Estrutura genética e demográfica de Podocarpus lambertii Klotzch Ex Endl. em uma paisagem de campo

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Recursos Genéticos Vegetais, Florianópolis, 2015.O Podocarpus lambertii Klotzch ex. Endl., comumente conhecido como pinho-bravo, é uma conífera nativa, dioica e endêmica no Brasil. Ocorre em duas áreas disjuntas e está presente na categoria ?Quase ameaçada? da IUCN. O objetivo do trabalho foi de gerar informações sobre a estrutura genética e demográfica da espécie, para auxiliar no desenvolvimento de estratégias que visem a conservação pelo uso da espécie. Para tanto, os estudos demográficos e genéticos foram conduzidos em uma área amostral permanente (9 ha) em paisagem de campo da Floresta Ombrófila Mista, que apresentou histórico de exploração de espécies para uso madeireiro. No estudo demográfico, todos os indivíduos de P. lambertii acima de 0,1 m foram mensurados em 2013 e reavaliados em 2014 quanto a sua altura, diâmetro altura do peito (DAP) e localizados dentro das parcelas com coordenadas espaciais x e y. A população foi estratificada em cinco classes demográficas (Plântulas, Jovens, Imaturos, Masculinos e Femininos) e verificada a presença de estruturas reprodutivas nos Adultos (Masculinos e Femininos). Foram calculadas as estatísticas descritivas, o padrão espacial e a independência espacial. Para o estudo genético, foram coletadas acículas dos indivíduos de P. lambertii em todas as classes demográficas propostas. Foram utilizados 11 sistemas isoenzimáticos para caracterização da diversidade genética, além disso, foram estimadas as estatísticas F de Wright, verificada a estrutura genética espacial e o tamanho efetivo populacional. A população apresentou capacidade de regeneração, capacidade de colonização em ambientes de sucessão, baixa taxa de mortalidade e padrão espacial agregado para todas as classes demográficas. Além disso, foi encontrada uma baixa diversidade genética, índices de fixação positivos e significativos e divergência genética entre classes de indivíduos. A população apresentou grau de parentesco a distância de até 24 m e a conservação da espécie a longo prazo necessitaria de uma área aproximada de 34 ha. As informações geradas são importantes para conservação da espécie, reforçam a necessidade de manutenção e conservação dos capões e abre oportunidade para novos estudos com a espécie, tratando de aspectos como a biologia reprodutiva, estudo com progênies, dispersão e polinização. A continuidade e abrangência dos estudos permitirão efetivar a conservação pelo uso da espécie.Abstract : The Podocarpus lambertii Klotzch ex. Endl., generally known as pinho-bravo, is a native conifer, dioecious and endemic in Brasil. It occurs in two disjoint areas and is under the category ?Almost threatened? of IUCN. The purpose of the work was to generate information about the genetic and demographic structure of the species, to help in the development of strategies that aim for the conservation by the use of the species. For this purpose, the demographic and genetic studies were conducted in a permanent sample area (9 ha) in a field landscape of Mixed Ombrophilous Forest, that showed historic of exploitation of species for lumber use. In the demographic study, all the individuals of P. lambertii over 0,1 m were measured in 2013 and revaluated in 2014 for its height, diameter at breast height (DBH) and mapped inside of plots with spatial coordinates x and y. The population was stratified in five demographic classes (Seedling, Young, Immature, Male and Female) and verified for the presence of reproductive structures in Adults (Male and Female). The descriptive statistics, the spatial pattern and spatial independency were calculated. For the genetic study, needles of the individuals of P. lambertii were collected in all of demographic classes proposed. Eleven isozymes systems were used for the characterization of the genetic diversity, also, the statistics F of Wright were estimated, the spatial genetic structure and the effective population size were verified. The population showed capacity to regenerate, colonization capacity in succession environment, low mortality rate and an aggregate spatial pattern for all demographic classes. Beyond that, a low genetic diversity, significant positive fixation indexes, and genetic divergence between the individual?s classes were found. The population showed kinship relationship up to 24 m and the species conservation for the long term would need an approximate area of 34 ha. The information generated is important for the species conservation, as it reinforces the need of maintenance and conservation of small forest patches and opens opportunity for new studies with the species dealing with aspects such reproductive biology, studies with progenies, dispersion and pollination. The continuing and wide range of the studies will let the conservation by the use of the species use turn effective

REPRODUCTIVE SYSTEM of Mimosa scabrella IN CONSECUTIVE REPRODUCTIVE EVENTS IN THE MOUNTAINOUS REGION OF SANTA CATARINA STATE

The reproductive system determines evolutionary inheritance of populations by establishing patterns of gametes union to originate the next generation. The objective of this study was to investigate the mating system of Mimosa scabrella Benth. (bracatinga), a Brazilian tree species with socioeconomic and ecological importance, in a population of the mountainous region of Santa Catarina state, in two consecutive reproductive events. The analyzes in the 2015 and 2016 reproductive events were lead with isoenzymatic markers and the mating system characterization was performed based on mixed crosses and correlated crosses models, and the means of each parameter were statistically compared. Among the results, the multilocus outcrossing rates (tm(2015): 0.925 and tm(2016): 0.845) showed high magnitude and differed from the unit; the self-fertilization rates were significantly different from zero (s (2015): (0.075 and(2016): 0.155) indicating that the species does not show self-incompatibility. In addition, the positive outcrossing rates among relatives (tm-ts(2015): 0.142 and tm-ts(2016): 0.170) suggest inbreeding crosses in the population. The highest proportions in offspring were half-sibs (2015: 0.736 and 2016: 0.579), suggesting predominance of randomness at crossings. From this it is concluded that M. scabrella has a mixed mating system, with predominance of crossing at population level

Aspectos ecológicos e filogeográficos de Podocarpus lambertii Klotzch ex. Endl.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Recursos Genéticos Vegetais, Florianópolis, 2019.Podocarpus lambertii Klotzch ex Endl. é uma conífera nativa e endêmica do Brasil. Ocorre em duas áreas disjuntas entre a Bahia e o Rio Grande do Sul, abrangendo os biomas Pampa, Mata Atlântica e Caatinga. Está presente preferencialmente nos locais de maior altitude e frequentemente ocorre associada a Araucaria angustifolia. Devido aos processos acelerados de antropização nas últimas décadas (uso madeireiro e expansão agrícola), a espécie está presente em listas de ameaça internacional e nacional. Ainda pouco estudada, a espécie apresenta características ecológicas, genéticas e de uso importantes e relevantes para promover sua conservação. Assim, o objetivo do presente estudo foi caracterizar a dinâmica populacional e compreender o cenário filogeográfico da espécie, gerando conhecimento para promover sua conservação. Para tal, a caracterização da dinâmica populacional foi conduzida em uma parcela permanente situada em um mosaico de floresta-campo sob os domínios da Floresta com Araucária e Campos. Todos os indivíduos da espécie com altura = 0,1 m foram identificados, mensurados (diâmetro altura do peito - DAP e altura), mapeados (coordenadas x e y) e tiveram seu status (sobrevivência, mortalidade, ingresso) anualmente avaliados de 2013 a 2016. A população foi estratificada em quatro classes demográficas: Plântulas, Jovens, Imaturos e Reprodutivos. Foram avaliados aspectos da dinâmica demográfica (densidade, mortalidade, ingresso, crescimento), padrão e independência espacial e a correlação entre a cobertura do dossel e número de indivíduos. Para compreender o cenário filogeográfico, foram avaliadas por meio de marcadores cloroplastidiais 25 populações da espécie distribuídas em toda sua extensão de ocorrência. Foram estimados os índices de diversidade e divergência genética, analisados os desvios da neutralidade e a possível formação de grupos populacionais, e determinada uma rede haplotípica para o conjunto populacional. Além disso, foi utilizada a modelagem de nicho ecológico para verificar alterações na distribuição potencial da espécie em cenários do passado e presente, e correlacionar com expansões populacionais recentes geradas pelos estimadores genéticos. Em relação a dinâmica populacional, P. lambertii apresentou alta densidade de indivíduos nas menores classes de altura e recrutamento elevado e variável ao longo dos anos. As taxas de mortalidade e transição entre classes foram baixas e apresentaram padrão de redução a partir das plântulas aos reprodutivos. A população apresentou taxa de crescimento positiva ao longo do tempo e todos os indivíduos da espécie ocorreram sob os capões. A correlação entre a cobertura do dossel e o número de indivíduos foi positiva e significativa. Em termos genéticos, o conjunto de populações apresentou elevado número de haplótipos (Hr = 33), haplótipos raros e exclusivos. Foi observada moderada a elevada diversidade de haplótipos (Hd = 0,676) e nucleotídeos (p = 4,8 x 10-4). Foram observados desvios da neutralidade (D = -1,708 e Fs = -34,787, p < 0,05), sugerindo expansões populacionais recentes. A rede haplótipos permitiu identificar o haplótipo ancestral (H01) do conjunto populacional. A divergência genética intrapopulacional foi significativa (Fst = 0,1385), associada as distâncias geográficas (r = 0,524; p < 0.01) e permitiu a formação de dois grupos populacionais (k = 2). Os modelos climáticos identificaram períodos de expansão-retração da espécie entre o passado e o presente. A distribuição da espécie foi descontínua em sua extensão de ocorrência. Contudo, foi ampla e contínua na Mata Atlântica e restrita na Caatinga, esteve associada a locais mais elevados e frios (bio 10 e altitude) e convergiu com a formação dos grupos (k =2). As expansões populacionais recentes estiveram correlacionadas (não significativamente) com áreas de ganho de adequabilidade. Em linhas gerais, as características intrínsecas da espécie (regeneração, mortalidade e crescimento), associadas aos micro-habitats (luminosidade e umidade) proporcionados pelos capões possibilitam a sua manutenção e conservação nos mosaicos floresta-campo. Essas áreas ocorrem nos Campos e Serra Geral do Rio Grande do Sul e Santa Catarina, que apresentam extrema importância biológica, são prioritárias para conservação e refletem uma área de refúgio para a espécie. O mesmo ocorre para o Complexo da Chapada Diamantina, possivelmente outra área de refúgio mais recente e extremamente importante para conservação da espécie. A avaliação de mais populações na Caatinga e o estudo sobre aspectos de biologia reprodutiva da espécie são importantes nesse contexto e podem reforçar os resultados desse trabalho.Abstract : Podocarpus lambertii Klotzch ex Endl. is a native, endemic conifer of Brazil. It occurs in two disjunct areas between Bahia and Rio Grande do Sul, comprising Pampa, Atlantic Forest, and Caatinga biomes. It is preferably present in high altitude places, and often occurred associated with Araucaria angustifolia. Due to accelerated anthropic processes in the last few decades (timber exploitation and agricultural expansion), the species is currently national and internationally listed as threatened. The still little studied species presents important ecological and genetic characteristics and features related to its use relevant to promote its conservation. Thus, the aim of this study was to characterize the species? population dynamics and comprehend its phylogeographic scenario, in order to generate knowledge to promote its conservation. For such, the characterization of the population dynamics was conducted in a permanent plot located in a forest-grassland mosaic within Araucaria Forest and Grassland domains. All individuals of the P. lambertii with height = 0,1 m were identified, measured (dbh and height), mapped (with coordinates x and y), and had their life status (survival, mortality, recruitment) annually evaluated from 2013 to 2016. The population was stratified in four demographic classes: Seedling, Juvenile, Immature, and Reproductive. Demographic dynamics aspects were evaluated (density, mortality, recruitment, growth), and also spatial pattern and independence, and correlation between canopy cover and number of individuals. To comprehend the phylogeographic scenario, 25 populations of the species distributed in all its occurrence area were evaluated by means of chloroplast markers. Indexes of genetic diversity and divergence were estimated, deviations from neutrality and possible formation of population groups were analyzed, and a haplotype network for the population was determined. Furthermore, the ecological niche modeling was used to verify changes in the species? potential distribution in past and present scenarios, and to correlate with recent population expansions generated by genetic estimators. In relation to population dynamics, P. lambertii presented high density of individuals in lower height classes, and high and variable recruitment over the years. Mortality rates and transition between classes were low and showed a pattern of reduction from Seedlings to Reproductive. The population presented positive growth rate over the time and all the species? individuals occurred under forest patches. The correlation between canopy cover and number of individuals was positive and significant. In genetics terms, the set of populations presented high number of haplotypes (Hr = 33), rare and exclusive haplotypes. Moderate to high haplotypes (Hd = 0,676) and nucleotide diversity (p = 4,8 x 10-4) was observed. Results found neutrality deviations (D = -1,708 e Fs = -34,787, p < 0.05), suggesting recent population expansions. The haplotypes network allowed identifying the set of populations? ancestor haplotype (H01). The genetic divergence inter population was significant (Fst = 0,1385), associated with geographical distances (r = 0,524; p < 0,01), and allowed to form two population groups (k = 2). The climate models identified periods of expansion-retraction of the species between past and present. The species distribution was discontinuous in its extension of occurrence area. However, it was wide and continuous in the Atlantic Forest and restrict in the Caatinga. It was associated to higher and colder places (bio 10 and altitude) and converged with the groups formations (k = 2). The recent population expansions were correlated (not significantly) to areas with suitability gain. Overall, the species? intrinsic characteristics (regeneration, mortality, and growth) associated to the micro-habitats (light and moisture) provided by forest patches allowed its maintenance and conservation in the forest-grassland mosaics. These areas occur in grasslands and Serra Geral of Rio Grande do Sul and Santa Catarina, which present uttermost biological importance, are priorities for conservation, and reflect a refuge area to the species. The same occurs to Complexo da Chapada Diamantina, possibly another extremely important, more recent refuge area for the species? conservation. The evaluation of more populations in the Caatinga and the study on aspects of the reproductive biology of species are important in this context, and may reinforce the results of this work

THE SIZE OF Araucaria angustifolia (Bertol.) Kuntze ENTERING INTO REPRODUCTIVE STAGES AS A BASIS FOR SEED MANAGEMENT PROJECTS

ABSTRACT In order to plant parana-pines (Araucaria angustifolia (Bertol.) Kuntze) for seed production, as for any other forest management activity, planning is needed, especially because of the significant amount of waiting time between planting and seed collection. Consequently, there is a lack of basic ecological information. Several studies based on the demography of the A. angustifolia fail to divulge which sized individuals are reproductive. This paper investigated the relationship between the reproductive stage and the diameter at breast height (d.b.h.), and attempted to establish a size where a great portion of the individuals had already begun their reproductive process, a considerable step for subsidizing technical projects for seed production. Five study sites located in four municipalities in the state of Santa Catarina composed a total sample area of 31.6 ha. All A. angustifolia individuals with a height greater than 1.5 m within the sampled area were measured and classified according to their reproductive phase. A total of 1,843 individuals were obtained: 383 were male, and 299 were female. There was a significant relationship between the d.b.h. and the sexual maturity of the individuals. The reproductive process begins inside the DAP class of 15-20 cm, but only 8% of the individuals reproducing. In order to find a greater number of individuals in reproduction, a minimum d.b.h. of 35.2 cm is required. In conclusion, projects that produce araucaria nuts should consider this d.b.h. size to commence production. This species has great potential for agroforestry systems within the Araucaria Forests. This basic ecological information is also important for the construction of projects that use this species, and consequently may contribute to the conservation of this forest. This can be used as a study case for other forest species and ecosystems to explore the potential production of non-timber forest products of native resources

Espécies potenciais para recuperação de áreas de preservação permanente no Planalto Catarinense

Com o objetivo de selecionar espécies para programas de recuperação em Áreas de Preservação Permanente no Planalto Catarinense foi realizado o levantamento da composição florística e da estrutura fitossociológica e, a caracterização dos grupos ecológicos e síndromes de dispersão das espécies ocorrentes nestes locais. A área de estudo, fazenda Campo de Dentro, localiza-se no município de Otacílio Costa (SC), onde foi empregado o método de quadrantes, em 20 transecções compostas por 20 pontos amostrais. As espécies que apresentaram os maiores valores de importância, potenciais para recuperação, foram Sebastiania commersoniana (Baill.) L.B.Sm. & Downs; Mimosa scabrella Benth.; Cinnamomum amoenum (Nees & Mart.) Kosterm.; Lithraea brasiliensis Marchand, Ocotea pulchella (Nees & Mart.) Mez; Ilex paraguariensis A.St.-Hil.; Matayba elaeagnoides Radlk.; Ilex theezans Mart. exReissek e Vernonanthura discolor (Spreng.) H.Rob., que representam os diferentes grupos ecológicos, destacando-se a zoocoria como síndrome de dispersão. A alta diversidade de espécies arbóreas evidencia a riqueza desses locais que, muitas vezes, são negligenciados em projetos de recuperação

Spatial genetic structure, population dynamics and spatial patterns in the distribution of Ocotea catharinensis Mez. from southern Brazil: implications for conservation

In this study, we employ an integrated demographic/genetic approach with the aim of informing efforts to conserve Ocotea catharinensis, an endangered tree species from the Brazilian Atlantic Rainforest. After establishing two permanent plots (15 and 15.5 ha) within Protected Areas in Santa Catarina state, Brazil, we evaluated demographic aspects (density, recruitment, mortality and growth), spatial pattern, genetic diversity and spatial genetic structure (SGS) in three categories of individuals (seedlings, juveniles and reproductive) over two years. Studied populations presented low recruitment of individuals and low rates of increment in diameter and height. Aggregation was the main spatial pattern observed for both populations. High levels of genetic diversity were estimated for both populations, but also high levels of fixation index, signaling the risk of losing genetic diversity over generations. Significant SGS was found for both populations, reflecting nonrandom distribution of the genotypes. Demographic and genetic surveys also allowed the estimation of minimum viable areas for genetic conservation (> 170 ha), deme sizes (around 10 ha) and distances for seed collection (at least 60 m). Effective population size is restricted in studied populations, locally threatening the species perpetuation over generations. Further research can clarify how this condition it will change in subsequent years.The accepted manuscript in pdf format is listed with the files at the bottom of this page. The presentation of the authors' names and (or) special characters in the title of the manuscript may differ slightly between what is listed on this page and what is listed in the pdf file of the accepted manuscript; that in the pdf file of the accepted manuscript is what was submitted by the author