Genética de paisagens de espécies arbóreas no estado de Santa Catarina: implicações para a conservação

Abstract

O bioma Mata Atlântica possui elevados níveis de biodiversidade e endemismo, porém sofreu grandes reduções de área por pressões antrópicas em um curto intervalo de tempo, restando apenas 11,7% de sua cobertura original. O estado de Santa Catarina está totalmente inserido nesse bioma, e a sua cobertura florestal encontra-se fragmentada e reduzida em comparação com o passado. Várias das consequências da redução de hábitats possuem potencial de causar efeitos diretos na diversidade genética das espécies, porém pouco se sabe qual foi o seu real impacto e suas implicações. O presente trabalho objetivou estudar como aspectos da paisagem podem afetar a diversidade genética de espécies arbóreas ameaçadas e de interesse socioeconômico do estado de Santa Catarina, principalmente referente à redução de hábitats, a partir de dados obtidos pelo Inventário Florístico Florestal de Santa Catarina. Foram amostradas populações adultas de 13 espécies arbóreas na extensão do estado de Santa Catarina, das quais seis também tiveram populações regenerantes amostradas. As espécies amostradas foram Apuleia leiocarpa, Araucaria angustifolia, Butia catarinensis, B. eriospatha, Calophyllum brasiliense, Cedrela fissilis, Dicksonia sellowiana, Euterpe edulis, Myrocarpus frondosus, Ocotea catharinensis, O. odorifera, O. porosa e Podocarpus lambertii. Em cada população, foram genotipados 50 indivíduos por meio de isoenzimas, e caracterizadas pelos índices de riqueza alélica (Ar), diversidade genética (He), índice de fixação (f) e divergência genética entre populações (FST). A partir desses dados, foram testadas diferenças nos índices genéticos entre a coorte adulta e a de regenerantes para monitorar sua dinâmica no tempo (capítulo 1); testados modelos de regressão entre os índices genéticos com índices demográficos e fitossociológicos dos fragmentos florestais, assim como a paisagem no seu entorno (capítulo 2) e; testados modelos de regressão entre a divergência genética das populações e elementos da paisagem (capítulo 3). No capítulo 1, a coorte de indivíduos regenerantes revelou índices genéticos similares aos da coorte adulta, com uma média da divergência genética (FST) entre coortes de 0,014. As espécies Apuleia leiocarpa e Euterpe edulis apresentaram redução no índice de fixação entre coortes; enquanto Araucaria angustifolia e Ocotea catharinesis mantiveram um elevado índice de fixação e E. edulis apresentou uma queda no He. No capítulo 2, os modelos mostraram uma maior diversidade genética em fragmentos com maior área e cobertura florestal original no seu entorno, e menor diversidade genética em locais com perdas nesses índices entre os anos 1985 e 2010. Adicionalmente, índices fitossociológicos potencialmente relacionados com o tamanho efetivo populacional (Ne) mostraram uma tendência de associação positiva com a diversidade genética. No capítulo 3, foi identificado que elementos da paisagem de altitude, declividade e uso e cobertura do solo (UCS) influenciam na divergência genética das espécies, no qual florestas facilitam o fluxo gênico e categorias antrópicas (agropecuária, reflorestamentos e cidades) o dificultam. No capítulo 4, a informação dos demais capítulos foi reunida para propor estratégias de uso e conservação. Dentre todos os testes realizados, 11 das 13 espécies demonstraram efeitos negativos de alterações antrópicas na paisagem sobre sua diversidade genética, o que pode ser considerado preocupante tendo em vista o cenário de constante redução de ambientes florestais. O estudo ressalta a importância da manutenção de ambientes florestais para a diversidade genética de espécies florestais. São sugeridas ações que favoreçam o fluxo gênico e que aumentem o tamanho populacional para que essa situação seja melhorada em longo prazo.

Abstract: The Atlantic Forest biome has high levels of biodiversity and endemism, however it has undergone major reductions in area due to human pressure in a short period of time, with only 11,7% of its original coverage remaining. Santa Catarina state is fully inserted in this biome, and its forest cover is reduced and fragmented compared to the past. Several of the consequences of habitat reduction have potential to cause direct effects on the genetic diversity of species, however little is known about their real impact and implications. The present study aimed to study how landscape aspects can affect the genetic diversity of threatened forest species and of socioeconomic interest in the state of Santa Catarina, mainly related to the habitats reduction, based on data obtained by the Floristic Forest Inventory of Santa Catarina. Adult populations of 13 forest species were sampled in Santa Catarina state, of which six also had sampled seedling populations. The studied species were Apuleia leiocarpa, Araucaria angustifolia, Butia catarinensis, B. eriospatha, Calophyllum brasiliense, Cedrela fissilis, Dicksonia sellowiana, Euterpe edulis, Myrocarpus frondosus, Ocotea catharinensis, O. odorifera, O. porosa and Podocarpus lambertii. In each population, 50 individuals were genotyped using isoenzymes, and characterized by allelic richness (Ar), genetic diversity (He), fixation index (f) and genetic divergence between populations (FST). From these data, differences in the genetic indexes between the adult and the seedling cohort in order to monitor their dynamics over time (chapter 1); regression models were tested between genetic indexes and demographic and phytosociological indexes of forest fragments, as well as the landscape around them (chapter 2) and; regression models were tested between the genetic divergence of populations and elements of the landscape (chapter 3). In chapter 1, the seedling cohort showed similar genetic indexes to those of the adult cohort, with an average genetic divergence between (FST) cohorts of 0,014. The species Apuleia leiocarpa and Euterpe edulis showed a reduction in fixation index between cohorts; while Araucaria angustifolia and Ocotea catharinesis maintened a high fixation index and E. edulis showed a reduction in He. In chapter 2, the models showed greater genetic diversity in fragments with greater original area and forest cover in their surroundings, and less genetic diversity in places with losses in these indexes between the years 1985 and 2010. Additionally, phytosociological indices potentially related to the effective population size (Ne) showed a positive association trend with genetic diversity. In chapter 3, it was identified that landscape elements of altitude, declivity and land use and cover (LUC) influence the genetic divergence of species, in which forests promote the gene flow and anthropic categories (agriculture, reforestation and cities) hamper it. In chapter 4, the information from the other chapters was gathered to propose strategies for use and conservation. Among all the tests carried out, 11 of the 13 species demonstrated negative effects of anthropic changes in the landscape on their genetic diversity, which can be considered daunting considering the scenario of constant reduction of forest environments. The study highlights the importance of maintaining forest environments for the genetic diversity of forest species. Actions that favor the gene flow and increase the population size are suggested so that this situation can be improved in the future.