Estratégias de defesa em opiliões e outros artrópodes: uma abordagem integrada utilizando química, coloração e ecologia visual
| Ano de defesa: | 2025 |
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| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Tese |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
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| Instituição de defesa: |
Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
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| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
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| País: |
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/41/41133/tde-12062025-144817/ |
Resumo: | Integrando estudos sobre interações predador-presa em opiliões, esta tese explora a complexidade das estratégias defensivas moldadas por pressões ecológicas e evolutivas. Opiliões empregam uma diversidade de defesas (capítulo 1), incluindo secreções químicas, defesas morfológicas, coloração conspícua ou críptica, autotomia, agregação, tanatose, bobbing, vibrações e produção de sons. Essas defesas podem variar em eficácia dependendo do tipo de predador, das condições ambientais e das modalidades sensoriais envolvidas na detecção do predador. Embora as defesas químicas estejam entre as mais estudadas, tanto em opiliões quanto em outros artrópodes, pesquisas anteriores frequentemente negligenciaram o papel das propriedades físico-químicas na determinação de sua eficácia. No capítulo 2, empregamos uma meta-análise para avaliar a influência da lipofilicidade e volatilidade nas defesas químicas de artrópodes em geral, mostrando que substâncias com pontos de ebulição mais baixos (ou seja, maior volatilidade) eram mais eficazes. No entanto, compostos extremamente voláteis estavam ausentes, sugerindo uma faixa ótima de volatilidade para a dissuasão. Examinando a família Gonyleptidae (capítulo 3), um grupo de opiliões com defesas químicas bem documentadas, este estudo testou se compostos mais voláteis estavam associados a uma maior conspicuidade. Contrariamente às expectativas, não foi encontrada uma correlação direta entre a volatilidade das defesas químicas e a coloração entre as espécies dessa família. Em vez disso, o horário de atividade e o tipo de substrato surgiram como fatores-chave influenciando os padrões de coloração. Espécies que habitam a vegetação eram mais conspícuas e exibiam maior diversidade de cores do que aquelas encontradas na serapilheira, provavelmente devido às diferenças na disponibilidade de luz e heterogeneidade do habitat. Espécies noturnas também tendiam a ser mais conspícuas do que aquelas com atividade mista, embora esse padrão pareça estar relacionado ao uso do substrato. Também investigamos o papel da visão dos predadores na evolução dessas características, simulando como as aves percebem a coloração dos opiliões em diferentes distâncias. Os resultados sugeriram que, embora a distância de visualização tivesse algum efeito, as diferenças na conspicuidade permaneceram mínimas, reforçando a ideia de que outros fatores ecológicos e comportamentais impulsionam a evolução da coloração. Para examinar mais a fundo a detectabilidade e o risco de predação, utilizamos um jogo de ciência cidadã para avaliar como os contrastes cromáticos e acromáticos influenciam a detecção de opiliões (capítulo 4). Opiliões com alto contraste cromático e de luminância foram detectados mais rapidamente, principalmente aqueles na vegetação, sugerindo que a heterogeneidade do fundo desempenha um papel em sua visibilidade. No entanto, não houve correlação significativa entre defesas químicas e detectabilidade. Esses resultados destacam a complexa interação entre fatores químicos, visuais e ecológicos na evolução de adaptações antipredação em opiliões, enfatizando que nenhuma única força seletiva dita a evolução dessas características. Em vez disso, uma combinação de comportamento do predador, condições ambientais e fatores específicos das presas determina a eficácia de diferentes estratégias defensivas. Por fim, o capítulo 5 é um manuscrito voltado para a compreensão pública da ciência. Escrito para leigos e em português, apresentamos casos de como as cores ajudam aranhas a evitar a predação, obter presas e parceiros sexuais. |
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Estratégias de defesa em opiliões e outros artrópodes: uma abordagem integrada utilizando química, coloração e ecologia visualDefense strategies in harvesters and other arthropods: an integrated approach using chemistry, coloration and visual ecologyanimal behaviorarachnidsaracnídeoschemical ecologycomportamento animalecologia químicaecologia visualinteração presa-predadorpredator-prey interactionvisual ecologyIntegrando estudos sobre interações predador-presa em opiliões, esta tese explora a complexidade das estratégias defensivas moldadas por pressões ecológicas e evolutivas. Opiliões empregam uma diversidade de defesas (capítulo 1), incluindo secreções químicas, defesas morfológicas, coloração conspícua ou críptica, autotomia, agregação, tanatose, bobbing, vibrações e produção de sons. Essas defesas podem variar em eficácia dependendo do tipo de predador, das condições ambientais e das modalidades sensoriais envolvidas na detecção do predador. Embora as defesas químicas estejam entre as mais estudadas, tanto em opiliões quanto em outros artrópodes, pesquisas anteriores frequentemente negligenciaram o papel das propriedades físico-químicas na determinação de sua eficácia. No capítulo 2, empregamos uma meta-análise para avaliar a influência da lipofilicidade e volatilidade nas defesas químicas de artrópodes em geral, mostrando que substâncias com pontos de ebulição mais baixos (ou seja, maior volatilidade) eram mais eficazes. No entanto, compostos extremamente voláteis estavam ausentes, sugerindo uma faixa ótima de volatilidade para a dissuasão. Examinando a família Gonyleptidae (capítulo 3), um grupo de opiliões com defesas químicas bem documentadas, este estudo testou se compostos mais voláteis estavam associados a uma maior conspicuidade. Contrariamente às expectativas, não foi encontrada uma correlação direta entre a volatilidade das defesas químicas e a coloração entre as espécies dessa família. Em vez disso, o horário de atividade e o tipo de substrato surgiram como fatores-chave influenciando os padrões de coloração. Espécies que habitam a vegetação eram mais conspícuas e exibiam maior diversidade de cores do que aquelas encontradas na serapilheira, provavelmente devido às diferenças na disponibilidade de luz e heterogeneidade do habitat. Espécies noturnas também tendiam a ser mais conspícuas do que aquelas com atividade mista, embora esse padrão pareça estar relacionado ao uso do substrato. Também investigamos o papel da visão dos predadores na evolução dessas características, simulando como as aves percebem a coloração dos opiliões em diferentes distâncias. Os resultados sugeriram que, embora a distância de visualização tivesse algum efeito, as diferenças na conspicuidade permaneceram mínimas, reforçando a ideia de que outros fatores ecológicos e comportamentais impulsionam a evolução da coloração. Para examinar mais a fundo a detectabilidade e o risco de predação, utilizamos um jogo de ciência cidadã para avaliar como os contrastes cromáticos e acromáticos influenciam a detecção de opiliões (capítulo 4). Opiliões com alto contraste cromático e de luminância foram detectados mais rapidamente, principalmente aqueles na vegetação, sugerindo que a heterogeneidade do fundo desempenha um papel em sua visibilidade. No entanto, não houve correlação significativa entre defesas químicas e detectabilidade. Esses resultados destacam a complexa interação entre fatores químicos, visuais e ecológicos na evolução de adaptações antipredação em opiliões, enfatizando que nenhuma única força seletiva dita a evolução dessas características. Em vez disso, uma combinação de comportamento do predador, condições ambientais e fatores específicos das presas determina a eficácia de diferentes estratégias defensivas. Por fim, o capítulo 5 é um manuscrito voltado para a compreensão pública da ciência. Escrito para leigos e em português, apresentamos casos de como as cores ajudam aranhas a evitar a predação, obter presas e parceiros sexuais.Integrating studies on predator-prey interactions in harvesters, this thesis explores the complexity of defensive strategies shaped by ecological and evolutionary pressures. Harvesters employ a diverse range of defenses (chapter 1), including chemical secretions, morphological defenses, conspicuous or cryptic coloration, autotomy, aggregation, freezing behavior, bobbing, body vibrations, and sound production. These defenses might vary in effectiveness depending on the type of predator, environmental conditions, and the sensory modalities involved in predator detection. While chemical defenses are among the most studied, in harvesters and other arthropods, previous research often overlooked the role of physicochemical properties in determining their effectiveness. In chapter 2, we employed a meta-analysis to assess the influence of lipophilicity and volatility on chemical defenses of arthropods in general, finding that substances with lower boiling points (i.e., higher volatility) were more effective. However, extremely volatile compounds were absent, suggesting an optimal range of volatility for deterrence. Examining Gonyleptidae (chapter 3), a family of harvesters with well-documented chemical defenses, this study tested whether more volatile compounds were associated with greater conspicuousness. Contrary to expectations, no direct correlation between chemical defense volatility and coloration was found across species of this family. Instead, diel activity and substrate type emerged as key factors influencing coloration patterns. Species inhabiting vegetation were more conspicuous and exhibited greater color diversity than those in leaf litter, likely due to differences in light availability and habitat heterogeneity. Nocturnal species also tended to be more conspicuous than those with mixed diel activity, though this pattern seems to be tied to their substrate use. The role of predator vision in shaping these traits was further investigated simulating avian perception of harvester coloration at different viewing distances. The results suggested that although viewing distance had some effect, the differences in conspicuousness remained minimal, reinforcing the idea that other ecological and behavioral factors drive color evolution. To further examine detectability and predation risk, we used a citizen science game to evaluate how chromatic and achromatic contrasts influenced harvester detection (chapter 4). Harvesters with high chromatic and luminance contrasts were detected more quickly, particularly those in vegetation, suggesting that background heterogeneity plays a role in their visibility. However, there was no significant correlation between chemical defenses and detectability. These findings highlight the complex interplay between chemical, visual, and ecological factors in the evolution of antipredator adaptations in harvesters, emphasizing that no single selective force dictates the evolution of these traits. Instead, a combination of predator behavior, environmental conditions, and prey-specific factors determines the effectiveness of different defensive strategies. Finally, chapter 5 is a manuscript that aims the public understanding of science. Written for lay people and in Portuguese, we present cases of how colors help spiders to avoid predation, get prey and sexual partners.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPGawryszewski, Felipe MalheirosWillemart, Rodrigo HirataGonçalves, Nathalia Ximenes2025-04-07info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/41/41133/tde-12062025-144817/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2025-06-16T14:27:02Zoai:teses.usp.br:tde-12062025-144817Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212025-06-16T14:27:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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Integrando estudos sobre interações predador-presa em opiliões, esta tese explora a complexidade das estratégias defensivas moldadas por pressões ecológicas e evolutivas. Opiliões empregam uma diversidade de defesas (capítulo 1), incluindo secreções químicas, defesas morfológicas, coloração conspícua ou críptica, autotomia, agregação, tanatose, bobbing, vibrações e produção de sons. Essas defesas podem variar em eficácia dependendo do tipo de predador, das condições ambientais e das modalidades sensoriais envolvidas na detecção do predador. Embora as defesas químicas estejam entre as mais estudadas, tanto em opiliões quanto em outros artrópodes, pesquisas anteriores frequentemente negligenciaram o papel das propriedades físico-químicas na determinação de sua eficácia. No capítulo 2, empregamos uma meta-análise para avaliar a influência da lipofilicidade e volatilidade nas defesas químicas de artrópodes em geral, mostrando que substâncias com pontos de ebulição mais baixos (ou seja, maior volatilidade) eram mais eficazes. No entanto, compostos extremamente voláteis estavam ausentes, sugerindo uma faixa ótima de volatilidade para a dissuasão. Examinando a família Gonyleptidae (capítulo 3), um grupo de opiliões com defesas químicas bem documentadas, este estudo testou se compostos mais voláteis estavam associados a uma maior conspicuidade. Contrariamente às expectativas, não foi encontrada uma correlação direta entre a volatilidade das defesas químicas e a coloração entre as espécies dessa família. Em vez disso, o horário de atividade e o tipo de substrato surgiram como fatores-chave influenciando os padrões de coloração. Espécies que habitam a vegetação eram mais conspícuas e exibiam maior diversidade de cores do que aquelas encontradas na serapilheira, provavelmente devido às diferenças na disponibilidade de luz e heterogeneidade do habitat. Espécies noturnas também tendiam a ser mais conspícuas do que aquelas com atividade mista, embora esse padrão pareça estar relacionado ao uso do substrato. Também investigamos o papel da visão dos predadores na evolução dessas características, simulando como as aves percebem a coloração dos opiliões em diferentes distâncias. Os resultados sugeriram que, embora a distância de visualização tivesse algum efeito, as diferenças na conspicuidade permaneceram mínimas, reforçando a ideia de que outros fatores ecológicos e comportamentais impulsionam a evolução da coloração. Para examinar mais a fundo a detectabilidade e o risco de predação, utilizamos um jogo de ciência cidadã para avaliar como os contrastes cromáticos e acromáticos influenciam a detecção de opiliões (capítulo 4). Opiliões com alto contraste cromático e de luminância foram detectados mais rapidamente, principalmente aqueles na vegetação, sugerindo que a heterogeneidade do fundo desempenha um papel em sua visibilidade. No entanto, não houve correlação significativa entre defesas químicas e detectabilidade. Esses resultados destacam a complexa interação entre fatores químicos, visuais e ecológicos na evolução de adaptações antipredação em opiliões, enfatizando que nenhuma única força seletiva dita a evolução dessas características. Em vez disso, uma combinação de comportamento do predador, condições ambientais e fatores específicos das presas determina a eficácia de diferentes estratégias defensivas. Por fim, o capítulo 5 é um manuscrito voltado para a compreensão pública da ciência. Escrito para leigos e em português, apresentamos casos de como as cores ajudam aranhas a evitar a predação, obter presas e parceiros sexuais. |
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