ECOLOGIA DE POPULAÇÕES. AULA 6: Genética e conservação de populações
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- Vitória de Lacerda Marreiro
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1 ECOLOGIA DE POPULAÇÕES AULA 6: Genética e conservação de populações
2 AVISOS IMPORTANTES! 18/09: aula teórica 24/09: Prova às 13:30 25/09: Atividade orientada de análise de dados No site: Estudo dirigido Atividade do dia 25/09 Última aula em PDF
3 EVOLUÇÃO EM AÇÃO: RELEMBRANDO OS TENTILHÕES
4 EVOLUÇÃO EM AÇÃO: RELEMBRANDO Arranha buscando OS sementes no solo TENTILHÕES Busca sementes no solo e flores e polpa de Opuntia Se alimenta de besouros nas árvores Utiliza espinhos que segura no bico para extrair insetos de troncos Se alimenta de folhas, sementes e brotos no dossel das árvores Se alimentam de pequenos insetos macios
5 EVOLUÇÃO EM AÇÃO: RELEMBRANDO OS TENTILHÕES Geospiza fortis
6 EVOLUÇÃO EM AÇÃO: RELEMBRANDO OS TENTILHÕES El Niño à Precipitação e florescimento da vegetação La niña à Seca constante Ilha de Daphne Major, seca reduziu drasticamente a abundância de sementes Sementes mais duras e resistentes, difíceis de quebrar Aves com os bicos maiores e mais fortes sobreviveram (1400 à 200) Entre 1976 e 78 à aumento do tamanho médio dos bicos nos filhotes 1983 à El niño à sementes menores Retornambicos menores! Geospiza fortis
7 EVOLUÇÃO EM AÇÃO: RELEMBRANDO OS TENTILHÕES Geospiza fortis
8 FORMAS DE SELEÇÃO NATURAL Estabilizadora: fenótipos intermediários ajustáveis Direcional: um ou outro fenótipo extremo é favorecido Disruptiva: vários fenótipos extremos são favorecidos.
9 FONTES DE VARIAÇÃO GENÉTICA Mutação e recombinação são fontes de variação genética que atuam sobre o DNA Mutação: substituição de nucleotídeos, deleções, rearranjos; Substituição de nucleotídeos no códon à altera proteína codificada Mutações são, sobretudo, danosas, pois a seleção natural eleminou os genes deletérios, preservando aqueles que adaptam o organismo
10 FONTES DE VARIAÇÃO GENÉTICA Mutação e recombinação são fontes de variação genética que atuam sobre o DNA Mutação: substituição de nucleotídeos, deleções, rearranjos; Substituição de nucleotídeos no códon à altera proteína codificada Mutações são, sobretudo, danosas, pois a seleção natural eleminou os genes deletérios, preservando aqueles que adaptam o organismo Uma única mutação altera a estrutura das moléculas de hemoglobina
11 FONTES DE VARIAÇÃO GENÉTICA Mutação e recombinação são fontes de variação genética que atuam sobre o DNA Mutação: substituição de nucleotídeos, deleções, rearranjos; MUTAÇÃO É UMA Substituição de nucleotídeos no códon à altera FORÇA ALEATÓRIA, proteína codificada ALHEIA ÀS Mutações são, sobretudo, danosas, pois a seleção PRESSÕES natural eleminou os genes deletérios, preservando SELETIVAS DO aqueles que adaptam o organismo AMBIENTE Uma única mutação altera a estrutura das moléculas de hemoglobina
12 FONTES DE VARIAÇÃO GENÉTICA Recombinação durante a meiose Produz variações genéticas muito mais rapidamente do que a mutação Ampla variação para atuação da seleção natural
13 A LEI DE HARDY-WEINBERG A frequência dos alelos e dos genótipos permanecem constantes numa população, se: 1. Numero grande de indivíduos 2. Acasalamento aleatórios 3. Sem seleção 4. Sem migração entre populações 5. Sem mutação Geneticistas Hardy e Weinberg, 1908 São necessárias forças adicionais para alterar o pratimônio genético de uma população
14 A LEI DE HARDY-WEINBERG A frequência dos alelos e dos genétipos permanecem constantes numa população, se: 1. Numero grande de indivíduos 2. Acasalamento aleatórios 3. Sem seleção 4. Sem migração entre populações 5. Sem mutação Geneticistas Hardy e Weinberg, 1908 São necessárias forças adicionais para alterar o pratimônio genético de uma população
15 A LEI DE HARDY-WEINBERG
16 A LEI DE HARDY-WEINBERG MUTAÇÃO, TAMANHO POPULACIONAL PEQUENO, ACASALAMENTO NÃO-ALEATÓRIO, MIGRAÇÃO E SELEÇÃO NATURAL DESVIAM A POPULAÇÃO DO EQUILÍBRIO DE HARDY-WEINBERG (Ricklefs)
17 PEQUENAS POPULAÇÕES Deriva genética: alterações na frequência de alelos devido variações na fecundidade e na mortalidade da população Eventos estocásticos atuam sobre natalidade e mortalidade, também tem efeitos sobre a frequência de alelos Maior fixação de alelos em populações menores (enquanto outros alelos são perdidos) Assim, variabilidade genética diminui mais rapidamente em populações menores
18 PEQUENAS POPULAÇÕES Deriva genética: alterações na frequência de alelos devido variações na fecundidade e na mortalidade da população Eventos estocásticos atuam sobre natalidade e mortalidade, também tem efeitos sobre a frequência de alelos Maior fixação de alelos em populações menores (enquanto outros alelos são perdidos) Assim, variabilidade genética diminui mais rapidamente em populações menores
19 PEQUENAS POPULAÇÕES: EVENTOS FUNDADORES EVENTOS FUNDADORES Colonização de nova ilha ou novo habitat por população, reduzindo a variabilidade genética na população colonizadora Amostra reduzida da população parental Somada à deriva genética no local: GARGALO POPULACIONAL
20 PEQUENAS POPULAÇÕES: EVENTOS FUNDADORES EVENTOS FUNDADORES Colonização de nova ilha ou novo habitat por população, reduzindo a variabilidade genética na população coloniaadora Amostra reduzida da população parental Somada à deriva genética no local: GARGALO POPULACIONAL
21 PEQUENAS POPULAÇÕES
22 ENDOGAMIA E EXOGAMIA Endocruzamento reduz a proporção de heterozigotos numa população Evitando o endocruzamento: Dispersão, reconhecimento de parentes próximos, acasalamento seletivo negativo, distinção por odor, separação temporal das funções masculina e feminina (flores), impedimento da autofecundação
23 ENDOGAMIA E EXOGAMIA Exogamia: adaptação às condições locais Distância de cruzamento ótimo: 10m para Delphinium nelsoni Mais sementes produzidas por plantas polinizadas por indivíduos a 10m de distância (vs. 1 e 1000m)
24 EFEITO WAHLUND Migração reduz a proporção de heterozigotos de populações adaptadas para diferentes condições locais Movimento entre populações: FLUXO GÊN ICO
25 CONSERVAÇÃO DE POPULAÇÕES IN SITU Preservação integral de espécies e comunidades dentro dos ecossistemas e habitats naturais... Unidades de Conservação, considerar: fragmentação, pressão destrutiva, levantamentos ou listas de espécies, planos de manejo e presença de fiscalização Manejo de populações para garantir a diversidade genética Fernsae itatiae
26 IMPACTOS SOBRE A DIVERSIDADE GENÉTICA Galetti et al 2013
27 IMPACTOS SOBRE A DIVERSIDADE GENÉTICA Variação geográfica no tamanho das sementes em populações de palmeiras. Distribuição das frequências do tamanho de sementes em 22 populações de palmeiras (Euterpe edulis) em remanescentes da Mata Atlântica brasileira. Pontos vermelhos são locais defaunados, onde frugívoros com grande abertura de boca estão localmente extintos ou raros; pontos pretos são locais não defaunados. Linhas verticais mostram o limite de tamanho para a dispersão por aves pequenas (gape 12 mm) naausência de grandes frugívoros. Galetti et al 2013
28 IMPACTOS SOBRE A DIVERSIDADE GENÉTICA
29 IMPACTOS SOBRE A DIVERSIDADE GENÉTICA
30 IMPACTOS SOBRE A DIVERSIDADE GENÉTICA Galetti et al 2013
31 CONSERVAÇÃO, POPULAÇÕES E FRAGMENTAÇÃO
32 CONSEQUÊNCIAS DA FRAGMENTAÇÃO Padrões de alimentação e distribuição Maior vulnerabilidade de espécies Espécies de grande porte extensas áreas de habitat e diversidade de recursos, Espécies altamente especializadas (especialistas)
33 CONSEQUÊNCIAS DA FRAGMENTAÇÃO Extinções e declínio populacional Divisão das populações originais em duas ou mais populações Subpopulações sujeitas à endogamia Menor diversidade genética Redução do tamanho populacional (mating, feeding, etc Redução nos recursos disponíveis em um único fragmento
34 CONSEQUÊNCIAS DA FRAGMENTAÇÃO Efeitos sobre populações: Declínio e extinções (Donovan and Flather, 2002) Perda de diversidade genética (Gibbs, 2001 ) Baixas densidades devido às distribuições menos efetivas de indivíduos em redes de habitats (Haddad and Baum, 1999; Gonzales et al., 1998 ) Os efeitos de distúrbios são maiores em habitats mais fragmentados (Foppen et al.,1999) Taxas de crescimento menores (resiliência) (Foppen et al., 1999) Alteração do padrão de interações (parasitismo e dispersão de sementes) (Kruess and Tscharntke, 2000)
35 CONSEQUÊNCIAS DA FRAGMENTAÇÃO Metapopulações: Subpopulações conectadas por movimentos ocasionais de indivíduos Manchasde habitat conectadas
36 CONECTIVIDADE E CORREDORES ECOLÓGICOS Conectividade: Crítica para manter as populações a longo prazo Importância depende do potencial de dispersão/ padrões de movimentação de espécies
37 CONECTIVIDADE E CORREDORES ECOLÓGICOS Conectividade: Influencia padrões de dispersão, fluxo gênico, potencial de colonização e de adaptação às mudanças climáticas
38 CORREDORES ECOLÓGICOS Áreas que unem fragmentos florestais ou Unidades de Conservação Deslocamento de animais Dispersão de sementes Fluxo gênico Aumento da cobertura vegetal Conectividade entre populações Recolonização Manter processos ecológicos e evolutivos
39 TAKE-HOME MESSAGES Mutações e recombinações podem provocar alterações genéticas nas populações, sendo as mutações muito mais lentas. Mutações são aleatórias, independentes da seleção natural. A frequência de alelos e genótipos numa população permanece constante sob as seguintes condições: Numero grande de indivíduos, Acasalamento aleatórios, Sem seleção, Sem migração entre populações, Sem mutação A deriva genética ocorre em populações pequenas, com mudanças aleatórias nas frequências dos alelos. Migrações de indivíduos entre populações com diferentes frequências alélicas podem reduzir o número de heterozigotos, conhecido como Efeito Wahlund. Evolução em ação: tentilhões e El Ninõ/ La niña; melanismo da mariposa Biston betularia
40 PERGUNTA DO DIA Quais os efeitos da fragmentação sobre populações?
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1 2 3 4 5 Populações que obedecem a todas estas premissas são chamadas de populações em equilíbrio. Embora, provavelmente, não existam, na natureza, populações que preencham todos os requisitos do equilíbrio,
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