Influência do ambiente marinho no padrão de distribuição e na estrutura genética de mamíferos marinhos predadores de topo de cadeia

Abstract

Duas espécies de cetáceos apresentam padrões de distribuição peculiares ao longo da costa brasileira, muito provavelmente em resposta às condições hidrográficas e topográficas que ocorrem entre 20 e 33°S. A primeira espécie, a franciscana ou toninha (Pontoporia blainvillei), é um golfinho de distribuição restrita do Brasil até a Argentina, que ocorre primariamente na plataforma continental interna, raramente ultrapassando os 50 m de profundidade. Já a segunda espécie, o golfinho-pintado-do-Atlântico (Stenella frontalis), é um golfinho de distribuição restrita ao Oceano Atlântico, que ocupa principalmente a plataforma continental. Estas duas espécies apresentam hiatos ao longo da sua distribuição no Brasil que tem consequências na morfologia e estrutura genética das espécies. Através da aplicação de diferentes métodos, o principal objetivo deste estudo foi investigar a influência do ambiente marinho no padrão de distribuição e na estrutura genética destas duas espécies com ênfase na costa brasileira. No primeiro capítulo, investigou-se a relação do ambiente marinho com o padrão de distribuição da franciscana. Para tanto, uma revisão e atualização da distribuição das áreas de manejo da franciscana (FMA), e dos limites dos hiatos, ao longo do Brasil foram realizadas. Análises de nicho ecológico sugerem que os hiatos fazem parte do nicho fundamental da franciscana que seriam, portanto, relativamente adequados para a espécie.No entanto, o estreitamento da plataforma continental parece ser o principal fator que explica a ausência da espécie nos hiatos e, inclusive poderia explicar a diferenciação genética entre algumas FMAs. No segundo e terceiro capítulos, a relação entre similaridade genética e distâncias geográficas e ambientais foram investigadas para o golfinho-pintado-do- Atlântico em duas escalas: ao longo de praticamente toda distribuição e em uma escala mais restrita com ênfase no Brasil. Populações geneticamente distintas ao longo de toda distribuição da espécie foram identificadas com base em um marcador mitocondrial, que podem ser resultado Isolamento por Distância e Isolamento por Resistência, relacionados tanto com condições ambientais contemporâneas quanto do passado (Último Glacial Máximo). As análises de estrutura populacional do golfinho-pintado-do-Atlântico no Brasil, investigada mais profundamente com marcadores genômicos, indicam ao menos a existência de três populações (Brasil, Colômbia e Oceânica) suportanto, portanto, a hipótese de uma população isolada no sudeste do Brasil. De forma geral, conclui-se que o ambiente marinho e, principalmente, fatores como extensão da plataforma continental, batimetria e temperatura tem um papel fundamental para explicar o padrão de distribuição destas espécies no Brasil. Além disso, outros processos podem estar envolvidos na estruturação genética do golfinho-pintado-do-Atlântico e também da franciscana como, por exemplo, estrutura social, filopatria e a história evolutiva destas espécies. O maior desafio para conservação da franciscana é seu status de Criticamente Ameaçada no Brasil e, em relação ao golfinho-pintado-do-Atlântico é a deficiência de dados. Uma vez que ambas espécies ocorrem na porção mais desenvolvida do país, os resultados aqui obtidos têm impacto direto na conservação destas espécies, porque trazem informações que podem ser utilizadas em planos futuros de conservação e manejo.

Along Brazilian coastal waters, either franciscana and Atlantic spotted dolphins exhibited distributional gaps, which is most likely resulting from changes in the environmental features between 20 and 33°S. The former species, franciscana (Pontoporia blainvillei), is a river dolphin with restricted distribution from Brazil to Argentina, recorded mainly up to 50 m deep over the inner shelf. The second species, Atlantic spotted dolphin (Stenella frontalis), is a delphinine dolphin distributed across the Atlantic Ocean, being mainly recorded over the continental shelf. The distribution patterns that these species showed in Brazil have a direct influence on the morphology/ecology and genetic struture of both species. Different approaches were applied to address the main goal of this study, which was investigating the influence of marine environment in shaping the distribution pattern, as well as genetic strcuture of franciscana and Atlantic spotted dolphin with emphasis in the Brazilian coastal waters. In the first chapter, I investigated the franciscana distribution in Brazil using an ecological niche modeling approach. In order to do that, I performed a review of records of the species along Brazial and, updated the limits of franciscana management areas (FMAs) and distributional gaps. The results suggested that gaps are within franciscana fundamental niche and, therefore, both gaps would be suitable for franciscana. However, the narrow of continental shelf seems to be the main factor inhibiting the presence of franciscana in these areas. Furthermore, the narrowing of continental shelf play a role to explain the genetic differentiation among FMAs. In the second and third chapters, the relationship between genetic distances and geographic and environmental distances were investigated both in a restrict and a broad scale. I found genetically distinct populations 12 across Atlantic spotted dolphin distribution based on mtDNA, that are probably resulting of Isolation-by-Distance and Isolation-by-Resistance related both with contemporary and past conditions (e.g. Last Glacial Maximum). Furthermore, I investigated population struture using genomic markers (Single Nucleotide Polymorphisms, SNPs) across Western South Atlantic, Caribbean and Eastern Atlantic. The results suggested at least three different populations, and therefore, confirmed previous hypothesis of an isolated population in the southeastern Brazil. Overall, I concluded that marine envinronment, especially the extension of continental shelf, bathymetry and sea surface temperature, are the main factors that explaning the distribution pattern of franciscana and Atlantic spotted dolphin in Brazil. Besides that, other process such as, social structure and phylopatry, as well as biogeographical process might be investigated in further studies. Franciscana is considered “Critically endangered” in Brazil, and Atlantic spotted dolphin has not enough data to determine its conservation status. Since both species are recorded in the most developed region of the country with high anthropic pressure, my results could help in future management and conservation plans for both species in a regional scale.