Conectividade e Padrões de recrutamento das populações de lagostas que habitam as Ilhas Oceânicas e a Plataforma Continental do Brasil.

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ - INSTITUTO DE CIÊNCIAS DO MAR PÓS-GRADUAÇÃO STRICTO SENSU EM CIÊNCIAS MARINHAS TROPICAIS Conectividade e Padrões de recrutamento das populações de lagostas que habitam as Ilhas Oceânicas e a Plataforma Continental do Brasil. Justificativa O conceito de conectividade indica o grau pelo qual a população local resulta do auto-recrutamento ou pela vinda de indivíduos de outra população. Por conseguinte, é um processo importante para estudos de comunidades marinhas e ainda é de notória importância para se determinar o número e o tamanho ideal de áreas marinhas protegidas para sustentarem a pesca de uma dada região (Palumbi 2003). Assim, esse conceito é relevante para entender a dinâmica populacional, a estrutura genética e a biogeografia das espécies. No ambiente marinho, as lagostas são predadores-chave dos ambientes bentônicos, sendo responsáveis pela manutenção dos níveis tróficos (Cruz et al. 2011). Estes animais possuem grande importância econômica, sendo um dos recursos pesqueiros mais valiosos e cobiçados no mundo (Phillips et al. 2006). Logo, a sobrepesca de diversos estoques, inclusive o das lagostas, tem influenciado diretamente a abundância dessas populações e, por consequência, vem acarretando em problemas no controle e equilíbrio dos ecossistemas bentônicos. Para a manutenção dos estoques lagosteiros, é fundamental que haja fluxo entre as populações, e assim, sabe-se que a troca de indivíduos entre populações que habitam diferentes regiões do Brasil depende basicamente da grande dispersão larval nos oceanos com uma duração entre 6 e 12 meses (Cruz et al. 2001). Após a fase de recrutamento larval as lagostas tornam-se animais bentônicos que não possuem boa capacidade natatória, portanto, os animais ficam restritos à área onde assentaram e apenas podem realizar migrações para alimentação e outras atividades. Logo, processos oceânicos podem afetar a dispersão larval e atuar como barreira separando populações distantes como as das ilhas oceânicas e da região costeira. Para mensurar os fluxos, abordagens genéticas e biomoleculares vêm sendo utilizadas para populações de lagosta da costa brasileira através de marcadores de DNA mitocondriais e nucleares que provaram ser extremamente úteis na discriminação

2 de espécies e populações (Diniz et al. 2005, 2007; Tourinho et al. 2012). Embora haja trabalhos sobre padrões de recrutamento de populações de lagostas em outros locais (Cruz et al. 2001), esses dados ainda são ausentes para o Brasil, onde a maior parte das informações sobre biologia e populações de lagostas advém de dados pesqueiros, estudos através de capturas dos animais e experiências de cultivos. Portanto, há a necessidade de se conhecer as características ecológicas específicas para fauna local. Pode-se considerar ainda que a Plataforma Continental do Brasil encontra-se em uma posição privilegiada por abrigar várias populações de diferentes espécies de lagostas que não dependem da transmigração estrangeira de larvas (Diniz et al. 2005) e por apresentar um acesso geográfico fechado (por não contar com países vizinhos pescando lagosta em sua plataforma). Logo, apresenta condições excepcionais para realizar estudos sobre as diferentes fases do ciclo de vida das espécies e desta forma entender os processos de recrutamento e conectividade das populações que habitam as ilhas oceânicas e a Plataforma Continental do Brasil e desta forma preservar e conservar a biodiversidade local. Com isso em mente, propõe-se a seguinte hipótese: H0: não há diferenças dos fluxos genéticos entre as populações (p>0.05) H1: há diferenças dos fluxos genéticos entre as populações (p<0.05) e estas podem ser causadas por processos oceânicos (temperatura superficial do oceano, direção e velocidade das correntes e anomalias causadas pela Oscilação Sul do El Niño). Objetivos Avaliar a conectividade das populações de lagostas espinhosas das diferentes localidades e determinar a relação entre os padrões de recrutamento e os processos oceânicos das ilhas oceânicas e da Plataforma Continental do Brasil com a finalidade de comprovar se estas estão conectadas e qual o grau de conexão entre estas populações. Objetivos específicos 1. Determinar os índices de abundância de puerulus mediante a utilização de dispositivos artificiais a fim de verificar indicadores e tendências do recrutamento como a variação espaço-temporal e suas relações entre as populações de lagostas das diferentes localidades. 2. Analisar os processos oceânicos que mais influem na região costeira e nas ilhas oceânicas e que podem afetar os mecanismos de assentamento dos puerulus.

3 3. Descrever morfologicamente e identificar geneticamente através de sequenciamento de regiões do DNA mitocondrial as diferentes espécies da fase puerulus. 4. Caracterizar geneticamente as populações de adultos amostradas com a utilização de locos de microssatélites previamente descritos para avaliar o fluxo gênico entre populações. Metodologia O estudo será desenvolvido em Acaraú (CE), Natal (RN) e nas ilhas oceânicas Atol das Rocas (RN), Fernando de Noronha (PE) e Cabo Verde (África). Será realizado um total de 24 amostragens ao longo de dois anos para coleta de puerulus. Para tal, será utilizado um coletor algal de puerulus, que consiste em uma estrutura atratora de puerulus com 60 cm de comprimento e 30 cm de largura e que consta de ramos de fibras de ráfia amarrados à estrutura principal. Os coletores serão instalados a aproximadamente 500m da costa a uma profundidade média de 5m e nas ilhas oceânicas serão adaptados de acordo com as condições ambientais de cada local. Utilizaremos a terminologia de Cruz & Bertelsen (2009) para distinguir as principais etapas do ciclo de vida da lagosta vermelha (P. argus): (a) puerulus - os animais migram para habitats costeiros (4-6 mm CC), (b) pós-puerulus ou fase algal não gregária (6-16 mm CC), (c) gregária juvenil (16-50 mm CC), (d) juvenil mais velha ou pré-recruta (50-79 mm CC), e (e) adulto ( 80 mm CC). Os indivíduos serão coletados uma vez ao mês durante a fase de lua nova, contabilizados, preservados em álcool (96%) e refrigerados para seu traslado até o laboratório para análises ecológicas e genéticas. Os índices de abundância dos estoques serão calculados usando a seguinte equação: N = n / A (Seber, 1982), onde n é o número das espécies contadas e A é a área amostrada (m² ou km²) para comparar os padrões de recrutamento nas diferentes localidades. Para estudar os principais processos oceânicos que influem no comportamento da fase puerulus, propõe-se analisar um total de três variáveis ambientais para examinar sua correlação com a abundância dos puerulus e o índice dos pré-recrutas, utilizando a análise de correlação cruzada. Serão selecionadas as seguintes variáveis: temperatura média superficial do mar (SST), velocidade superficial e direção das correntes e as anomalias mensais do El Niño South Oscilation (ENSO). Os dados mensais da temperatura (SST), corrente e ENSO padronizado serão fornecidos pela Earth System Research Laboratory-NOAA-Physical Sciences Division. E será utilizada

4 a fórmula de Diggle (1990) 2 / n (n é o número total de meses) para avaliar a significância do coeficiente de correlação, que é significativo quando o valor calculado excede ao da fórmula. As larvas puerulus serão primeiramente identificadas através de caracteres morfológicos e a seguir os diferentes grupos serão caracterizados a partir de sequências mitocondriais (região controle e COI). As sequências serão produzidas na unidade de sequenciamento do CEDECAM/Labomar e analisadas por comparação com aquelas obtidas dos bancos de dados públicos (GenBank/NCBI e BOLD), e através do programa MEGA (Tamura 2011). Já para a caracterização das populações insulares e continentais serão amostrados de 30 a 50 exemplares adultos de cada população estudada, em dois anos consecutivos, no período de pico de desova. As amostras de tecido serão armazenadas individualmente em etanol a 95% até o processamento. Os animais serão genotipados com a utilização de marcadores do tipo microssatélites, previamente descritos para P. argus (Diniz et al 2007) na unidade de sequenciamento do CEDECAM/Labomar. Os dados de genotipagem serão analisados através de programas de genética populacional (GENEPOP, Raymond e Rousset, 1995; ARLEQUIN, Schneider e Excoffier 2000). Cronograma previsto para coletas e análises de dados de Cabo Verde Atividades previstas outubro novembro dezembro Construção dos coletores de puerulus x Instalação dos coletores x x Monitoramento dos coletores x x x x x Coleta de dados mensais x x x Coleta e análises de dados ecológicos e genéticos (campo e laboratório) x x x x x Elaboração e Publicação de artigos x x x x Defesa da Tese de Doutorado x Coleta de dados ecológicos e genéticos 20 de Novembro à 2 de Dezembro de 2014 Verificar o aclimatamento e ambientação dos coletores artificiais de larvas puerulus Realização de censo visual de lagostas

5 Coleta de amostra muscular de um pereópodo para fins genéticos. 5. Referências Bibliográficas Cruz, R., Díaz, E., Baéz, M., Adriano, R Variability in recruitment of multiple life stages of the Caribbean spiny lobster, Panulirus argus, in the Gulf of Batabanó. Cuba. Mar. Freshwater Res., 52: Cruz, R. & Bertelsen, R The spiny lobster (Panulirus argus) in the Wider Caribbean: a review of life cycle dynamics and implications for responsible fisheries management. Proc. Gulf Caribb. Fish. Inst., 61: Cruz, R., Conceição, R., Marinho, R., Barroso, J., Holanda, J., Félix, C., Martins, M., Santos, F., Silva, K., Furtado Neto, M Metodologias de amostragem para avaliação das populações de lagosta: plataforma continental do Brasil. Edição bilíngue português/espanhol. Fortaleza: UFC/LABOMAR/NAVE; UH/CIM, Coleção Habitat, 6: Diniz, F., MacLean, N., Ogawa, M., Cintra, I., Bentzen, P The hypervariable domain of the mitochondrial control region in Atlantic spiny lobsters and its potential as a marker for investigating phylogeographic structuring. Marine Biotechnology, 7: Diniz, F. M., Iyengar, A., Lima, P.S.C., MacLean, N., Bentzen, P Application of a double-enrichment procedure for microsatellite isolation and the use of tailed primers for high throughput genotyping. Genetics and Molecular Biology, 30(2): Palumbi, S. R Populations genetics, demographic connectivity, and the design of marine reserves. Ecol. Appl., 13: Phillips, B. F., Booth, J. D., Cobb, J. S., Jeffs, A. G. & Mcwilliam P Larval and postlarval ecology. In: B. F. PHILLIPS (ed.), Lobsters: biology, managements, aquaculture and fisheries: (Fishing News Books, Oxford). Raymond, M. & Rousset, F GENEPOP (version 1.2): population genetics software for exact tests and ecumenicism. J Her. 86: Schneider, S., R, D & Excoffier, L Arlequin, Version 2.0. A software for Population Genetics data analysis. Genetics and Biometry Laboratory, Geneva. Seber GAF (1982). The Estimation of Animal Abundance and Related Parameters. Macmillan New York, 654 pp. Tamura, K., Peterson, D., Peterson, N., Stecher, G., Nei, M., Kumar, S MEGA5: molecular evolutionary genetics analysis using maximum likelihood, evolutionary distance, and maximum parsimony methods. Mol. Biol. Evol. 28: