A diversidade genética de Euterpe edulis Martius em paisagens

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ
PRÓ-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO
PÓS-GRADUAÇÃO EM ECOLOGIA E CONSERVAÇÃO DA BIODIVERSIDADE
A diversidade genética de Euterpe edulis Martius em paisagens
antropizadas: o retrato do presente e a perspectiva futura
Orientador/e-mail: Eliana Cazetta/ [email protected]
Co-orientador/e-mail: Fernanda Gaiotto/ [email protected]
Nome do Candidato/e-mail: Leiza Aparecida Souza Serafim Soares/
[email protected]
Nível: Doutorado
Linha de pesquisa do curso na qual o projeto se encaixa: ecologia e conservação de
populações
Ilhéus 07/11/2014
RESUMO
A redução dos habitats naturais é uma grande ameaça a biodiversidade mundial e a
conversão destes ambientes em paisagens antrópicas atingiu os níveis mais alarmates de
toda a história da humanidade. Neste contexto, os estudos que visam entender a influência
destas modificações nos sistemas biológicos são essenciais para embasar diagnósticos
seguros e ações conservacionistas. Assim, o presente trabalho objetiva avaliar a diversidade
e estrutura genética das populações de E. edulis no contexto atual das paisagens antrópicas
no intuito de subsidiar ações de manejo no futuro. Para atender este objetivo, serão
realizadas coletas do tecido vegetal de E. edulis em 40 sítios amostrais localizados na
região Sul da Bahia. Após a coleta e uma intensa atividade laboratorial, será avaliado a
ocorrência de locus sob seleção. Além disto, a diversidade genética será relacionada com
diversas métricas de paisagem (ex. montante de floresta, tamanho e grau de isolamento do
fragmento, heterogeneidade da matriz e escalas espaciais). Em adição a isto, pretende-se
utilizar os dados empíricos para construção de modelos teóricos que objetiva prever o
comportamento da diversidade genética de E. edulis em cenários futuros com diferentes
configurações da paisagem.
Palavras-chave: diversidade genética, métricas de paisagem, modelagem, escalas
espaciais, locus sob seleção, Euterpe edulis.
INTRODUÇÃO
A perda de habitat representa uma grande ameaça a biodiversidade mundial (1) –
(3), visto que promove a extinção local de diversos grupos taxonômicos (4) – (7) e
desencadeia alterações no comportamento das espécies, processos ecológicos e
funcionalidade das florestas (8) – (11). Os ambientes antropizados estão substituindo
rapidamente as paisagens naturais e um resultado frequente destas modificações é a
ocorrência de paisagens com habitat natural reduzido e fragmentado (12) – (14). Em
cenários como estes somam-se aos efeitos deletérios as populações florestais, fatores que
podem atuar em sinergia, como a facilitação de acesso de caçadores e madeireiros aos
fragmentos remanescentes (15), invasão de espécies exóticas (16) e maior efeito de borda
(17). A atuação conjunta de todos estes fatores pode resultar no limiar de extinção, um
termo que define a quantidade de habitat onde se observa, através da perda abrupta do
componente biótico estudado, um colapso na paisagem (5), (18).
Desde um estudo publicado por Andrén (19) vários trabalhos foram desenvolvidos
no intuito de observar os efeitos da perda e fragmentação de habitat nos sistemas naturais.
Inicialmente, as conclusões obtidas derivavam de modelos computacionais (20) – (22) e
posteriormente as observações passaram a ser extraídas de dados empíricos (23) – (25).
Atualmente, uma parcela significativa da literatura disponível sobre a perda de habitat está
altamente concentrada nos padrões de abundância e riqueza de espécies (23), (26) – (28).
Apesar disto, ramificações destes trabalhos com filogenia e processos ecológicos passaram
a se tornar mais frequentes nos últimos anos (10), (11), (29) – (30). De forma similar,
estudos que utilizam ferramentas genéticas também ganharam destaque nas pesquisas que
abordam questões em escala de paisagem (31).
Pesquisas desenvolvidas com genética da paisagem são muito informativas, visto
que conseguem detectar o risco iminente de perda da espécie via perda da diversidade
genética intra-específica (32). Entender o panorama atual da diversidade genética das
espécies é uma ferramenta poderosa para prever o futuro evolutivo delas, em diferentes
configurações da paisagem (33). Um conhecimento assim pode embasar ações de manejo e
fortalecer os esforços de conservação das espécies nos cenários sujeitos a constantes
alterações dos habitat naturais (34).
Uma espécie que ocorre na Mata Atlântica e tem sido afetada tanto pela exploração
ilegal como também pela perda de florestas é a espécie Euterpe edulis. Em paisagens
menos florestadas, a abundância dos indivíduos jovens desta palmeira é drasticamente
reduzida (35). Adicionalmente, estas paisagens também começam a exibir redução de fluxo
gênico e sinais de estruturação genética para os indivíduos de coortes mais recentes (Santos
comunicação pessoal). Conforme observado por SEOANE et al. (36) a redução do fluxo
gênico pode provocar a perda de alelos devido à deriva genética e isto reduz a habilidade
das espécies na respostas às mudanças provocadas por forças seletivas do ambiente. Por
este motivo, o presente trabalho se concentra na avaliação da diversidade genética das
populações de E. edulis em paisagens atuais. Com o objetivo de identificar locus sob
seleção e caracterizar o comportamento adaptativo da espécie em paisagens futuras com
diferentes configurações de habitats naturais.
OBJETIVOS
Objetivo geral
Avaliar a diversidade e estrutura genética das populações de E. edulis no contexto atual das
paisagens antrópicas para prever o comportamento desta espécie em cenários adversos em
longo prazo.
Objetivos específicos
1. Definir como a perda de cobertura florestal afeta a diversidade genética de E. edulis
através de modelos lineares e não-lineares;
2. Analisar a diversidade e estrutura genética de E. edulis em diferentes escalas de
paisagem para determinar a escala mais informativa para a espécie;
3. Verificar a influência de outras métricas de paisagem (ex. tamanho e grau de isolamento
do fragmento, conectividade e heterogeneidade da matriz) na diversidade genética de E.
edulis;
4. Avaliar se as populações de E. edulis apresentam locus sob seleção e se a ocorrência
deles está relacionada com a perda de cobertura florestal;
5. Construir modelos estatísticos, a partir dos dados empíricos, para prever o
comportamento da diversidade genética de E. edulis em cenários futuros com diferentes
configurações da paisagem.
JUSTIFICATIVA
A conversão de ambientes naturais em paisagens antrópicas está provocando alterações na
biodiversidade mais rápidas do que em qualquer outro momento da história da humanidade.
Nas florestas tropicais, estas modificações são ainda mais alarmantes porque elas
concentram a maior parcela da diversidade terrestre e também porque são ambientes muito
diferentes dos quais são substituído. Neste sentido, pesquisas que buscam entender os
efeitos das ações antrópicas nos sistemas naturais são absolutamente necessárias para
embasar um discurso e medidas conservacionistas. Além disto, estas pesquisas também
podem fornecer as melhoras alternativas de uso da terra com a conciliação dos interesses
sociais e a preservação da natureza. Neste contexto, entender o presente para prever o
comportamento das populações no futuro em cenários com diferentes configurações da
paisagem é uma ferramenta poderosa para a conservação das espécies. Principalmente
quando estas espécies são consideradas chaves no ambiente em que ocorrem, como é caso
da palmeira Euterpe edulis.
METODOLOGIA OU MATERIAL E MÉTODOS
O presente estudo será desenvolvido em paisagens da Mata Atlântica do Sul da
Bahia. A vegetação regional é do tipo ombrófila densa (37) e o clima caracteriza-se pelos
tipos úmido e subúmido com média de temperatura anual variando entre 22º e 25ºC. O
regime pluviométrico é regular e as chuvas são bem distribuídas ao longo do ano (38).
A região sul baiana é composta por um dos últimos remanescentes de Mata
Atlântica no nordeste do Brasil (39) que inclui florestas em diferentes estágios sucessionais,
além de aglomerados urbanos, pastos e cultivos de agroflorestas (40) – (41). Entre as
culturas florestais mais comuns destaca-se o cultivo de cacau (Theobroma cacao), tanto no
sistema tradicional de sombreamento (cabrucas) como também, em consórcio com a
borracha (Hevea brasiliensis) ou eritrina (Erythrina fusca). Adicionalmente, destaca-se na
porção sul desta região, a monocultura do eucalipto (42).
A proposta deste projeto faz parte da rede de pesquisas em funcionamento ecológico
de paisagens florestais antrópicas (Sisbiota) que objetiva avaliar os efeitos da perda de
habitat na funcionalidade dos sistemas biológicos. O desenho amostral do Sisbiota foi
construído através do mapeamento da região sul bahiana, realizado com imagens do satélite
QuickBird e WorldView, obtidas a partir de 2011 e de imagens do RapidEye obtidas entre
os anos de 2009 e 2010. Estas imagens aliadas com um intenso processo de checagem das
áreas em campo ajudaram a construir um mapa de uso da terra de 3,470 km2, incluindo os
municípios de Una, Belmonte, Canavieiras, Santa Luzia e Mascote. Este mapa foi utilizado
para visualizar, identificar e quantificar as diferentes categorias de vegetação na escala
1:10.000. No entanto, este estudo quantificou apenas o montante de floresta nativa dentro
da paisagem como estimativa de cobertura florestal. Todos os outros tipos de vegetação,
incluindo as plantações de agroflorestas foram desconsiderados. Baseado no mapa de uso
da terra foi identificado 48 sítios de amostragem com uma distância minima de 1 km entre
eles. Através do programa ArcGis (9.3) foi delimitado uma área de 2 km de raio partindo
do centro de cada sítio e estimado o total de cobertura florestal em cada uma das paisagens
de ~13 km2. Para o presente estudo serão selecionados randomicamente 40 sitios de
amostragem variando de 9 a 83% de cobertura florestal.
Na porção central de cada sítio florestal será realizada a busca ativa de 25
indivíduos jovens de E. edulis com até 1,3m de altura. Estes indivíduos serão
georreferenciados com o GPS Garmin map60csx e o trajeto percorrido também será
mapedo para posterior padronização de esforço amostral. Após o georreferenciamento dos
indivíduos serão coletadas amostras de tecido foliar que ficarão armazenadas em sacos de
papel pardo com o número e local da coleta identificado. Estas amostras serão transportadas
até o Laboratório de Marcadores Moleculares, no Centro de Biotecnologia e Genética da
UESC, onde serão armazenadas a –20 ºC, para posterior extração do DNA genômico total.
O DNA será extraído utilizando o protocolo CTAB 2% (43). Posteriormente ele será
quantificado através da comparação com DNA de fagoλ com concentração conhecida em
gel de agarose 0,8% corado com GelGreen e fotodocumentados em transiluminador sob luz
azul.
As análises genéticas serão realizadas com a genotipagem de todos os indivíduos de
E. edulis com o uso de 18 locos microssatélites nucleares previamente desenvolvidos para
esta espécie (44). As genotipagens serão realizadas através de reações em cadeia da
polimerase (PCR) em termociclador Life Pro, 96, gradiente (TC-96/G/H(B) A) Bioneer e
posteriormente analisadas no Analisador Genético automático modelo ABI 3500 (Applied
Biosystems).
Após a obtenção dos dados genéticos (estimativas de diversidade genética (HE),
heterozigosidade observada (HO), número de alelos efetivos (N e), índice de fixação (FIS), e
número de alelos exclusivos (A)) estas informações serão relacionadas as métricas da
escala de paisagem. A diversidade e estrutura genética será relacionadas com o montante de
habitat florestal na paisagem circular com raio de 2 km, através do uso de modelos lineares
e não-lineares para definir o que se ajusta melhor aos dados. Adicionalmente, será realizada
uma análise em nível de múltiplas escalas para definir a melhor escala de trabalho para a
espécie E. edulis. Posteriormente, os dados genéticos serão correlacionados com outras
métricas de paisagem comumente utilizadas na literatura (ex. tamanho e grau de isolamento
do fragmento, conectividade e heterogeneidade da matriz). Por fim, pretende-se utilizar o
conhecimento da modelagem para prever o comportamento futuro de E. edulis em
paisagens antropizadas com diferentes configurações de habitat natural.
FINANCIAMENTOS
OBTIDOS
OU
FONTES
QUE
PRETENDE
PEDIR
FINANCIAMENTO:
Financiamento recebido pelo CNPq através do projeto rede de pesquisas em funcionamento
ecológico de paisagens florestais antrópicas (SISBIOTA)
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CRONOGRAMA DE ATIVIDADES
ANO 1
ANO 2
ANO 3
ANO 4
ATIVIDADES
J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D
Disciplinas
X
X
Revisão
bibliográfica
Coleta de dados
no campo
X
X
Obtenção dos
dados genéticos
Piloto
X
X
Qualificação
Redação de
manuscritos
Sanduíche
X
X
X
X
X
Redação da tese
Defesa
X
X
Local e data:
Nome do Orientador:
Assinatura do Orientador: