AULA 6: Genética e conservação de populações

ECOLOGIA DE POPULAÇÕES

18/09: aula teórica24/09: Prova às 13:3025/09: Atividade orientada de análise de dados

No site: www.benderlab.weebly.com

¡Estudo dirigido¡Atividade do dia 25/09¡Última aula em PDF

AVISOS IMPORTANTES!

EVOLUÇÃO EM AÇÃO: RELEMBRANDO OS TENTILHÕES

EVOLUÇÃO EM AÇÃO: RELEMBRANDO OS TENTILHÕES

Arranha buscando sementes no solo

Busca sementes no solo e flores e polpa de Opuntia

Se alimenta de besouros nas árvores

Utiliza espinhos que segura no bicopara extrair insetos de troncos

Se alimenta de folhas, sementes e brotos no dossel das árvores

Se alimentam de pequenos insetos macios

EVOLUÇÃO EM AÇÃO: RELEMBRANDO OS TENTILHÕES

Geospiza fortis

EVOLUÇÃO EM AÇÃO: RELEMBRANDO OS TENTILHÕES

Geospiza fortis

¡ El Niño à Precip itação e flo rescimento da vegetação¡ La n iña à Seca constante¡ I lha de Daphne Majo r, seca reduziu drasticamente a

abundância de sementes¡ Sementes mais duras e resistentes, d i fíceis de quebrar¡ Aves com os bicos maiores e mais fo r tes sobreviveram

(1400 à 200)¡ Entre 1976 e 78 à aumento do tamanho médio dos b icos

nos fi lho tes¡ 1983 à El n iño à sementes menores¡ Retornam bicos menores!

EVOLUÇÃO EM AÇÃO: RELEMBRANDO OS TENTILHÕES

Geospiza fortis

FORMAS DE SELEÇÃO NATURAL

Estabilizadora: fenótiposintermediários

ajustáveisDirecional: um ou outro

fenótipo extremo éfavorecido

Disruptiva: váriosfenótipos extremos são

favorecidos.

FONTES DE VARIAÇÃO GENÉTICA

¡ Mutação e recombinação são fontes de variaçãogenética que atuam sobre o DNA

¡ Mutação: substituição de nucleotídeos, deleções, rearranjos;

¡ Substituição de nucleotídeos no códon à alteraproteína codificada

¡ Mutações são, sobretudo, danosas, pois a seleçãonatural e leminou os genes deletérios, preservandoaqueles que adaptam o organismo

FONTES DE VARIAÇÃO GENÉTICA

¡ Mutação e recombinação são fontes de variaçãogenética que atuam sobre o DNA

¡ Mutação: substituição de nucleotídeos, deleções, rearranjos;

¡ Substituição de nucleotídeos no códon à alteraproteína codificada

¡ Mutações são, sobretudo, danosas, pois a seleçãonatural e leminou os genes deletérios, preservandoaqueles que adaptam o organismo

¡ Uma única mutação altera a estrutura das moléculas de hemoglobina

FONTES DE VARIAÇÃO GENÉTICA

¡ Mutação e recombinação são fontes de variaçãogenética que atuam sobre o DNA

¡ Mutação: substituição de nucleotídeos, deleções, rearranjos;

¡ Substituição de nucleotídeos no códon à alteraproteína codificada

¡ Mutações são, sobretudo, danosas, pois a seleçãonatural e leminou os genes deletérios, preservandoaqueles que adaptam o organismo

¡ Uma única mutação altera a estrutura das moléculas de hemoglobina

MUTAÇÃO É UMA FORÇA ALEATÓRIA,

ALHEIA ÀS PRESSÕES

SELETIVAS DO AMBIENTE

FONTES DE VARIAÇÃO GENÉTICA

¡ Recombinação durante a meiose¡ Produz variações genéticas muito mais rapidamente

do que a mutação¡ Ampla variação para atuação da seleção natural

A LEI DE HARDY-WEINBERG

¡ A frequência dos ale los e dos genótipos permanecemconstantes numa população, se :

1. Numero grande de indiv íduos2. Acasalamento aleatórios3. Sem seleção4. Sem migração entre populações5. Sem mutação

¡ Geneticistas Hardy e Weinberg, 1908¡ São necessárias forças adicionais para alterar o

pratimônio genético de uma população

A LEI DE HARDY-WEINBERG

¡ A frequência dos ale los e dos genétipos permanecemconstantes numa população, se :

1. Numero grande de indiv íduos2. Acasalamento aleatórios3. Sem seleção4. Sem migração entre populações5. Sem mutação

¡ Geneticistas Hardy e Weinberg, 1908¡ São necessárias forças adicionais para alterar o

pratimônio genético de uma população

A LEI DE HARDY-WEINBERG

A LEI DE HARDY-WEINBERG

MUTAÇÃO, TAMANHO POPULACIONAL PEQUENO, ACASALAMENTO NÃO-ALEATÓRIO, MIGRAÇÃO E SELEÇÃO NATURAL DESVIAM A POPULAÇÃO DO

EQUILÍBRIO DE HARDY-WEINBERG (Ricklefs)

PEQUENAS POPULAÇÕES

¡ Der iva genética: alterações na frequência de ale losdevido variações na fecundidade e na mortalidade da população

¡ Eventos estocásticos atuam sobre natalidade e mortalidade, também tem efeitos sobre a frequência de ale los

¡ Maior f ixação de ale los em populações menores(enquanto outros ale los são perdidos)

¡ Assim, variabilidade genética diminui mais rapidamenteem populações menores

PEQUENAS POPULAÇÕES

¡ Der iva genética: alterações na frequência de ale losdevido variações na fecundidade e na mortalidade da população

¡ Eventos estocásticos atuam sobre natalidade e mortalidade, também tem efeitos sobre a frequência de ale los

¡ Maior f ixação de ale los em populações menores(enquanto outros ale los são perdidos)

¡ Assim, variabilidade genética diminui mais rapidamenteem populações menores

PEQUENAS POPULAÇÕES: EVENTOS FUNDADORES

¡ EVENTOS FUNDADORES¡ Colonização de nova ilha ou novo habitat por população,

reduzindo a variabilidade genética na populaçãocolonizadora

¡ Amostra reduzida da população parental¡ Somada à deriva genética no local: GARGALO

POPULACIONAL

PEQUENAS POPULAÇÕES: EVENTOS FUNDADORES

¡ EVENTOS FUNDADORES¡ Colonização de nova ilha ou novo habitat por população,

reduzindo a variabilidade genética na populaçãocoloniaadora

¡ Amostra reduzida da população parental¡ Somada à deriva genética no local: GARGALO

POPULACIONAL

PEQUENAS POPULAÇÕES

ENDOGAMIA E EXOGAMIA

¡ Endocruzamento reduz a proporção de heterozigotosnuma população

¡ Evitando o endocruzamento: § Dispersão, reconhecimento de parentes próximos, acasalamento

seletivo negativo, distinção por odor, separação temporal das funções masculina e feminina (flores), impedimento da autofecundação

ENDOGAMIA E EXOGAMIA

¡ Exogamia: adaptação àscondições locais

¡ Distância de cruzamentoótimo: § 10m para Delphinium nelsoni§ Mais sementes produzidas por

plantas polinizadas por indivíduos a 10m de distância (vs. 1 e 1000m)

EFEITO WAHLUND

¡ Migração reduz a proporção de heterozigotos de populaçõesadaptadas para diferentescondições locais

¡ Movimento entre populações:¡ FLUXO GÊNICO

CONSERVAÇÃO DE POPULAÇÕES IN SITU

¡ Preservação integra l de espécies e comunidades dentro dos ecossistemas e habitats natura is...

¡ Unidades de Conservação, considerar: fragmentação, pressão destrutiva, levantamentos ou l istas de espécies, p lanos de manejo e presença de fisca l ização

¡ Manejo de populações para garantir a d iversidade genética

Fernsae itatiae

IMPACTOS  SOBRE  A  DIVERSIDADE  GENÉTICA

Galetti et  al  2013

Galetti et  al  2013

• Variação geográfica no tamanho das sementes em populações de palmeiras. • Distribuição das frequências do tamanho de sementes em 22

populações de palmeiras (Euterpe edulis) em remanescentes daMata Atlântica brasileira. Pontos vermelhos são locais “defaunados”,onde frugívoros com grande abertura de boca estão localmenteextintos ou raros; pontos pretos são locais não defaunados. Linhasverticais mostram o limite de tamanho para a dispersão por avespequenas (gape 12 mm) na ausência de grandes frugívoros.

IMPACTOS  SOBRE  A  DIVERSIDADE  GENÉTICA

IMPACTOS  SOBRE  A  DIVERSIDADE  GENÉTICA

IMPACTOS  SOBRE  A  DIVERSIDADE  GENÉTICA

Galetti et  al  2013

IMPACTOS  SOBRE  A  DIVERSIDADE  GENÉTICA

CONSERVAÇÃO,  POPULAÇÕES  E  FRAGMENTAÇÃO

Padrões de alimentação e distribuiçãoMaior vulnerabilidade de espécies

§Espécies de grande porte – extensas áreas de habitat e diversidade de recursos,

§Espécies altamente especializadas (especialistas)

CONSEQUÊNCIAS  DA  FRAGMENTAÇÃO

Extinções e declínio populacionalDivisão das populações originais em duas ou mais populações

§Subpopulações sujeitas à endogamia§Menor diversidade genética§Redução do tamanho populacional (mating, feeding,

etc§Redução nos recursos disponíveis em um único

fragmento

CONSEQUÊNCIAS  DA  FRAGMENTAÇÃO

Efeitos sobre populações:§Declínio e extinções (Donovan and Flather, 2002)

§Perda de diversidade genética (Gibbs, 2001 )

§Baixas densidades devido às distribuições menosefetivas de indivíduos em redes de habitats (Haddad and Baum, 1999; Gonzales et al., 1998 )

§Os efeitos de distúrbios são maiores em habitats mais fragmentados (Foppen et al.,1999)

§ Taxas de crescimento menores (resiliência) (Foppen et al., 1999)

§Alteração do padrão de interações (parasitismo e dispersão de sementes) (Kruess and Tscharntke, 2000)

CONSEQUÊNCIAS  DA  FRAGMENTAÇÃO

Metapopulações:§ “Subpopulações conectadas por movimentos

ocasionais de indivíduos”

Manchas de habitat conectadas

CONSEQUÊNCIAS  DA  FRAGMENTAÇÃO

Conectividade:§Crítica para manter as populações a longo prazo§ Importância depende do potencial de dispersão/

padrões de movimentação de espécies

CONECTIVIDADE  E  CORREDORES  ECOLÓGICOS

Conectividade:§ Influencia padrões de dispersão, fluxo gênico,

potencial de colonização e de adaptação àsmudanças climáticas

CONECTIVIDADE  E  CORREDORES  ECOLÓGICOS

Áreas que unem fragmentos florestais ou Unidades de Conservação§Deslocamento de animais§Dispersão de sementes§ Fluxo gênico§Aumento da cobertura vegetal§ Conectividade entre populações§Recolonização§Manter processos ecológicos e evolutivos

CORREDORES  ECOLÓGICOS

”TAKE-HOME MESSAGES”

¡ Mutações e recombinações podem provocar alterações genéticas naspopulações, sendo as mutações muito mais lentas.

¡ Mutações são aleatórias, independentes da seleção natural.¡ A frequência de alelos e genótipos numa população permanece constante

sob as seguintes condições: Numero grande de indivíduos, Acasalamentoaleatórios, Sem seleção, Sem migração entre populações, Sem mutação

¡ A deriva genética ocorre em populações pequenas, com mudançasaleatórias nas frequências dos alelos.

¡ Migrações de indivíduos entre populações com diferentes frequênciasalélicas podem reduzir o número de heterozigotos, conhecido como EfeitoWahlund.

¡ Evolução em ação: tentilhões e El Ninõ/ La niña; melanismo da mariposa Biston betularia

Quais os efeitos da fragmentação sobrepopulações?

PERGUNTA DO DIA