Fundamentos ecológicos e genéticos para a conservação de Ocotea catharinensis Mez

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Recursos Genéticos Vegetais, Florianópolis, 2018.Ocotea catharinensis Mez. (Lauraceae) é uma espécie arbórea e longeva que ocorre na Floresta Ombrófila Densa do estado de Santa Catarina. A espécie apresenta histórico de intensa exploração madeireira, fato que reduziu severamente as densidades populacionais. Atualmente, O. catharinensis é considerada ameaçada de extinção. Apesar do grau de ameaça, poucos estudos focaram em aspectos ecológicos e genéticos da espécie, com intuito de fomentar estratégias de conservação. Assim, o objetivo do presente estudo foi entender aspectos relacionados à biologia reprodutiva, dinâmica demográfica e estrutura genética interna (EGI) de O. catharinensis, no intuito de gerar conhecimento válido à conservação da espécie. Para tanto, duas parcelas permanentes (de 15 ha e 15,5 ha) foram instaladas em duas Unidades de Conservação de Santa Catarina (Parque Nacional da Serra do Itajaí ? PNSI e Floresta Nacional de Ibirama ? FNI). Na FNI, foram avaliados aspectos da fenologia reprodutiva (62 indivíduos), biologia floral, visitantes florais, dispersores e sistema reprodutivo. Além disso, nos dois locais de estudo, foram avaliados aspectos da dinâmica demográfica (densidade, mortalidade, recrutamento e crescimento) e do padrão de distribuição espacial ao longo de dois anos (2015 e 2016 ? PNSI; 2016 e 2017 ? FNI). Também nas duas parcelas, por meio de marcadores isoenzimáticos, foram estimados índices de diversidade genética e de EGI para três classes de indivíduos: regenerantes, jovens e reprodutivos. Ocotea catharinensis apresenta padrão fenológico supra anual, sistema misto de cruzamento, com predominância de alogamia, uma série de mecanismos para facilitar a fecundação cruzada (flores atrativas, hercogamia e protoginia) e interações com uma expressiva diversidade de polinizadores (principalmente da ordem Diptera) e dispersores (principalmente aves). Além disso, as populações de O. catharinensis apresentaram baixas densidades (em comparação com dados históricos), baixa intensidade de regeneração e baixas taxas de incremento em altura e diâmetro a altura do peito. Assim, mudanças na estrutura populacional da espécie ocorrem de maneira lenta. Os padrões de distribuição espacial foram majoritariamente agregados, mais intensos no PNSI do que na FNI, sugerindo maior homogeneidade ambiental na FNI. As populações estudadas apresentaram também altos índices de diversidade genética em todas as classes, bem como altos índices de fixação, exceto para a classe de jovens. Adicionalmente, foram identificadas reduções nos tamanhos efetivos populacionais. Níveis distintos de EGI foram detectados entre as populações e entre classes. A avaliação da EGI permitiu ainda estimar distâncias para coleta de germoplasma, além de tamanhos de vizinhança, áreas mínimas viáveis para conservação e áreas de deme. Em linhas gerais, para a conservação de O. catharinensis, recomenda-se a priorização de fragmentos maiores que 170 ha, ainda que fragmentos menores (entre 8,8 ha e 11,7 ha) possam conter demes panmíticas. A conservação da fauna polinizadora e dispersora é de grande importância, pois são os principais vetores de fluxo gênico. Ainda em relação à conservação in situ, sob o prisma de uma real possibilidade de redução de tamanho efetivo populacional, por conta de autofecundação e reduções de densidade, recomenda-se que a exploração da espécie permaneça sob restrição. Os resultados sistematizados pelo presente estudo são, em grande parte, inéditos para a espécie, e sua obtenção só foi possível por conta da integração continuada de distintas metodologias, em distintos locais.Abstract : Ocotea catharinensis Mez. (Lauraceae) is a long-lived tree species, which occurs in the Ombrophilous Dense Forest of Santa Catarina state. This species has a historic of intense logging, fact that severely reduced population densities. Ocotea catharinensis is currently endangered nevertheless few studies have focused on ecological and genetic aspects of this species, in order to promote conservation efforts. Therefore, the main goal of this study was to understand aspects related to the reproductive biology, population dynamics and spatial genetic structure (SGS) of O. catharinensis, aiming to provide useful knowledge for the conservation of this species. For this, two permanent plots (15 ha and 15.5 ha) were installed in two Protected Areas of Santa Catarina (Parque Nacional da Serra do Itajaí ? PNSI and Floresta Nacional de Ibirama ? FNI). In FNI, aspects of reproductive phenology (62 individuals), floral biology, floral visitors, dispersers and mating system were evaluated. In addition, population dynamics (density, mortality, recruitment and growth) and spatial pattern were evaluated, over two years, in the two study sites (2015 and 2016 ? PNSI, 2016 and 2017 ? FNI). Also in both study sites, by means of allozyme markers, genetic diversity and SGS were estimated for three classes of individuals: seedlings, juveniles and reproductive. Ocotea catharinensis presents supra-annual phenological pattern, mixed mating system predominantly outcrossed, several mechanisms to prompt cross-fertilization (attractive flowers, hercogamy and protogyny), and interactions with an expressive diversity of pollinators (mainly from Diptera order) and dispersers (mainly birds). Furthermore, studied populations presented low densities (compared to historical data), low recruitment of individuals and low rates of increment in diameter and height. Thus, changes in the population structure tend to occur slowly. Aggregation was the main spatial pattern observed for both populations, with more intensity in PNSI than in FNI, suggesting greater environmental homogeneity in FNI. The studied populations also presented high levels of genetic diversity in all classes, as well as high fixation indexes, except for the juveniles. Additionally, reductions in effective population sizes were identified. Different SGS levels were detected between populations and between classes. The SGS assessment also allowed the estimation of distances for germplasm collection, as well as neighborhood sizes and areas, and minimum viable areas for conservation. Although smaller fragments (between 8.8 ha and 11.7 ha) may contain panmictic demes, for the conservation of O. catharinensis it is recommended to prioritize fragments larger than 170 ha. It is also important to conserve the pollinating and dispersing fauna, since they are the main vectors of gene flow. Further reductions in effective population sizes are possible due to self-fertilization and density limitations; therefore it is prudent to state that O. catharinensis exploitation must remain restricted. The results above (most are unpublished for this species) were made possible through the continuous integration of different methodologies in different study sites