Conexão e evolução entre pequenas populações insulares de plantas rupícolas do Nordeste brasileiro

FACEPECNPqFundação BoticárioCAPESVárias espécies de plantas ocorrem em habitats discretos (i.e. descontínuos) como ilhas oceânicas, topos úmidos de montanhas e afloramentos rochosos. Quando populações dessas plantas ocorrem em paisagens ambientalmente heterogêneas, o isolamento espacial pode facilitar sua adaptação local. Isso acontece devido à redução do fluxo gênico com outras populações adaptadas a condições distintas, o que poderia diluir a adaptação local. Por outro lado, populações de habitats discretos tendem a ser pequenas e, portanto, mais suscetíveis à perda de variabilidade genética por endogamia (cruzamento entre parentes) e deriva genética (fixação aleatória de alelos), o que reduz seu potencial adaptativo. Entretanto, quando esses habitats discretos ocorrem na forma de arquipélagos compostos por conjuntos isolados de pequenas populações adjacentes e potencialmente conectáveis, há maior chance de redução dos níveis de endogamia e deriva, e consequentemente, adaptação local. Além disso, populações expostas a diferentes assembleias de polinizadores e condições abióticas distintas (ex. diferenças na temperatura e precipitação) devem ser favorecidas quando suas flores podem ajustar-se morfologicamente aos polinizadores locais independentemente dos ajustes impostos às folhas por fatores abióticos (desacoplamento). Utilizando principalmente como modelo arquipélagos de populações discretas (exclusivas de afloramentos rochosos) do complexo Ameroglossum pernambucense (Scrophulariaceae) expostos a diferentes condições ambientais, esta pesquisa teve como objetivo principal investigar processos ecológicos (interação planta-polinizador), evolutivos (seleção natural versus deriva genética) e morfofuncionais (desacoplamento entre caracteres reprodutivos e vegetativos) que podem facilitar ou constranger a adaptação local de pequenas populações discretas. O potencial de cruzamento, inferido a partir da dispersão de partículas fluorescentes, entre plantas dentro e entre populações de um mesmo arquipélago revelou que a atividade dos polinizadores deve reduzir potencialmente os níveis de endogamia e deriva dentro dos arquipélagos, podendo favorecer adaptação local. Analisando a variação geográfica e ambiental da morfologia (folhas e flores) e composição genética (marcadores microssatélites) das populações do complexo A. pernambucense, foi observado que essas variações são melhor explicadas por modelos de diferenciação por seleção natural, e não por modelos de deriva genética, indicando a presença de adaptação local. A observação de um sistema de polinização funcionalmente desacoplado das folhas, indica que as populações do complexo A. pernambucense podem se adaptar às assembleias locais de polinizadores sem serem constrangidas pelas pressões seletivas impostas às folhas.Several species of plants are distributed in discrete habitats such as oceanic islands, humid mountain tops and rock outcrops. When the populations of these plants occur across environmental heterogeneous landscapes, spatial isolation might favor local adaptation. This is due to reduced gene flow with populations adapted to different environmental conditions, what could dilute local adaptation. On the other hand, populations in discrete habitats tend to be small, and thus more prone to losses of genetic variation by endogamy (mating between relatives) and genetic drift (random allele fixation), both affecting population adaptability. However, when discrete habitats form archipelagos of small adjacent populations with potential connectivity the levels of endogamy and drift are more likely to reduce and increase the adaptive potential of archipelago populations. Furthermore, populations exposed to different pollinator assemblies and different climatic conditions (e.g. differences of temperature and precipitation) might be favored when flowers are able to adapt to local pollinators independently from leaf adaptation to local climates (flower-leaf decoupling). Using mainly the Ameroglossum pernambucense complex (Scrophulariaceae) as a model of archipelagos of small disjunct populations (exclusive from rock outcrops) exposed to a highly heterogeneous landscape, the main goal of this research was to investigate ecological (plant-pollinator interactions), evolutionary (natural selection versus genetic drift) and morpho-functional (flower-leaf decoupling) aspects that could favor or constrain local adaptation of small isolated discrete populations. The mating potential of the studied plants within and among archipelago populations revealed that pollinator activity has potential to reduce endogamy and genetic drift, and might favor local adaptation. Examining the geographical and environmental variation of the phenotypes (flowers and leaves) and the genetic composition of the A. pernambucense complex populations, the results suggested that natural selection models better explained these variations than genetic drift models, providing evidence of local adaptation. The evidences also supported a pollination system functionally decoupled from leaves, suggesting the A. pernambucense complex population are able to adapt to local pollinator assemblies without constraining the adaptation of leaves to local climates