Filogeografia, hotspots evolutivos e conservação ao longo da diagonal de formações abertas da América do Sul

One of the main goals of biogeography is to unveil the processes and mechanisms involved on the generation and maintenance of biodiversity over time and space. Accessing species’ genetic information, coupled with conceptual, methodological, and computational advances have revolutionized the compr...

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Autor principal: Fonseca, Emanuel Masiero da
Outros Autores: http://lattes.cnpq.br/2125123117495209
Formato: Dissertação
Idioma:por
Publicado em: Brasil
Assuntos:
ABC
Caatinga
Cerrado
Diversidade genética
Krigagem
Lagarto
Polychrus acutirostris
CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::ECOLOGIA
Endereço do item:https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/23449
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Fonseca, Emanuel Masiero da
Filogeografia, hotspots evolutivos e conservação ao longo da diagonal de formações abertas da América do Sul
description One of the main goals of biogeography is to unveil the processes and mechanisms involved on the generation and maintenance of biodiversity over time and space. Accessing species’ genetic information, coupled with conceptual, methodological, and computational advances have revolutionized the comprehension of evolutionary process. These advances have enabled reconstructing the evolutionary history of species and testing diversification hypotheses (e.g. refugee, physical barriers, diversification time) in a refinement level that once was unfeasible. The diagonal of open formations stretches from northeast to southwest South America, encompassing three biomes: Caatinga, Cerrado, and Chaco. Historically considered speciespoor biomes with no evolutionary identity, these regions have witnessed a change in paradigm due to increase of research and, currently, are recognized as holding high levels of richness, endemism, and unique evolutionary histories. However, tempo and mode of fauna diversification throughout this region are still poorly known and the debate remains largely open. This dissertation is composed of two chapters. (i) In the first one, we used a phylogeography approach to test the effects of historical events on the diversification throughout the diagonal of open formations using the lizard Polychrus acutirostris as study model. In order to reach this goal, we inferred population structure, phylogenetic relationships between lineages, intraspecific genetic diversity, migration patterns, demography and the spatio-temporal diffusion history. Finally, we tested 12 diversification scenarios using approximate Bayesian computation (ABC). We recovered three non-overlapping lineages that are spatially structured in the Caatinga, northeastern Cerrado, and southwestern Cerrado. Diversification among lineages took place during the Neogene and was associated to a complex scenario involving simultaneous divergence, early stages of diffusion, symmetrical pattern of migration between neighbor lineages, distinct effects of physical and environmental barriers. (ii) The second chapter aimed to identify areas in the Caatinga biome where the genetic diversity is spatially restricted (Evolutionary Hotspots) and propose areas that should be protected in order to maintain the evolutionary history of those areas. For this purpose, we used available mitochondrial data for six animal species widely distributed in the Caatinga, including: three lizard species, one amphibian and one spider. We used an interpolation method to generate a genetic diversity surface for each species. Finally, we overlapped the genetic diversity surfaces of all species to determine areas that concentrate high genetic diversity. In general, southern, central and northwestern portions of Caatinga harbor the highest values of genetic diversity, despite being poorly represented within protected areas. Our results highlight the complex evolutionary history within the diagonal of open formations. Besides, we identified genetically diverse areas within the Caatinga that are of utmost importance for biodiversity conservation.
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These advances have enabled reconstructing the evolutionary history of species and testing diversification hypotheses (e.g. refugee, physical barriers, diversification time) in a refinement level that once was unfeasible. The diagonal of open formations stretches from northeast to southwest South America, encompassing three biomes: Caatinga, Cerrado, and Chaco. Historically considered speciespoor biomes with no evolutionary identity, these regions have witnessed a change in paradigm due to increase of research and, currently, are recognized as holding high levels of richness, endemism, and unique evolutionary histories. However, tempo and mode of fauna diversification throughout this region are still poorly known and the debate remains largely open. This dissertation is composed of two chapters. (i) In the first one, we used a phylogeography approach to test the effects of historical events on the diversification throughout the diagonal of open formations using the lizard Polychrus acutirostris as study model. In order to reach this goal, we inferred population structure, phylogenetic relationships between lineages, intraspecific genetic diversity, migration patterns, demography and the spatio-temporal diffusion history. Finally, we tested 12 diversification scenarios using approximate Bayesian computation (ABC). We recovered three non-overlapping lineages that are spatially structured in the Caatinga, northeastern Cerrado, and southwestern Cerrado. Diversification among lineages took place during the Neogene and was associated to a complex scenario involving simultaneous divergence, early stages of diffusion, symmetrical pattern of migration between neighbor lineages, distinct effects of physical and environmental barriers. (ii) The second chapter aimed to identify areas in the Caatinga biome where the genetic diversity is spatially restricted (Evolutionary Hotspots) and propose areas that should be protected in order to maintain the evolutionary history of those areas. For this purpose, we used available mitochondrial data for six animal species widely distributed in the Caatinga, including: three lizard species, one amphibian and one spider. We used an interpolation method to generate a genetic diversity surface for each species. Finally, we overlapped the genetic diversity surfaces of all species to determine areas that concentrate high genetic diversity. In general, southern, central and northwestern portions of Caatinga harbor the highest values of genetic diversity, despite being poorly represented within protected areas. Our results highlight the complex evolutionary history within the diagonal of open formations. Besides, we identified genetically diverse areas within the Caatinga that are of utmost importance for biodiversity conservation. Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) Desvendar os processos e mecanismos envolvidos na geração e manutenção da biodiversidade, através do tempo e espaço, é uma das questões centrais da biogeografia. O acesso as informações genéticas das espécies, conjuntamente com o progresso conceitual, metodológico e computacional têm revolucionado a compressão dos processos evolutivos. Como resultado, a reconstrução da história evolutiva das espécies e o teste de hipóteses de diversificação (e.g. refúgios, barreiras físicas, tempo de diversificação) têm sido possível em um nível de refinamento que outrora era irrealizável. A diagonal de formações abertas da América do Sul estende-se de nordeste a sudoeste do continente e engloba três grandes biomas: Caatinga, Cerrado e Chaco. Historicamente considerados biomas pobres e sem uma identidade evolutiva, tais regiões tem testemunhado uma mudança de paradigma devido ao aumento das pesquisas e, atualmente, são consideradas domínios com uma expressiva riqueza, endemismo e histórias evolutivas únicas. Entretanto, o modo e o tempo de diversificação da fauna ao longo dessa região ainda são um tanto quanto elusivos e o debate continua aberto. Essa dissertação está dividida em dois capítulos. (i) O primeiro, através de uma abordagem filogeográfica, testou os efeitos de eventos históricos na diversificação ao longo da diagonal de formações abertas, utilizando o lagarto Polychrus acutirostris como modelo de estudo. A fim de alcançar tal objetivo nós inferimos a estrutura populacional, as relações filogenéticas entre as linhagens, a diversidade intraespecífica, os padrões de migração, a demografia e a história de difusão espaço-temporal. Finalmente, nós testamos 12 cenários de diversificação usando computação Bayesiana aproximada (ABC). Nós recuperamos três linhagens espacialmente estruturadas distribuídas na Caatinga, nordeste do Cerrado e sudoeste do Cerrado. A diversificação dessas linhagens ocorreu no Neogeno e foi marcada por um complexo cenário envolvendo divergência simultânea, precoces estágios de difusão, um padrão de migração simétrico entre as linhagens vizinhas, mudanças do tamanho efetivo populacional e efeitos distintos de barreiras físicas e ambientais. (ii) O objetivo do segundo capítulo foi identificar áreas na Caatinga onde a diversidade genética está espacialmente concentrada (Evolutionary Hotspots) e propor áreas que devam ser protegidas a fim de que a história evolutiva dessas regiões não seja apagada. Com esse propósito, nós utilizamos dados mitocondriais disponíveis de seis espécies animais amplamente distribuídas na Caatinga, compreendendo: três espécies de lagartos, uma de anfíbio e uma de aranha. Nós geramos, através de um método de interpolação, uma superfície de diversidade para cada espécie. Finalmente, as superfícies de diversidade genética de todas as espécies foram somadas a fim de determinar áreas com alta diversidade genética. No geral, as porções sul, central e noroeste da Caatinga foram as regiões com maiores valores de diversidade genética. Entretanto, tais áreas encontram-se fracamente protegidas por meio de unidades de conservação, o que é um padrão geral para a Caatinga. Os resultados apresentados nesse estudo realçam a complexidade da história evolutiva dentro da diagonal de formações abertas. Além disso, identificamos regiões geneticamente diversas na Caatinga que são, portanto, de extrema importância para conservação. 2017-06-08T22:43:43Z 2017-06-08T22:43:43Z 2017-02-16 masterThesis FONSECA, Emanuel Masiero da. Filogeografia, hotspots evolutivos e conservação ao longo da diagonal de formações abertas da América do Sul. 2017. 141f. Dissertação (Mestrado em Ecologia) - Centro de Biociências, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2017. https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/23449 por Acesso Aberto application/pdf Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ECOLOGIA

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