As topologias de redes de interações ecológicas e suas origens

A ciencia de redes e uma ferramenta util para analisar interacoes ecologicas e ja produziu importantes descobertas, como a existencia de topologias prevalentes, especialmente o aninhamento e a modularidade. Alguns estudos atribuem a prevalencia desses padroes a um processo de selecao baseado na estabilidade das redes. Assim, tais topologias seriam mais comumente observadas na natureza por gerarem redes estaveis. Outros autores, porem, argumentam que essas topologias podem emergir diretamente dos processos que guiam as interacoes entre especies. No primeiro capitulo desta tese, desenvolvemos um modelo que simula a evolucao de especies consumidoras usando especies recursos, seguindo regras simples baseadas na hipotese integradora da especializacao. Sem aplicar selecao por estabilidade, nosso modelo reproduziu todas as topologias comumente observadas em redes de interacoes. Simulacoes contendo recursos homogeneos formaram redes aninhadas e altamente generalizadas, enquanto simulacoes com alta heterogeneidade de recursos formaram principalmente redes de topologia combinada: formada por modulos internamente aninhados. No segundo capitulo, atraves de argumentos logicos, mostramos que o aninhamento resulta de diferencas nas somas marginais de matrizes sem preferencias. Processos que geram desigualdades nas frequencias de interacao das especies, sem produzir preferencias, resultam em aninhamento. Diferencas na abundância, aptidao e detectabilidade entre especies, portanto, sao potenciais causas dessa topologia. Adicionalmente, essa nova perspectiva nos permitiu relacionar modelos nulos com hipoteses explicitas sobre o aninhamento: o modelo equiprovavel contem matrizes de topologia aleatoria enquanto o modelo proporcional contem matrizes de topologia aninhada. A partir das evidencias obtidas nos dois capitulos, concluimos que processos que guiam as interacoes entre especies sao capazes de produzir as principais topologias observadas em redes empiricas. A modularidade emerge como o resultado de trade-offs adaptativos enfrentados pelas especies em sistemas diversos, enquanto o aninhamento resulta de processos que geram desigualdades nas frequencias de interacao das especies. Por fim, a interacao entre esses processos pode gerar redes de topologia combinada.