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Previous issue date: 2017-04-07 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Associations between landscape factors and ecological processes such as dispersal, reproduction
and survival of organisms can ultimately affect microevolutionary processes such as gene flow,
drift and selection. Landscape Genetics emerged as a research field that combines population
genetics, landscape ecology, and spatial analyses to explicitly quantify the effects of landscape
composition, configuration, and matrix quality on microevolutionary processes. In fluvial systems,
such as Amazon basin, the process of isolation by distance is often strong and can mask the
importance of barriers, landscape resistance and local environmental factors on shaping genetic
patterns. Therefore, in this dissertation I assessed the importance of local and connectivity variables
in shaping the spatial genetic variation patterns of two Amazonian river turtle species with distinct
dispersal abilities. My objectives were: 1) assess whether the high-dispersal species (Podocnemis
sextuberculata) has less spatial genetic structure than the low-dispersal species (P.
erythrocephala); 2) test whether connectivity factors are related to genetic differentiation for the
low-dispersal (P. erythrocephala) species but not for the high-dispersal species (P. sextuberculata);
and 3) test whether local factors are more strongly associated to intrapopulational genetic
diversity for the low dispersal species (P. erythrocephala). With broad sampling throughout their
distribution in Amazon basin, I estimated genetic diversity and differentiation for 14 localities
totaling 273 samples of P. erythrocephala and for 20 localities totaling 336 samples of P.
sextuberculata. I applied model selection on models associating genetic diversity to local variables
representing hypothesis of climate and productivity, instability of inter-annual water levels, hunting
pressure and downstream increase in genetic diversity. I used General Dissimilarity Modelling
(GDM) to model the relationship of genetic differentiation with connectivity variables representing
hypothesis of isolation by distance (IBD), isolation by resistance (IBR) and isolation by barrier
(IBB). Differently from the expected, local variables were more important in explaining genetic
diversity of the high-dispersal species (P. sextuberculata) than of P. erythrocephala, with best
models including productivity, distance from downstream locality, density of human villages and
historical climatic suitability. Connectivity factors in general were not important in explaining
genetic differentiation turnover for either species, but as expected, the GDM models explained a
larger amount of deviance for the low-dispersal species, P. erythrocephala. Also, IBB and IBR
models explained more genetic differentiation turnover than IBD, revealing the importance of
including the environmental and landscape complexity when studying spatial genetic patterns. I
showed that, although local variables are often overlooked in Landscape Genetics studies, they can
influence intrapopulacional genetic diversity of aquatic species, even those with high dispersal
ability. By applying a novel resistance-model framework in Riverscape Genetics and by using
riverscape factors relevant in Amazonian context, I provide an approach to study the roles of local
and connectivity variables in shaping genetic patterns of aquatic vertebrates in fluvial systems. / Associações entre fatores da paisagem e processos ecológicos como dispersão, reprodução e
sobrevivência de organismos podem afetar processos microevolutivos como fluxo gênico, deriva
e seleção. A Genética da Paisagem surgiu como um campo de pesquisa que combina genética
populacional, ecologia de paisagens e análises espaciais para quantificar explicitamente os efeitos
da qualidade da matriz, da composição e configuração da paisagem nos processos microevolutivos.
Em sistemas fluviais, como a bacia Amazônica, o processo de isolamento por distância é
normalmente forte e pode mascarar a importância de barreiras, resistência da paisagem e fatores
ambientais locais em moldar padrões genéticos. Portanto, nesta dissertação eu avaliei a importância
de variáveis locais e de conectividade em moldar os padrões espaciais de variação genética de dois
quelônios aquáticos Amazônicos com diferentes capacidades dispersoras. Meus objetivos foram:
1) avaliar se a espécie com maior capacidade de dispersão (Podocnemis sextuberculata) possui
menor estrutura genética especial que a espécie com baixa capacidade dispersora (P.
erythrocephala); 2) testar se fatores de conectividade estão relacionados à diferenciação genética
para a espécie de baixa capacidade dispersora (P. erythrocephala) mas não para a de alta
capacidade dispersora (P. sextuberculata); e 3) testar se fatores locais estão mais fortemente
associados à diversidade genética intrapopulacional da espécie de baixa capacidade de dispersão
(P. erythrocephala). Com ampla amostragem pela distribuição geográfica das espécies na bacia
Amazônica, eu estimei os parâmetros genéticos para P. erythrocephala em 14 localidades (273
amostras) e para P. sextuberculata em 20 localidades (336 amostras). Apliquei seleção de modelos
em modelos associando a diversidade genética a variáveis locais representando hipóteses de clima
e produtividade, instabilidade interanual de níveis da água dos rios, pressão de caça e aumento de
diversidade genética a jusante dos rios. Usei General Dissimilarity Modelling (GDM) para modelar
a relação entre diferenciação genética e variáveis de conectividade representando hipóteses de
isolamento por distância (IBD), isolamento por resistência (IBR) e isolamento por barreira (IBB).
Diferentemente do esperado, variáveis locais foram mais importantes em explicar a diversidade
genética intrapopulacional da espécie com maior capacidade de dispersão (P. sextuberculata) que
de P. erythrocephala, com melhores modelos incluindo produtividade, distância da localidade mais
a jusante, densidade de vilas humanas e adequabilidade climática histórica. Fatores de
conectividade em geral não foram importantes em explicar a diferenciação genética para nenhuma
das espécies, entretanto, como esperando, os modelos GDM explicaram uma maior parte da
variação para a espécie de menor capacidade dispersora, P. erythrocephala. Além disso, modelos
de IBB e IBR explicaram mais diferenciação genética que IBD, revelando a importância em incluir
a complexidade ambiental e da paisagem quando estudar padrões genéticos espaciais. Nessa
dissertação mostro que, apesar de variáveis locais serem frequentemente desconsideradas em
estudos de Genética da Paisagem, elas podem influenciar a diversidade genética intrapopulacional
de espécies aquáticas, inclusive daquelas com alta capacidade dispersora. Ao usar um método
inédito de modelos de resistência no contexto de Genética da Paisagem de Rios (Riverscape
Genetics) e ao usar fatores da paisagem relevantes no contexto Amazônico, forneço uma
abordagem para o estudo dos papéis de variáveis locais e de conectividade em moldar os padrões
genético-espaciais de vertebrados aquáticos em sistemas fluviais.
v
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:localhost:tede/2259 |
| Date | 07 April 2017 |
| Creators | Oliveira, Jessica dos Anjos |
| Contributors | Werneck, Fernanda de Pinho, Farias, Izeni Pires, Costa, Gabriel Corrêa |
| Publisher | Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia, Biologia (Ecologia), INPA, Brasil, Coordenação de Pós Graduação (COPG) |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPA, instname:Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia, instacron:INPA |
| Rights | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 5004743602847313034, 600, 600, 600, 3806999977129213183, -2555911436985713659 |
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