordenado por Dr. Guarino Colli), cujo objetivo primordial é o de melhorar a compreensão do inventário biótico do Cerrado, incluindo dos processos que geram e sustentam a diversidade da região, e a melhoria da conservação das biotas do Cerrado. O grupos de pesquisa colaboradores já vêm realizando pesquisas diversas em Taxonomia e Sistemática do peixes do Cerrado no âmbito de outros projetos financiados em andamento. No entanto este grupo carece de um profissional capaz de integrar estudos moleculares de diversificação baseados em abordagens de filogeografia comparada e análises filogenéticas de ecologia e também capaz de usar as técnicas de morfometria geométrica em taxonomia integrativa. O jovem pesquisador Dr. Justin C. Bagley possui destacada produção científica sobre a diversificação da biota Neotropical, temperado e subtropical, e ele também possui capacidades analíticas de última geração no campo da biologia evolutiva e filogeografia necessárias para o desenvolvimento deste projeto. Tais características o capacitam para executar com excelência os objetivos desse projeto de pesquisa e lograr um grande avanço no conhecimento da biota do cerrado, assim como também para a geração de recursos humanos qualificados em o estudo de biodiversidade Brasileira.

Entre as principais metas a serem cumpridas e respectivos indicadores de desempenho destacamos: (1) teste de hipóteses filogeográficas e congruência genealógica, espacial e temporal (filogeografia comparada) (indicadores: quatro artigos publicados, três em revistas científicas específicas da ictiologia e um em revistas científicas de biologia evolutiva com alto fator de impacto); (2) analisar a estrutura e diversidade filogenética de comunidades de peixes do Cerrado (indicadores: artigo publicado em uma revista cientifica de biologia evolutiva de alto impacto); (3) descrição de espécie com base na taxonomia integrativa, incluindo uso de dados moleculares para identificar linhagens crípticas e uso de dados de morfometria geométrica para caracterizar as diferenças entre espécies (indicadores: artigos de descrição de espécies e atualização de bases de dados de riqueza de espécies Brasileira e Sul-Americana); e (4) qualificação de recursos humanos em diferentes níveis em estudos evolutivos (indicadores: orientação de bolsista de IC, alunos de mestrado e doutorado e cursos de formação) e divulgação do resultados (participação em congressos, divulgação ao público geral, à comunidade científica e às instituições governamentais responsáveis por tomar decisões de conservação).

 Referencias:

Aquino PDU (2013). Peixes de Riacho do Brasil Central: Biogeografia, Ecologia e Conservação. Universidade de Brasília, Brasília, Brazil. [PhD dissertation].

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