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Previous issue date: 2010-10-18 === Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES === The Gymnotiformes from South and Central America have especialized electric organs and
electroreceptors used in active electrolocation of objects and organisms and used in intra and
interspecific social interactions. It ́s a general understanding that the species diversity within
the order is significantly underestimated. In the monotypic genus Microsternarchus we can
find substancial variations in external morphology and EOD characteristics and studies on
genetic differentiation among populations of the Rio Negro basin have shown it ́s separation
into five distinct lineages with high levels of divergence. The agonistic behavior consists of
patterns of adjustment to conflict situations between individuals of the same or different
species. The behavior displays of Gymnotiformes depend on motor elements and on the
informations encoded by the Electric Organ Discharge. The EOD is highly variable and each
species has an unique repertoire due to specialization of regulation and modulation
mechanisms, which transforms it into a powerful communication tool. The methods of
phylogenetic analysis have been causing significant impacts in many scientific areas,
including the study of the evolution of animal communication. Understanding the
phylogenetic relationships among different groups of electric fish is still incipient, but this
approach promises to subsidize a better understanding of the adaptive value of animal
behavior, essential for the understanding of the environmental dynamic in the Amazon. The
main objective of this work was to contribute to the understanding of the mechanisms of
speciation and adaptive significance of electrocommunication, through the use of
Microsternarchus as a study model. To this end, it was preformed an analysis on the
morphological and EOD variation of previously identified lineages of Microsternarchus from
the Rio Negro basin, and an analysis on the variation of the motor and electric agonistic
displays produced by a new species according to intra and interspecific social contexts, the
latter varying according to the phylogenetic relationships between different species. The
results indicate that the genus contains four new species yet undescribed. The species used for
the study of agonistic behavior exhibits characteristics that allow its immediate distinction:
the presence of a large electric organ visible to the naked eye, and a pulse formed by a second
phase with an amplitude much smaller than the amplitude of the first phase. It’s EOD shares
several temporal and spectral aspects with Racenisia fimbriipinna (most closely related
genus), which does not happen with Microsternarchus bilineatus, strengthening the need for a
systematic and taxonomic revision of the genus and the related phylogenetic relationships.
The new species exhibits an intraspecific aggressive behavior with the establishment of
dominance relationships among fish of the same and opposite sexes. The competition between
the females had higher levels of aggression than among males and they were always dominant
over the males. As a result, changes occurred in the waveform of the EOD, and the
submissive animals altered a greater number of EOD’s parameters than the dominants. The
repetition rate seems to be an important parameter for the establishment of dominance
relationships between individuals of the same sex and males, in the presence of females,
showed a pulse less elongated. Exposure to different interspecific social environments
revealed the existence of distinct levels of aggression and dominance relationships that
seemed to be related to phylogenetic distance between species. Repetition rate and waveform
also appear to play important roles in the processes of interspecific recognition. === Os Gymnotiformes da América Central e do Sul possuem órgãos elétricos e eletroreceptores
utilizados para a localização ativa de objetos e organismos e para as interações sociais intra e
interespecíficas. O conhecimento cada vez mais generalizado dentro da ordem é de que a
diversidade específica destes organismos se encontra bastante subestimada. O gênero
monotípico Microsternarchus apresenta variações em relação à sua morfologia externa e
características da DOE e estudos realizados sobre a diferençiação genética entre populações
de Microsternarchus da bacia do rio Negro mostraram a sua separação em cinco linhagens
distintas, com valores elevados de divergência. O comportamento agonístico compreende
padrões comportamentais de ajuste a situações de conflito entre indivíduos da mesma espécie
ou de espécies diferentes. Os “displays” comportamentais dos Gymnotiformes dependem de
elementos físicos/motores e das informações codificadas pela Descarga do Órgão Elétrico.
Esta é altamente variável e cada espécie possui um repertório único, devido à especialização
de mecanismos de regulação e modulação, que a torna numa poderosa ferramenta de
comunicação. Os métodos de análise filogenética têm vindo a causar impactos significativos
em muitas áreas de estudo, incluindo o estudo da evolução da comunicação animal. A
compreensão das relações filogenéticas entre os diferentes grupos de peixes elétricos ainda é
incipiente, mas esta abordagem promete subsidiar um melhor entendimento sobre o valor
adaptativo do comportamento animal, fundamental para a compreensão da dinâmica
ambiental na Amazônia. Este trabalho teve como objetivo principal contribuir para o
entendimento dos mecanismos de especiação e significado adaptativo da eletrocomunicação,
através da utilização de Microsternarchus como modelo de estudo. Para tal, foi feita uma
análise sobre a variação morfológica e da DOE das linhagens identificadas para a bacia do rio
Negro, e uma análise da variação dos “displays” agonísticos motores e elétricos exibidos por
uma nova espécie de acordo com o contexto social intra e interespecífico, este último
variando de acordo com as relações filogenéticas entre as diferentes espécies. Os resultados
apontam para que o gênero contenha quatro espécies ainda não descritas. A espécie utilizada
para o estudo do comportamento agonístico exibe características que permitem a sua imediata
distinção: a presença de um órgão elétrico grande e visível a olho nú, e um pulso formado por
uma segunda fase de amplitude bem menor do que a primeira. A sua DOE partilha vários
aspectos temporais e espectrais com Racenisia fimbriipinna (gênero irmão), que não acontece
com Microsternarchus bilineatus, o que reforça a necessidade de uma revisão taxonômica e
sistemática do gênero e dos respectivos relacionamentos filogenéticos. A nova espécie exibe
um comportamento agressivo intraespecífico com o estabelecimento de relações de
dominância entre peixes do mesmo sexo e de sexos opostos. A competição entre as fêmeas
apresentou níveis superiores de agressividade do que entre machos e estas se mostraram
sempre dominantes em relação aos machos. Como resultado, ocorreram alterações na forma
de onda da DOE e os animais submissos alteraram um maior número de parâmetros do que os
dominantes. A taxa de repetição parece ser um parâmetro importante para o estabelecimento
de relações de dominância entre indivíduos do mesmo sexo e os machos, quando na presença
das fêmeas, apresentaram um pulso menos alongado. A exposição a diferentes ambientes
sociais interespecíficos revelou a existência de índices de agressividade e relações de
dominância distintos que parecem estar relacionados com a distância filogenética entre as
espécies. A taxa de repetição e a forma de onda parecem também desempenhar papéis
relevantes nos processos de reconhecimento interespecífico.
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