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Título: Ecologia, genômica de paisagem e status taxonômico do sapo Atelopus manauensis (Bufonidae): uma abordagem multidisciplinar aplicada a conservação de uma espécie em risco de extinção
Título(s) alternativo(s): Ecology, landscape genomics and taxonomic status of the frog Atelopus manauensis (Bufonidae): a multidisciplinary approach applied to the conservation of a species in extinction risk
Autor: Jorge, Rafael Filgueira
Orientador: Lima, Albertina Pimentel
Palavras-chave: Sapos
Atelopus manauensis
Data do documento: 22-Set-2020
Editor: Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia - INPA
Programa: Ecologia
Abstract: The Negro-Uatuma Rivers interfluve (NUI) concentrates the most studied research areas in the Amazon. Nonetheless, the geographic distribution and genetic diversity of many anuran species inhabiting the region are still unknown. The largest city in the Amazon, Manaus, is located within this landscape, and its unplanned growth is approaching continuous forests. The present study revealed a distinct evolutionary significant unit within Atelopus (Anura: Bufonidae: Atelopus manauensis). The genus is considered highly threatened throughout its distribution and this candidate species, described here, is known only for the surroundings of Manaus. Hence, the main goal of this thesis was to investigate the role of environmental heterogeneity in determining the geographic range and the functional and genetic connectivity among genetic lineages of Atelopus manauensis and provide information to define and nominate this evolutionary significant unit within the genus Atelopus. The first chapter uses phylogenetic inferences to confirm that Atelopus from the Manaus region comprises an evolutionary significant unit. After confirmation, molecular, morphological and bioacoustical data were integrated to assign a name to this Atelopus species and provide support for its conservation. Despite have long been assigned to a species complex distributed in the western Amazon, Atelopus manauensis is sister to a clade distributed in the Guiana Shield. The species can be distinguished from species of its sister clade by call, morphology and colour pattern. Due to phenotypic and ecological similarities, the same factors that threaten other Atelopus species may lead to the extinction Atelopus manauensis. The second chapter investigates the influence of the environmental heterogeneity of the NUI on the geographic range, occurrence pattern and variation in density of Atelopus manauensis to assess its conservation status. Factors related to climate, forest structure and extent of flooding-area of rivers limit the occurrence of Atelopus manauensis to patches of suitable habitats in a narrow geographic area directly affected by the expansion of Manaus. Variation in the density of the species is related to subtle changes in streams and stream bank characteristics. Following IUCN criteria, it is suggested that the conservation status of Atelopus manauensis should be “Endangered” and the species included in lists of threatened species. The third chapter employs a genomic data set to investigate the influence of environmental heterogeneity on functional and genetic connectivity among genetic lineages of Atelopus manauensis. Six genetically structured lineages were identified despite the limited geographic area of the species. There is evidence of adaptive differences among these six genetic lineages, suggesting the presence of six distinct population segments (DPSs) to be individually considered as priorities by conservation efforts. Environmental heterogeneity (isolation by environment and isolation by landscape resistance), along with isolation by geographic distance, influence gene flow among the genetic lineages of Atelopus manauensis. There is evidence of inbreeding for some of these lineages, making measures to preserve connectivity among them an urgent necessity for the conservation of Atelopus manauensis. Key-words: 1. Atelopus 2. Integrative taxonomy 3. Ecology 4. Conservation 5. Local adaptation 6. Gene flow 7. central Amazonia
Resumo: O interflúvio entre os rios Negro e Uatumã (INU) concentra as áreas de pesquisa mais estudadas da floresta amazônica. Entretanto, ainda é desconhecida a distribuição geográfica e a diversidade genética de muitas espécies de anuros que habitam a região. Nessa paisagem está localizada a maior cidade da Amazônia, Manaus, que está expandindo sobre áreas de florestas contínuas de forma não planejada. Uma unidade evolutivamente significante e diferente de Atelopus foi revelada durante este estudo (Anura: Bufonidae: Atelopus manauensis). Esse gênero é considerado altamente ameaçado em toda a sua distribuição e esta espécie candidata, aqui descrita, tem a distribuição conhecida apenas nos arredores de Manaus. Portanto, o objetivo geral desta tese foi investigar a influência da heterogeneidade ambiental nos limites geográficos e na conectividade funcional e genética entre grupos genéticos de Atelopus manauensis e prover informações para definir e nominar essa unidade evolutivamente significante dentro do gênero Atelopus. No primeiro capítulo, foram utilizadas inferências filogenéticas para confirmar que Atelopus manauensis formava uma unidade evolutivamente significante. Assim confirmado, foram integrados dados moleculares, morfológicos e bioacústicos para nomear o Atelopus da região de Manaus e fornecer subsídios para sua conservação. Apesar de ter sido considerada por muito tempo parte de um complexo de espécies distribuído no oeste da Amazônia, Atelopus manauensis é uma espécie irmã de um clado distribuído no Escudo das Guianas. A espécie pode ser distinguida das espécies do clado irmão pelo canto, morfologia e padrão de coloração. Devido às semelhanças fenotípicas e ecológicas, os fatores que ameaçam outras espécies de Atelopus podem levar Atelopus manauensis a extinção. No segundo capítulo, foi investigada a influência da heterogeneidade ambiental do INU nos limites geográficos, padrão de ocorrência e variação das densidades de Atelopus manauensis e com isso avaliar seus status de conservação. Fatores relacionados ao clima, à estrutura da floresta e à extensão da área de inundação dos rios limitam a ocorrência de Atelopus manauensis a manchas de ambientes adequados em uma área reduzida e diretamente afetada pelo crescimento de Manaus. As densidades de Atelopus manauensis variam em resposta a mudanças sutis em características dos igarapés e das planícies aluviais adjacentes. Seguindo os critérios da IUCN, nós sugerimos que Atelopus manauensis seja classificada como “Em Perigo” e incluída em listas de espécies ameaçadas. No terceiro capítulo, foi utilizado um banco de dados genômicos para investigar a influência da heterogeneidade ambiental na distribuição geográfica da variação genética de Atelopus manauensis. Foram identificados seis grupos geneticamente estruturados, apesar da área geográfica reduzida da espécie. Existem diferenças adaptativas entre esses grupos, o que sugere que eles representam segmentos populacionais distintos e devem ser considerados individualmente como prioridades em esforços conservacionistas. A heterogeneidade ambiental (ex.: isolamento por ambiente e por resistência da paisagem), juntamente com o isolamento por distância geográfica, influenciam o fluxo gênico entre os grupos genéticos da espécie estudada. Existem evidências de endogamia em alguns dos grupos genéticos identificados e medidas para preservar a conectividade entre eles são urgentes para a conservação de Atelopus manauensis.
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