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Evolução e Biodiversidade

Genética da Conservação e

definição de E.S.U.

O Valor da Biodiversidade

• Antropocêntrico– Valor para a espécie humana baseada na sua

provisão de bens, serviços ao ecossistema einformação (científica, cultural).

• Biológico– Valor intrínseco que é dado aos organismos vivos,

espécies e communidades bióticas separadas dosinteresses humanos.

– Não é mutuamente exclusivo em relação ao valorantropocêntrico.

Unidades da Biodiversidade

•Ecossistemas

•Espécies

•Variabilidade genética

• Vago

• Não abrangente

• Diferentes grupos de organismos possuem diferentes:• Tempos de geração

• Mecanismos de reprodução

• Diferentes ploidias

• A especiação é um processo dinâmico e não existe umlimite exato de diferenciação que possa ser apontadocomo o marco zero do início de uma espécie.

Problemas com o Conceito de espécie

Únicos membros de Rhynchocephalia

• Sphenodon guentheri é muito similarmorfologicamente à Tuatara comum Sphenodonpunctatus, considerada anteriormente como umasub-espécie.

• S. guentheri é única mas não era protegida.

Tuataras

S. guentheri

S. punctatus

Espécies comoUnidades de evolução

• Para se estudar a biodiversidade e

propor métodos de manejo e

preservação é necessário garantir que

esta continue a evoluir rumo à

especiação ou à extinção, com o

mínimo de impacto antrópico.

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Alternativa ao conceito deespécie para Conservação

• salvar as espécies não é o bastante

• é preciso preservar o máximo (muitaspopulações variáveis) para que a espéciepossa continuar a evoluir em umambiente em constante mudança.

ESUEvolutionary Significant Units

Unidades Evolucionárias Significativas

Podem ser definidas como unidadesevolutivamente “independentes” de umaespécie com importância na conservação

Ex: subespécie, grupo de populações, populaçõesespecíficas, a espécie como um todo, etc...

• OCUs: OPERATIONAL CONSERVATION UNITS. Estimativa donúmero de populações distintas, dentro das ESU definidas, que sepode manejar com os recursos disponíveis.

• Desenvolver um plano de conservação com objetivos concretossegundo o estado de conservação das unidades definidas:

CONSERVAÇÃO DAESTRUTURAPOPULACIONAL

CONSERVAÇÃODOS HÁBITATS

MANUTENÇÃODAS FUNÇÕES

DO SISTEMA

MANUTENÇÃODA CAPACIDADEDE ADAPTAÇÃO

VARIABILIDADE GENÉTICA

ESPÉCIES

ECOSSISTEMAS

ESU e prática conservacionista Leontopithecus rosalia - Mico-leão-dourado

Restrito ao Sul do Rio de Janeiro, matas de Silva Jardim eCasimiro de Abreu, Reserva Biológica de Poço-das-Antas emontanhas de Cácia do Rio São João.

Leontopithecus chrysomelas - Mico-leão-de-cara-dourada

Distribuído do sul da Bahia, entre Rios Belmonte e Pardo no sul, e RioContas no norte.

Leontopithecus chrysopygus - Mico-leão-preto

Era encontrado ao norte do Rio Paranapanema, leste do Rio Paraná, Suldo Rio Tietê e Serra de Paranapiacaba. Hoje está restrito à ReservaEstadual de Morro Grande em Teodoro Sampaio, Reserva Biológica deCaeteteus em Galiato, estado de São Paulo. Recentemente foi descobertona Estação Ecológica de Angatuba

Leontopithecus caissara - Mico-leão-de-cara-preta

Existe apenas na Ilha de Superagui, costa norte do Paraná.

hoje

antes

De acordo com o C.B.E. e dados genéticos, estas poderiam formar uma única espécie

Mata Atlântica

L. rosalia

L. chrysopygus

L. chrysomelas

Estes três grupos de organismos são classificados como espécies masfuncionam na verdade como 3 E.S.U.s , isoladas umas das outras e comindependência evolutiva - medida importante para a sua conservação.

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Lobo cinzaLobo vermelho

funciona como uma ESU?

O lobo vermelhoé um híbridoentre o lobo e ocoiote

lobo

coiote

Depressão Exogâmica

Depressão Endogâmica

Fragmentação de ambientes - subdivisãode populações

Riscos de Extinção

População mínima viável

Conservação e Evolução

Redução no sucesso reprodutivo ou viabilidade dosindivíduos observados na prole da F1 ou geraçõessubsequentes, entre indivíduos da mesma espécie, dedistintas populações.

Depressão exogâmica

Ex: Reintrodução do Íbex nas montanhas Tatra (Rep. Tcheca)

Após extinção local, foram translocados indivíduos damesma subespécie, vindos da Áustria. Subsequenteintrodução de animais da Turquia e do Sinai,adaptados ao deserto, levou esta população àextinção. Causa: o ciclo reprodutivo foi rompido jáque os híbridos mal-adaptados tinham cio no outonoe fatalmente iriam ter os filhotes em fevereiro, o mêsmais frio.

Obs: não deve ser confundida com problemas relacionados com a formação de híbridos inter-específicos

Causas da depressão exogâmica

Adaptação local - interações genótipos x ambienteconjunto de adaptações restritas de determinadas populações emseus ambientes.

Híbridos podem ter combinações alélicas que não sejam adaptadasao ambiente onde estes se encontram. Ex: Ibex da Rep. Tcheca

Coadaptação gênica - interações epistáticascombinações de estruturas cromossômicas ou de genes e alelos emuma população que produzem efeitos favoráveis (coadaptados).

Híbridos podem ter combinações cromossômicas e alélicasdeletérias. Ex: Peromyscus polionotes (roedor dos E.U.A.)

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Redução no sucesso reprodutivo ou viabilidade

populacional devido à endogamia ou acasalamentos

consangüíneos (relacionados por ancestralidade recente).

Geralmente os caracteres deletérios aparecem devido ao

maior aparecimento de genótipos homozigotos/indivíduo.

Esta é uma conseqüência inevitável do pequeno tamanho

populacional.

Depressão endogâmica Endogamia no cavalo de Przewalski

Extinto na natureza, foi reintroduzidona Mongólia através de espécimes decativeiro.

Todos cavalos de Przewalski atuais naMongólia derivam de apenas 13indivíduos fundadores (um destes erauma fêmea de uma raça doméstica).

Fragmentação de ambientese de populações

Espécies possuem distribuição geralmente subdividida empopulações, onde o conjunto de todas se chama Metapopulações

Diferentes espécies apresentam uma distribuição espacial daspopulações no ambiente que pode refletir:

•mobilidade e dispersão dos indivíduos da espécie

•dispersão associada a outra espécie (insetos-plantas)

•generalidade e flexibilidade adaptativa da espécie

•especialidade a um determinado microambiente ou nicho

•etc

A fragmentação dos ambientes leva ao rompimento do padrão dedispersão e fluxo gênico entre as populações.

CONSEQUÊNCIAS NEGATIVAS DAS DISTRIBUIÇÕES DESCONTÍNUAS:

Aumento da probabilidade de extincão e de efeitos demográficos e genéticosdeletéreos. Atuam sobretudo em circunstâncias de fragmentação artificial.

CONSEQUÊNCIAS ‘POSITIVAS’ DA FRAGMENTAÇÃO ‘NATURAL’:

Distribuições naturais estáveis (heterogeneidade e/ou carácter isolado do hábitat).Adaptação local por interrupção do fluxo gênico. Aumento da diversidadegenética e ecológica = ESPECIAÇÃO INCIPIENTE.

POP1 POP2POP3

POP4

POP5

METAPOPULAÇÃO

Fissão de populações migrações, isolamento reprodutivo, mutações, seleção, deriva

pop1

pop2

tempo

Distribuição espacial de Elaphe obsoletaVariação acumulada por processos de deriva

ou seleção natural

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Fragmentação de ecossistemas Fragmentação de ecossistemas

Extinçãolocal

Gargalospopulacionais

e efeitofundador

Fragmentação de ecossistemas

populaçãooriginal

evento degargalo de

garrafa

população sobrevivente

“Gargalo de garrafa” Genético

Por quê é necessário quantificaro Risco de Extinção?

• De acordo com o MMA uma espécie pode estar:Em perigo - Ameaçada - Altamente ameaçada - Extinta (na natureza ou totalmente)

• O que significa: Perigo de extinção• perda de ambientes?• poucos indivíduos?• este perigo compreende catástrofes ou modificações

ambientais que podem acontecer no futuro?

• A quantificação do grau de extinção é necessária– Usada para determinar o quão cedo e com que

probabilidade a extinção pode ocorrer.

Estimativas do Risco de Extinção

• Modelagem Matemática

Análise de viabilidade populacional

• tamanho populacional mínimo viável

• importância relativa de flutuações demográficas,

genéticas ou ambientais para a sobrevivência da

espécie.

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Importância dos fatoresGenéticos versus

Demográficos na Extinção

• Ênfase deve ser nos fatores ecológicos,ambientais e demográficos, nãosimplesmente genéticos.

– Há pouca evidência de que fatores genéticoslevam à extinção (são mais vistos comoconseqüências)

Determinação do tamanho mínimo viável das populaçõesde cada espécie, abaixo do qual esta não pode persistir.

Tamanho mínimo viável: população com tamanho suficientepara resistir a calamidades e outras perturbações – mais doque apenas sobreviver às condições normais

Shafer 1981 – a menor população isolada com 99% de chance depermanecer sobrevivendo por 1000 anos a despeito de qualquer efeitoprevisível de cunho demográfico, ambiental, estocasticidade genéticae catástrofes naturais

Análise da Viabilidade Populacional

Extinção devido ao acaso(natural)

å Estocasticidade Demográfica (extinção devida àvariação ao acaso nas taxas de morte e nascimento)

· Estocasticidade Genética (extinção devido àendogamia e perda de variabilidade genética)

¸ Estocasticidade Ambiental (variação em condiçõesabióticas e climáticas que direcionam populações àextinção em larga escala)

¹ Catástrofes Naturais (eventos tais como inundações,fogo e erupções vulcânicas que eliminam populações emáreas restritas)

Extinta em 1932

Modelos demográficos deextinção para mamíferos

• Que estes modelos dizem sobre as sobrevivênciasprevistas de animais nos parques ao redor domundo? (Frankel & Soulé 1981 - Conservation andEvolution)

• maiores carnívoros mamíferos (10-100 kg)– 0-22% dos parques devem permitir sobrevivência por 100 anos– nenhum dos parques deve permitir sobrevivência por 1000 anos

• maiores herbívoros mamíferos (100-1000 kg)– 4-100% dos parques devem permitir sobrevivência por 100 anos– 0-22% dos parques deve permitir sobrevivência por 1000 anos

Modelos genéticos de extinçãopara estimativa do tempo desobrevivência (persistência)

• Estes modelos assumem que a variabilidadegenética é requerida para uma persistência alongo tempo.

• Variação Genética provê oportunidades para aadaptação em um ambiente sendo alterado.

• Mais indivíduos em uma população significa quemais variação pode ser mantida na população.

• Modelos genéticos tentam estimar o tamanhoefetivo da população, e baseado nisto, estimar onúmero mínimo viável populacional.

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1680 Dodó - caçado pela carne. Ilhas Maurício.1741 Vaca Marinha de Steller - caçada até sua extinção, apenas

27 anos após sua descoberta. Pacífico norte.1883 Quagga - caçada por esporte, couro e carne. África do Sul.1914 Pombo passageiro - foi caçado aos milhões com redes e

tiros.1933 Tilacino - envenenado. Austrália e Tasmânia.1937 Tigre do Cáspio - raça extinta. Quanto tempo resta para as

demais raças?1957 Rã pintada da Palestina - vítima da drenagem de pântanos.

Palestina.1970-98 300 espécies de ciclídeos do Lago Vitória - introdução de

peixes e plantas exóticas. África central.2001 Ararinha azul - último exemplar desapareceu na natureza.

Brasil - Estão tentando reintroduzir animais de cativeiro.

Eventos recentes e documentados de Extinção Bacalhau do Atlântico

REINTRODUÇÃO:Retornando animais para a natureza

Por quê reintroduzir?

Meta: restabelecer uma população viável e

auto-sustentável por longo tempo de

uma espécie selvagem.

• manejar pequenas populações (i.e.,

aumentar a variação genética)

• promover a consciência conservacionista

• aumentar a proteção de hábitats

• restabelecer algumas espécies “chave”

Tipos de Reintrodução

Reintrodução

Suplementação

Introdução-Conservação

Translocação

Resgate/assistência

Parapropósitos deconservação

Para outrospropósitos

Reintrodução de uma espécie emuma área onde não existe mais

Oryx arábicoExtinto em 1972 (ArábiaSaudita, Oman, Jordânia)

Causas: caça

Reintrodução: animais decativeiro dos EUA e Oriente-Médio, começou em 1980

situação: população reintroduzida apresenta depressão endo e exogâmica

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Adição de indivíduos em uma áreaonde a population daquela espécieainda existe

Mico-Leão-DouradoPopulação caiu para ~200(1970)

Causas: Perda de hábitat

Suplementação:começou em 1983, apartir de animais de 140zôos em vários países.

situação: adição de animais de cativeiro diminuiu a endogamiasendo atualmente em torno de 1,9%.

Introdução de uma espécie em umaárea onde esta nunca existiu

Rato da Ilha ThevenardPopulação entrou emextinção devido à introduçãode roedores exóticos

Causas: Envenamento, etc

Introdução: para IlhaSerrurier, Austrália, em 1986

Movimento de animais selvagens deum hábitat natural para outro

Castor europeuExtinto há >1.000anos na Dinamarca

Causas: caça, perdade hábitat

Translocação: em1999 da Alemanha

Resgate/assistência

Elefante asiáticoTranslocação: protegerelefantes e prevenir injúrias aagricultores

Gibão de LarReintrodução: animais

órfãos e indivíduosconfiscados

Reintrodução: Consideraçõesevolutivas, genéticas eecológicas

Local/hábitat de introduçãotopografia, vegetação, etc

Ecologia e comportamento da Espécie

necessidades de alimento, hábitat, etc

Critérios genéticospossibilidade de hibridização, depressão exogâmica

Critérios evolutivospersistência a longo prazo, tamanho mínimo viável, ESU

Transmissão de doenças

Monitoramento pós-introdução