Genetic diversity of two Atlantic Forest tree species

Orientador: Vera Nisaka SolferiniDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: A floresta atlântica semidecídua, um dos principais tipos de formações vegetais constituintes da Mata Atlântica Brasileira, estende-se ao longo das regiões central e sudeste do interior do país. A sua destruição tem resultado na eliminação de muitas populações e, potencialmente, na erosão da diversidade genética de diversas espécies. A área originalmente coberta pela Mata Atlântica era de cerca de 15% do território nacional, indo do atual Estado do Rio Grande do Norte até o Rio Grande do Sul, estendendo-se, nas regiões sul e sudeste, do litoral brasileiro até a Argentina e o Paraguai. Desde então, a Mata Atlântica tem sido devastada principalmente devido à exploração predatória dos recursos florestais, causando sua redução a 7,3% de sua área original, distribuídos de forma fragmentada pelo território brasileiro. No estado de São Paulo a Mata Atlântica está reduzida a menos de 5% de sua área original e em Campinas, ocupa apenas 2,42% da área municipal. O agravamento da fragmentação florestal causado pela ação humana podem alterar os fluxos de vento, radiação e água ao longo da paisagem, bem como os padrões de migração e dispersão de animais, pólen e sementes. Uma vez que a maior parte da Mata Atlântica se apresenta hoje distribuída em fragmentos descontínuos, é fundamental estudar os efeitos desta nova situação ecológica sobre os atributos genéticos das populações vegetais. Neste trabalho, foi estudada a variabilidade e estruturação genéticas de Metrodorea nigra e Astronium graveolens com síndrome de dispersão autocórica e anemocárica, respectivamente. Foram coletados 47 indivíduos adultos e 113 jovens de M. Nigra e 28 adultos e 84 jovens de A. graveolens em dois fragmentos de mata atlântica localizados na Área de Proteção Ambiental de Souzas e Joaquim Egídeo no município de Campinas, São Paulo. Os indivíduos adultos, devido ao seu longo tempo de vida, refletem um evento reprodutivo menos influenciados pelos processos de fragmentação, quando em comparação com os indivíduos jovens. Através da comparação entre jovens e adultos, esperava-se verificar o efeito da fragmentação sobre a variabilidade de espécies com síndromes de dispersão distintas. Ambas as espécies apresentaram deficiência de heterozigottos. M. nigra apresentou coeficiente de endogamia (f) médio de 0,64 ; enquanto A. graveolens apresentou f de 0,21. O alto valor de f para M. nigra é uma conseqüência da síndrome de dispersão autocórica e do comportamento de forrageio dos polinizadores preferenciais desta espécie. O grupo de indivíduos jovens de A. graveolens apresentaram heterozigozidade (HO) maior que os adultos, indicando uma redução na incidência de acasalamentos entre indivíduos aparentados. Esta redução provavelmente está relacionada à maior eficiência da dispersão anemocórica desta espécie após a degradação ambiental dos fragmentos. Em A. graveolens a estruturação genética entre os grupos de jovens foi maior que entre os grupos de adultos; indicando uma menor eficiência na dispersão de pólen após a fragmentação. Os resultados indicam que a fragmentação, acompanhada da degradação ambiental dentro dos fragmentos, pode reduzir o número de cruzamentos endogâmicos em espécies com sementes dispersas pelo vento. Já em espécies com dispersão autocórica de sementes, a fragmentação tem efeitos menos evidentes sobre os atributos genéticos. Entretanto, o fluxo de pólen pode ser reduzido pelo dificultamento do vôo de insetos entre os fragmentos. Para uma maior compreensão do atual estado genético das populações arbóreas da Mata Atlântica, são necessários novos estudos envolvendo maior número de fragmentos florestais, espécies arbóreas com diferentes características biológicas; assim como o estudo dos efeitos da fragmentação sobre as espécies polinizadoras.Abstract: The Semideciduous Forest is one of the major formations of the Brazilian Atlantic Forest. It extends along the central and southeast regions of the country's interior. Its destruction has resulted in the elimination of many populations and the erosion of genetic diversity in different species. The Atlantic Forest originally covered about 15% of the national territory, ranging from the current state of Rio Grande do Norte to Rio Grande do Sul, and from the brazilian coast to Argentina and Paraguay. Since then, the Atlantic Forest has been devastated mainly due to the predatory exploitation of forest resources, causing a reduction to 7.3% of its original area, distributed in fragmented remnants through brazilian territory. In the state of São Paulo, the Atlantic Forest is reduced to less than 5% of its original area. In Campinas, occupies only 2.42% of the municipal area. The forest fragmentation increase caused by human action can change the flow of the wind, the solar irradiation and the water along the landscape, as well as patterns of migration and dispersal of animals, pollen and seeds. As most of the Atlantic Forest is today distributed in discontinued fragments, it is essential to study the effects of this new ecological situation on the genetic attributes of plant populations. In this work, we studied the genetic structure and variability of Metrodorea nigra and Astronium graveolens wich have explosive dehiscence and wind-mediated seed dispersion mechanisms, respectively. Forty seven adults and 113 young individuals of M. nigra were collected; while for A. graveolens this number were of 28 adults and 84 young. The field studies were conducted in two diferent remnants of Atlantic Forest in the reserve of Souzas and Joaquim Egídeo (Área de Proteção Ambiental de Souzas e Joaquim Egídeo) in Campinas, São Paulo. We also made a comparison between young and adult specimens of each species. The adults, due to their long lifetime, preserves information of a reproductive event less influenced by fragmentation processes compared to young individuals. Trougth this comparison, it was expected to detect differential fragmentation influences on the diversity of species with distinct seeds dispersion mechanisms. The two species showed heterozigosity deficience in both populations. M. nigra had a mean endogamy coefficiente (f) of 0,64; while A. graveolens had 0,21. The high value of f in M. nigra is an consequence of its autocoric seed dispersion machanism and also of its polinators behavior. The group of young individuals of A. graveolens showed heterozigosity (HO) higher than the adults; suggesting a lower incidence of endogamy after the fragmentation. This could be probabily ralated to the better eficience os wind-mediated seed dispersion of this species after the enviromental degradation in those remnants. Also in A. graveolens the genetic structure between the two young groups was higher than between the adults, suggesting a lower eficience in the pollen dispersion after fragmentation. The results sugests that the fragmentation, accompanied by environmental degradation in the fragments, may reduce inbreding in wind dispersed species. In autochoric dispersed species, fragmentation has a lighter effect on the genetic attributes. However, the flow of pollen can be reduced by hindering the flight of insects between the fragments. To better understand the current genetic status of tropical tree populations, new studies involving more forest fragments are required, as well as tree species with different biological characteristics and the study of the effects of fragmentation on the pollinating species.MestradoGenetica Vegetal e MelhoramentoMestre em Genética e Biologia Molecula