Diversidade genética e dinâmica populacional de Dyckia brevifolia Baker e Dyckia ibiramensis Reitz: fundamentos para a conservação de bromélias reófitas

Abstract

Os rios são elementos integradores nas paisagens, fundamentais para regulação dos ecossistemas e manutenção da biodiversidade. É o regime de fluxo hídrico que modela os ecossistemas fluviais e ripários, os quais são dependentes desse ambiente dinamicamente variável. As atividades humanas têm provocado alterações no regime de fluxo hídrico e no padrão de variação hidrológica. Como resultado, a dinâmica dos habitats ripários é alterada, impactando as espécies reófitas. No sul do Brasil, algumas bromélias ocorrem como reófitas às margens de rios encachoeirados. Em Santa Catarina, as bromélias Dyckia brevifolia e Dyckia ibiramensis fazem parte desse grupo biológico. Ambas as espécies são endêmicas e limitadas a um habitat particular, que vem sendo impactado pela construção de hidrelétricas. Diante desse contexto, o objetivo deste trabalho é fundamentar estratégias de conservação in situ para ambas as espécies, a partir da análise da demografia, da dinâmica populacional e da diversidade genética de ambas as espécies, associada à avaliação das alterações hidrológicas dos rios Itajaí do Norte e Itajaí-Açu. Para tanto, foram realizados levantamentos demográficos, em todas as populações conhecidas de ambas as espécies, nos anos de 2023 e 2024. A caracterização da estrutura demográfica consistiu na classificação das rosetas em três classes de diâmetro, e, no registro dos indivíduos reprodutivos. O estudo da dinâmica populacional considerou todos os levantamentos demográficos já realizados para D. ibiramensis e D. brevifolia, com base nos quais foi calculada a taxa e a tendência de crescimento populacional. Para a caracterização da diversidade e da estrutura genética, foram coletadas amostras foliares de todas as populações. A diversidade genética foi acessada por meio de marcadores moleculares microssatélites (SSR). As mudanças no regime de fluxo hídrico dos rios Itajaí-Açu e Itajaí do Norte foram avaliadas através dos Indicadores de Alteração Hidrológica (IHA) e dos Componentes da Vazão Ambiental (EFC). Foi registrada a ocorrência de D. ibiramensis ao longo de 1,1 km no Rio Itajaí do Norte em Ibirama. As populações de D. brevifolia foram registradas ao longo de 71,4 km no Rio Itajaí-Açu entre os municípios de Lontras e Blumenau. No levantamento demográfico de 2024, foi observada uma redução de 64% no total de rosetas contabilizadas para D. ibiramensis e de 56% para D. brevifolia. Ademais, a taxa e a tendência de crescimento foram negativas, com um declínio populacional mais preocupante para D. ibiramensis. A dinâmica populacional foi variável, contudo, mesmo em períodos de aumento do tamanho populacional, o número de rosetas reprodutivas caiu progressivamente em ambas as espécies. As bromélias D. ibiramensis e D. brevifolia apresentaram diversidade genética baixa a moderada e índice de fixação moderado a elevado. Foi observado incremento unidirecional na diversidade genética em D. ibiramensis, enquanto D. brevifolia não apresentou esse padrão de acúmulo de diversidade nas populações mais à jusante. Além disso, D. ibiramensis apresentou isolamento por distância, enquanto para D. brevifolia, foi registrada estruturação genética moderada. O grau geral de alteração hidrológica dos rios analisados foi moderado, também foi registrada mudança na sazonalidade das vazões máximas e uma tendência de homogeneização do regime de fluxo hídrico. Em um contexto de mudanças climáticas, o impacto das alterações hidrológicas sobre os habitats ripários tende a aumentar. A perda de habitat é uma das maiores ameaças à conservação de D. ibiramensis e D. brevifolia, nesse sentido, a construção de novas hidrelétricas na área de ocorrência dessas espécies é incompatível com sua manutenção na natureza. Dado o agravo da condição de ameaça das bromélias estudadas, recomenda-se a continuidade do monitoramento genético e demográfico, a ampliação de projetos de reintrodução e de conservação ex situ, além da definição da vazão ecológica adequada para ambas as espécies.

Abstract: Rivers are integrating elements in landscapes, essential for ecosystem regulation and biodiversity maintenance. It is the water flow regime that shapes riverine and riparian ecosystems, which depend on this dynamically variable environment. Human activities have caused changes in the water flow regime and the pattern of hydrological variation. As a result, the dynamics of riparian habitats are altered, impacting rheophilic species. In southern Brazil, some bromeliads occur as rheophyte along the banks of streams. In Santa Catarina, the bromeliads Dyckia brevifolia and Dyckia ibiramensis are part of this biological group. Both species are endemic and restricted to a specific habitat, which has been impacted by the construction of hydroelectric plants. Given this context, the aim of this work is to provide a basis for in situ conservation strategies for both species, based on the analysis of the demography, population dynamics, and genetic diversity, combined with an assessment of the hydrological changes in the Itajaí do Norte and Itajaí-Açu rivers. To this end, demographic surveys were conducted in all known populations of both species in the years 2023 and 2024. The characterization of the demographic structure involved classifying the rosettes into three diameter classes and recording reproductive individuals. The study of population dynamics considered all demographic surveys already conducted for D. ibiramensis and D. brevifolia, based on which the population growth rate and trend were calculated. To characterize genetic diversity and structure, leaf samples were collected from all populations. Genetic diversity was assessed using single sequence repeat (SSR). Changes in the water flow regime of the Itajaí-Açu and Itajaí do Norte rivers were evaluated using the Indicators of Hydrological Alteration (IHA) and the Environmental Flow Components (EFC). The occurrence of D. ibiramensis was recorded along 1.1 km of the Itajaí do Norte River in Ibirama. Populations of D. brevifolia were recorded along 71.4 km of the Itajaí-Açu River between the municipalities of Lontras and Blumenau. In the 2024 demographic survey, there was a 64% reduction in the total number of rosettes counted for D. ibiramensis and a 56% reduction for D. brevifolia. Furthermore, the growth rate and trend were negative, with a more concerning population decline for D. ibiramensis. Population dynamics were variable; however, even during periods of increasing population size, the number of reproductive rosettes progressively decreased in both species. The bromeliads D. ibiramensis and D. brevifolia exhibited low to moderate genetic diversity and moderate to high fixation index. A unidirectional increase in genetic diversity was observed in D. ibiramensis, while D. brevifolia did not show this pattern of diversity accumulation in the populations further downstream. Additionally, D. ibiramensis exhibited isolation by distance, while D. brevifolia showed moderate genetic structuring. The overall degree of hydrological alteration in the rivers analyzed was moderate, and there was also a change in the seasonality of maximum flows and a trend towards homogenization of the water flow regime. In a context of climate change, the impact of hydrological alterations on riparian habitats is likely to increase. Habitat loss is one of the greatest threats to the conservation of D. ibiramensis and D. brevifolia; in this sense, the construction of new hydroelectric plants in the area where these species occur is incompatible with their preservation in nature. Given the worsening threat status of the studied bromeliads, it is recommended that genetic and demographic monitoring be continued, that reintroduction and ex situ conservation projects be expanded, and the appropriate environmental flow rate for both species be defined.