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Previous issue date: 2013-03-26 / Background: The contemporary genetic diversity of species and populations is a product of climatic oscillations over deeper timescales and/or anthropogenic factors over recent times. These forces caused alterations in the effective population size of fauna and flora, thus affecting not only their evolutionary potential but also species spatial distributions. Consequently, a need exists for assessing the historical demography of species at different population levels. The origin of the contemporary genetic diversity of cheetahs is thought to be the result of a severe decline around the Last Glacium Maximum (8,000 - 20,000 years ago, ya), followed by an expansion around the mid-Holocene ( 5,000 years) and a subsequent bottleneck within the past century due to a combination of anthropogenic factors and weather variability. Alternative hypotheses include that of a metapopulation structure and the persistence at a low effective size due to a high reproductive variance associated with a polygynous mating system. However, these three remain largely untested despite advances in molecular analytical tools over the past decades. Likewise, the effects of anthropogenic factors on population viability merit quantification as well as trends in abundance and density using robust surveying techniques. This study aims to contribute novel information on these aspects; information deemed of high significance for comprehensive conservation measures that do not underestimate the true risk of extinction the species is facing. First, we explored the historical demography of the largest free-ranging cheetah population over the past 60,000 years. Second, we assessed the population s genetic viability and its sensitivity to perturbations on vital rates and uncertainties on current population size and carrying capacity estimates. Lastly, we assessed trends in density, abundance, and behavioural ecology aspects of cheetahs. Methods: To explore the historical demography, we stratified periods during the last 60,000 years and contrasted evolutionary models assuming stability, decline and expansion using approximate Bayesian computation methods. We estimated the population s contemporary effective size using four genetic estimators and population viability analysis (PVA). Sensitivity analyses of the susceptibility of viability estimates to perturbations were also performed using a PVA approach. To estimate density and abundance, we used a combination of Bayesian spatial capture, recapture and non-spatial methods. Results: First, demographic scenarios indicated that the population has a complex demographic history, characterised by periods of decline intercalated with periods of stability with no signal of expansion contrived during the past 60,000 ya. The population seems to have been stable over the past 300 years. Additionally, scenarios modeled on abrupt reductions had low levels of support in relation to models assuming gradual reductions. Second, we found the present population to be viable, although susceptible to perturbations such as the proportion of breeding females, adult female survival rates, and uncertainties in current abundance estimates and on carrying capacity. These parameters also influenced the total population size. However, the direction of the impact was related to perturbation levels. Lastly, and mostly applicable for males, we observed density estimates of 5 to 20 km-3 that were largely similar across most of the six multi-year surveys. Furthermore, male cheetahs showed high site fidelity, utilising scent-marking locations for up to four consecutive years with possible temporal avoidance. Overall individuals displayed a nocturnal activity pattern. Discussion: First, the study shows that the population s contemporary genetic diversity (and possibly that of other populations to which our population is genetically connected) is the result of a gradual decline, likely caused by fluctuations and reductions of suitable habitat due to Pleistocene and Holocene climatic oscillations, as well as recent increases in aridification in Namibia. Second, that the population viability is largely dependent on aspects related to females, and that threshold values seem to exist beyond which certain conservation actions may have a negative influence on viability. Lastly, male density seems to be regulated by home range dynamics, as density remained similar across surveys except during periods of social instability caused by vacant home ranges. The instability caused by removals may lead to higher reproductive variance. Conclusions: Overall, the study shows that a realistic estimate of the risk of extinction faced by this population requires an integration of results obtained with several analytical approached, and that long-term conservation plans should incorporate such a body of information. The observation that viability is susceptible to different biological and social factors highlights the relevance of this assessment, which is integrated to the other themes investigated in this study. In a broader context, the results presented here are potentially relevant for assessments targeting other species facing similar threats of extinction. / Contexto: A diversidade gen?tica contempor?nea de esp?cies e popula??es ? resultante da intera??o entre aspectos ecol?gicos e biol?gicos das mesmas em rela??o aos efeitos de processos hist?ricos naturais, bem como ao efeito atual dos humanos. Essas for?as causaram altera??es no tamanho efetivo da popula??o de muitos elementos da fauna e flora, afetando n?o s? os seus potenciais evolutivos, mas tamb?m suas distribui??es geogr?ficas. Conseq?entemente, existe uma necessidade de caracterizar a hist?ria demografica de esp?cies em diferentes n?veis. A baixa diversidade gen?tica contempor?nea de guepardos ? usualmente considerada como o resultado de um severo gargalo gen?tico em torno do ?ltimo M?ximo Glacial (8.000 - 20.000 anos atr?s), seguido por endogamia, uma expans?o em meados do Holoceno (5.000 anos) e finalmente um gargalo durante o ultimo s?culo devido a a uma combina??o de fatores humanos e varia??es clim?ticas. Hip?teses alternativas incluem uma estrutura de metapopula??o e persist?ncia de tamanho efetivo baixo, devido ? ocorr?ncia de poliginia, gerando uma alta vari?ncia reprodutiva. Apesar dos avan?os em ferramentas moleculares nas ?ltimas d?cadas, estas hip?teses permanecem ainda largamente inexploradas. Da mesma forma, os efeitos de fatores humanos sobre a viabilidade da popula??o, precisam ser quantificados, assim como ? necess?rio determinar as tend?ncias temporais em abund?ncia e densidade utilizando robustas abordagens sistem?ticas. Neste contexto, o objetivo prim?rio deste estudo foi obter novas informa??es sobre estes aspectos, as quais s?o consideradas significantes para que medidas de conserva??o abrangentes sejam colocadas em pr?tica. Especificamente, exploramos a historia demografica da maior popula??o de guepardos ao longo dos ?ltimos 60 mil anos. Segundo, avaliamos a viabilidade gen?tica desta popula??o e sua sensibilidade a perturba??es e incertezas sobre o tamanho da popula??o atual, bem como estimativas da sua capacidade suporte. Por fim, avaliamos as tend?ncias em densidade e abund?ncia, assim como certos aspectos ecol?gicos comportamentais de uma popula??o local. Ferramentas: M?todos Bayesianos foram aplicados para avaliar e contrastar cen?rios evolutivos de estabilidade, decl?nio e de expans?o em diferentes per?odos nos ?ltimos 60 mil anos. Para estimar o tamanho efetivo contempor?neo da popula??o, foram utilizadas quatro estimativas gen?ticas e uma baseada em simula??es de viabilidade. Simula??es foram realizadas para avaliar a sensibilidade da estimativa de tamanho efectivo a perturba??es nas taxas vitais, incertezas no tamanho da popula??o e capacidade suporte. Por fim, o tamanho populacional de censo e a densidade populacional foram estimados atrav?s de m?todos espaciais e n?o espaciais de captura-recaptura. Resultados: Primeiro, os cen?rios demogr?ficos indicaram que a popula??o tem uma hist?ria demogr?fica complexa, caracterizada por per?odos de decl?nio populacional, intercalados por per?odos de estabilidade, sem sinal de expans?o detectado desde 60.000 mil anos. Um sinal de estabilidade foi detetado para os ultimos 300 anos. Adicionalmente, cen?rios modelados que assumiram redu??es abruptas tiveram taxas baixas de suporte em rela??o a modelos de redu??o gradual. Segundo, estimativas de tamanho efetivo baseadas em simula??es indicaram que a popula??o ? vi?vel, por?m suscet?vel a perturba??es como a propor??o de f?meas reprodutoras, as taxas de sobreviv?ncia de adultos do sexo feminino, e incertezas em estimativas de abund?ncia e de capacidade de suporte. O tamanho de censo da popula??o tamb?m foi influenciado por estes par?metros. No entanto, a influ?ncia em ambos os par?metros ? condicionada aos n?veis de perturba??es. Terceiro, as estimativas de densidade, principalmente de machos adultos, variaram entre 5 - 20 km-3 e foram semelhantes entre os levantamentos realizados no decorrer dos seis anos de amostragem. Os guepardos machos mostraram uma fidelidade de at? quatro anos de uso consecutivo de s?tios de marca??o (scent-marking sites) dentro de suas ?reas pr?prias, evidenciando tamb?m um padr?o de atividade predominantemente noturno. Discuss?o: Primeiro, o estudo mostra que a diversidade gen?tica contempor?nea da popula??o (e possivelmente de outras popula??es com as quais est? geneticamente ligada) ? resultante de um decl?nio gradual, provavelmente causado por flutua??es e redu??es de habitat adequado devidas a oscila??es clim?ticas no Pleistoceno e Holoceno, bem como aumentos no nivel de aridez em tempos mais recentes na Nam?bia. Segundo, que a viabilidade da popula??o ? em grande parte dependente de aspectos relacionados com f?meas, e que parecem existir valores limiares al?m dos quais certas perturba??es podem ter uma influ?ncia negativa sobre a viabilidade. Por ?ltimo, a densidade de machos parece ser resultado da din?mica das ?reas de vida, visto que a densidade permaneceu semelhante, exceto durante os per?odos de instabilidade social causada por ?reas vagas. A instabilidade causada por remo??es antropog?nicas pode, portanto, levar a maior vari?ncia reprodutiva. Conclus?es: O estudo indica que uma estimativa realista do risco de extin??o desta popula??o requer a integra??o de resultados obtidos por diversas abordagens anal?ticas, e que planos de conserva??o de longo prazo devem incluir tal conjunto de informa??es. A observa??o de que a viabilidade ? sens?vel a diferentes fatores biol?gicos e sociais ressalta a import?ncia desta avalia??o, a qual se integra aos demais temas investigados neste estudo. De forma mais ampla, os resultados aqui apresentados s?o potencialmente relevantes para diversas outras esp?cies que enfrentam amea?as de extin??o semelhantes.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede2.pucrs.br:tede/266 |
| Date | 26 March 2013 |
| Creators | Fabiano, Ezequiel Chimbioputo |
| Contributors | Eizirik, Eduardo |
| Publisher | Pontif?cia Universidade Cat?lica do Rio Grande do Sul, Programa de P?s-Gradua??o em Zoologia, PUCRS, BR, Faculdade de Bioci?ncias |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RS, instname:Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, instacron:PUC_RS |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 2008925231902741151, 500, 600, 36528317262667714 |
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