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Previous issue date: 2018-10-31 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás - FAPEG / Geological events of the Neogene and the climatic fluctuations of the Quaternary played an
important role in shaping the landscape and climate of South America therefore directly
influencing the evolutionary history of the organisms of this area over the last million years. These
changes led to the alternation between warm and humid, cold and dry periods. Such alternation
dictated the dynamics of retraction and expansion of open and forest landscapes. Species
associated to these environments evolved following this dynamic, which lead to alteration in
genetic conformation, lineage differentiation and even speciation. As in the past, future changes inclimate can modify the landscape causing changes in the geographical distribution of species. In
addition, predicted global warming may lead to a decline in genetic diversity as well as lead to
extinction due to species' low ability to adapt to drastic and quick changes. In this thesis two
regions of mitochondrial DNA (Cytb and 12S) and one nuclear (RAG-1) were used together with
coalescing simulations, and ecological niche modelling to access the evolutionary history of a
Scinax squalirostris (Lutz, 1925), a species associated to the South American grasslands. In the
first chapter, we sought to understand how Neogene and Quaternary geological or climatic events,
respectively, may have shaped the current disjunct distribution and the genetic diversity pattern of
S. squalirostris. The populations of S. squalirostris were found to have high genetic diversity, with
no sign of current gene flow, a high genetic differentiation, and a stable demographic history over
time with scattered origin in southern Brazil. Coalescence events date from Pliocene-Pleistocene,
with haplotype sharing among geographically distant populations, which indicates incomplete
lineage sorting. The paleodistribution models suggests that S. squalirostris lineages were widely
distributed during the last glacial maximum (LGM) but afterwards contracting and changing their
area of occurrence. These results indicate that the current geographic distribution and genetic
diversity of S. squalirostris is due to the contraction of an area widely distributed in the past,
generated by the dynamics of retraction of grasslands in warmer periods due to the loss of areas
suitable for their occurrence. In the second chapter, we tested the hypothesis that the current
populations of S. squalirostris could represent distinct lineages with candidate species not
previously described, due to the current disjunct distribution. Using molecular and morphometric
data the formation of two groups was rescued. One of them consists in a candidate species to be
described, which is a lineage restricted to the Central-West region of Brazil. The other one
comprises of populations from the South and Southeast Brazil, Paraguay, Uruguay and Argentina.
In the third chapter, ecological niche modelling, molecular techniques and simulations of genetic
groups were used to verify how future climate changes could alter the genetic diversity and
distribution of S. squalirostris. Through two climatic scenarios with different temperature changes
to 2100 (scenario 4.5 RCP increases 1.8 ° C and stabilizes, and scenario 8.5 increases 3.7 ° C and
continues to increase), ecological niche modelling analysis indicated a decrease of suitable areas in
the Central-West and Southeast regions, with a displacement towards the South of Brazil entering
the central region of Argentina towards more anthropized areas. Most of the Central West and
Northern Southeast populations may be extinct due to the absence of climatic suitable areas for
their occurrence and low genetic diversity. In addition, it was observed that Protections Areas
(PAs) currently harbors a large part of the genetic diversity of S. squalirostris. Thus, PAs in areas
that will be ideal for the occurrence of S. squalirostris will be able to maintain their high levels of
genetic diversity, but with losses of genetic diversity in the Midwest and Southeast regions. This
work indicates that future climate changes will negatively affect this species, since the appropriate
areas for its occurrence will be reduced and displaced. The loss and changes in genetic clusters
may lead to a possible loss of the evolutionary potential of S. squalirostris populations in
responding to future climate changes, which could result in the extinction of some populations. / Diferentes eventos, como geológicos do Neógeno e climáticos do Quaternário, tiveram um papel
importante com alterações da paisagem e do clima na América do Sul, influenciando diretamente a
história evolutiva dos organismos da região nos últimos milhões de anos. Essas mudanças levaram
à alternância entre períodos quentes e úmidos com frios e secos, e essa alternância iniciou a
dinâmica de retração e expansão de paisagens abertas e florestais. Espécies associadas a essesambientes evoluíram seguindo essa dinâmica, levando a alteração na conformação genética,
diferenciação de linhagens e até a especiação. Assim como no passado, mudanças climáticas
futuras podem alterar a paisagem causando mudanças na distribuição geográfica das espécies.
Além disso, o aquecimento global previsto pode levar a diminuição da diversidade genética e
ocasionar a extinção devido à baixa capacidade das espécies de se adaptarem as mudanças
drásticas tão rapidamente. Nesta tese utilizou-se duas regiões do DNA mitocondrial (Cytb e 12S) e
uma nuclear (RAG-1) juntamente com simulações coalescentes, e de Modelagem de Nicho
Ecológico para acessar a história evolutiva de uma espécie de perereca Scinax squalirostris (Lutz,
1925) associada aos Campos (grasslands) Sul-Americanos. No primeiro capítulo buscou-se
entender como eventos geológicos do Neógeno e climáticos do Quaternário podem ter moldado a
atual distribuição disjunta e o padrão de diversidade genética de S. squalirostris. Encontrou-se que
as populações de S. squalirostris possuem alta diversidade genética, com nenhum sinal de fluxo
gênico atual, uma alta diferenciação genética e história demográfica estável ao longo do tempo
com origem de dispersão no Sul do Brasil. Eventos de coalescência dataram do Plioceno-
Pleistoceno, com compartilhamento de haplótipos entre as populações geograficamente distantes,
indicando um arranjo incompleto de linhagens. A modelagem de paleodistribuição sugere que as
linhagens de S. squalirostris tinham uma ocorrência de ampla distribuição no último máximo
glacial (LGM) com contração e mudança de área no período pós-LGM. Tais resultados indicam
que a atual distribuição geográfica e diversidade genética de S. squalirostris é devido a contração
de uma área amplamente distribuída no passado, gerada pela dinâmica de retração de grasslands
nos períodos mais quentes devido à perda de áreas adequadas para sua ocorrência. No segundo
capítulo testou-se a hipótese de que as populações atuais de S. squalirostris poderiam representar
linhagens distintas, com potencial (is) espécie(s) candidata(s) não descrita(s), devido a atual
distribuição disjunta. Com a utilização de dados moleculares e dados morfométricos resgatou-se a
formação de dois grupos, sendo um destes com uma espécie a ser descrita, um grupo restrito a
região Centro-Oeste do Brasil, e outro grupo abrangendo populações do Sul e Sudeste do Brasil,
Paraguai, Uruguai e Argentina. No terceiro capítulo utilizou-se a modelagem de nicho ecológico,
juntamente com as análises moleculares e as simulações de agrupamentos genéticos para verificar
o quanto as mudanças climáticas futuras poderão alterar a diversidade genética e a distribuição de
S. squalirostris. Através de dois cenários climáticos com diferentes alterações na temperatura para
2100 (cenário 4.5 RCP aumenta 1.8oC e estabiliza, e o cenário 8.5 aumenta 3.7°C e continua
aumentando), a análise de modelagem de nicho indicou uma diminuição de áreas adequadas na
região Centro-Oeste e Sudeste, com um deslocamento em direção ao Sul do Brasil adentrando até a
região central da Argentina em direção a áreas mais antropizadas. A maioria das populações do
Centro-Oeste e norte da região Sudeste poderão ser extintas devido à ausência de áreas climáticas
adequadas para a sua ocorrência e sua baixa diversidade genética. Além disso, foi observado que as
Unidades de Conservação (UCs) detêm, atualmente, grande parte da diversidade genética de S.
squalirostris. Com as mudanças climáticas previstas, as UCs em áreas que serão ideais para a
ocorrência de S. squalirostris conseguirão manter altos níveis de diversidade genética, porém com
perdas de diversidade na região Centro-Oeste e Sudeste. Este trabalho indica que as mudanças
climáticas futuras afetarão negativamente essa espécie, pois as áreas adequadas para sua ocorrência
serão reduzidas e deslocadas. A perda e as alterações nos agrupamentos genéticos, podem levar a
uma possível perda do potencial evolutivo das populações de S. squalirostris em responder às
mudanças climáticas futuras, o que poderia resultar na extinção de algumas populações.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.bc.ufg.br:tede/9067 |
| Date | 31 October 2018 |
| Creators | Jardim, Tatianne Piza Ferrari Abreu |
| Contributors | Collevatti, Rosane Garcia, Maciel, Natan Medeiros, Maciel, Natan Medeiros, Silva, Daniela de Melo e, Lima, Natácia Evangelista de, Lima, Luciana Signorelli Faria, Machado, Iberê Farina |
| Publisher | Universidade Federal de Goiás, Programa de Pós-graduação em Genética e Biologia Molecular (ICB), UFG, Brasil, Instituto de Ciências Biológicas - ICB (RG) |
| 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 UFG, instname:Universidade Federal de Goiás, instacron:UFG |
| Rights | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | -3983316729959641468, 600, 600, 600, 600, -3872772117827373404, -768308251561457537, -961409807440757778 |
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