Efeito da amplitude de distribuição geográfica nos traços reprodutivos e citogenéticos em Angiospermas do Cerrado

Autor: Silveira, Andressa Dantas da
Přispěvatelé: Proença, Carolyn Elinore Barnes
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UnB
Universidade de Brasília (UnB)
instacron:UNB
Popis: Tese (doutorado) — Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Botânica, Programa de Pós-Graduação em Botânica, 2021. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). Os processos da vida que ocorrem em escalas espaciais incluem, dentre outros, especiação, extinção e mudanças de amplitude de distribuição geográfica. Nesse estudo abordamos alguns fatores ecológicos e ambientais que afetam a amplitude de distribuição de espécies vegetais no bioma Cerrado. No Capítulo 1 realizamos contagens cromossômicas em 12 espécies endêmicas restritas do Cerrado para preencher lacunas no conhecimento citológico. Os números cromossômicos inéditos encontrados foram: Cuphea cunninghamiifolia 2n=16, Diplusodon adpressipilus, e D. leucocalycinuse D. rosmarinifolius2n=30, Eremanthus veadeiroensis 2n = 34, Manihot appaniie M. purpureocostata2n=36, Myrcia rhodeosepala e Psidium ratterianum 2n=22,Mimosa venatorum 2n=26, Oocephalus grazielae eO. niveus 2n=28. Os números aqui registrados são os primeiros documentados para todas essas espécies e estão de acordo com as contagens registradas anteriormente para os gêneros ou tribos. A contagem para Psidium ratterianum(2n = 22), sugerindo diploidia, é rara, porém não desconhecida neste gênero predominantemente poliploide. Estas contagens cromossômicas são importantes para entender relações taxonômicas e evolutivas dentro desses grupos, que incluem desde espécies amplamente distribuídas até espéciesendêmicas restritas e frequentemente ameaçadas. No Capítulo 2 analisamos como aspectos citogenéticos estão associados a amplitude de distribuição geográfica no Cerrado. Inicialmente, investigamos as variações no nível de ploidia de algumas Angiospermas dobioma Cerrado em relação à distribuição geográfica (adotando as 4categorias de distribuição global do sistema Star de W. Hawthorne). No sistema Star de W. Hawthorne as espécies são alocada a uma dentre quatro categorias —Star black, gold, blueou green—com base em uma avaliação de seu alcance global; o tamanho do intervalo é medido como o número de quadrados de graus ocupados pela espécie, com a origem da grade quadricular de graus na intersecção paralelo-meridiano. Também caracterizamos a forma de vida e o tipo de dispersão e a resposta da distribuição geográfica em função dessas três variáreis. Para verificar se as categorias de distribuição star (black, gold, bluee green) podem ser separadas (discriminadas) pela forma de vida, dispersão e pelaploidia realizamos uma análise de Regressão Logística Binária. Os resultados mostraram que espécies endêmicas restritas estão associadas significativamente a diploidia e que a proporção relativa de poliploides aumentou com a ampliação da distribuição geográfica. Houve uma correlação positiva entre a poliploidia e a forma de vida, sendo que as espécies cuja forma de vida se encaixa como erva/subarbusto apresentaram a maior porcentagem de poliploides. O modelo de Regressão Logística Binária baseada na amostra utilizada neste estudo de espécies do Cerrado que contém contagem cromossômica mostrou que a forma de vida, o nível de ploidia e a forma de dispersão são possíveis previsores para a distribuição geográfica das espécies no Cerrado. Também mostrou que há um aumento de chances de as espécies serem poliploides, terem a forma de dispersão zoocórica e a forma de vida trepadeira a medida em que a amplitude de distribuição geográfica aumenta. Nossos dados, portanto, suportam a associação postulada numa escala global mas pouco refinada sobre o aumento da distribuição geográfica de uma espécie ser influenciada pela sua citogenética. No Capítulo 3 investigamos se traços funcionais, representados pelo investimento em flores e frutos, diferem entre congêneres filogeneticamente próximos sendo uma endêmica restrita e outra de ampla distribuição no bioma Cerrado. Realizamos comparações de características ecológicas funcionais, representadas pelo investimento em floração e em frutificação em 10 pares congenéricos de origem recente pertencentes aos gêneros Eremanthus (Asteraceae), Trichogonia (Asteraceae),Manihot(Euphorbiaceae),Mimosa(Fabaceae),Oocephalus(Lamiaceae),Cuphea(Lythraceae),Diplusodon (Lythraceae)eMyrcia(Myrtaceae). Duas populações por espécie foram amostradas para características funcionais reprodutivas. A distribuição dos dadosfoi visualizada usando GLM(Modelo Linear Generalizado), epopulações congenéricas testadas para diferença significativa usando testes T e, em seguida, Qui-quadrado como frequência esperada nos resultados significativamente diferentes. Os testes mostraram que nenhuma das duas populações coespecíficas diferiu significativamenteuma da outra, então os resultados foram unidos. Endemicas restritas não diferiram em altura de suas congêneres de distribuição ampla, mas diferiram significativamente na maioria de suas características funcionais reprodutivas. Endêmicas restritas investiram mais recursos na floração, produzindo flores mais pesadas (embora menos flores por planta) do que suas contrapartes generalizadas. Endemias estreitas também investiram mais recursos em frutos, produzindo menos frutos com sementes mais pesadas do que suas congêneres de distribuição ampla, embora não tenha sido detectada diferença significativa nas sementes produzidas por fruto. Os resultados mostraram que as espécies endêmicas diferiram significativamente de seus congêneres próximos amplamente distribuídos. As espécies endêmicas restritas parecem investir mais na floração, produzindo menos flores, porém mais pesadas que seus congêneres amplos e também parecem investir mais recursos na produção de frutos. As espécies endêmicas restritas produziram menos frutos e sementes mais pesadas que suas congêneres de ampla distribuição. Nenhuma variação significativa na quantidade de sementes produzidas e na altura das plantas foi encontrada. É possível que o investimento em flores e frutos mais pesados, bem como sementes mais pesadas seja característica de algumas espécies endêmicas restritas do Cerrado, indicando que podehaver uma pressão seletivado ambiente sobre essas espécies, tornando-as mais adaptadas e assim fazendo com que elas persistam localmente, diferente de seus congêneres amplos, com estratégias mais generalistas. Life processes that occur at distributional levels include speciation, extinction and changes in geographic distribution ranges. This study looks at a few of the ecological and environmental factors that affect the distributional range of plant species in the Cerrado biome. In Chapter 1 we performed chromosome counts for 12 narrow endemic species that are occur only in Cerrado to fill knowledge gaps in ciyological knowledge. The new chromosome counts found were: Cuphea cunninghamiifolia 2n=16, Diplusodon adpressipilus, D. leucocalycinusand D. rosmarinifolius2n=30, Eremanthus veadeiroensis 2n = 34, Manihot appaniiand M. purpureo-costata2n=36, Myrcia rhodeosepala and Psidium ratterianum 2n=22,Mimosa venatorum 2n=26, Oocephalus grazielae and O. niveus 2n=28. The counts recorded were the first for these species and match numbers previously found in their respective genera. The count found for Psidium ratterianum(2n = 22), sugesting diploidy, is rare but not unknown in this predominantly polyploid genus. These chromosome counts are important to understand the taxonomic and evolutionary relationships within groups that include both widespread and restricted, narrow-endemic and often threatened species. In Chapter 2 we analysed how cytogenetic characteristics relate to geographic distribution in the Cerrado Biome. We first investigated variation in levels of ploidy in Angiosperms of the Cerrado Biome to geographic distribution (adopting the four categories in W. Hawthorne’s star system). In this system, species are classified into four categories —black, gold, blueou greenstar—based on an evaluation of their global distribution; this is measured as how many degrees square the species occupies, with the origin of the square at the intersection of equator paralells with meridians. We also categorized habit and mode of dispersal and evaluated the response of geographic distribution to the three variables combined and to verify if the two upper and lower distributional categories can be separated (discriminated) byhabit, dispersal mode and ploidy level through binary logistic regression. Results showed that narrow endemic species are significantly associated to diploidy, and that the proportion of polyploids increase as geographic distribution became wider. We alsofound a positive correlation between polyploidy and habit: species categorized as herbs/subshrubs had a significantly higher percentage of polyploids. Our results therefore support the postulated relationship on a global, but unrefined scale, that a species ability to expand its geographic distribution is strongly influenced by its cytogenetic characteristics, i.e., by polyploidy, and that this effect is more powerful than habit or mode of dispersal. The model of Binary Logistic Regression, based on the sample of Cerrado biome species used in this study (with chromosome counts) showed that life form, mode of dispersal, and level of ploidy are possible predictors of wideness of geographic distribution in the Cerrado. The binary logistic regression model showed that habit, mode of dispersal and ploidy level explain 70% of the geographic distribution in the Cerrado when two categories are adopted. It also showed that a species chance of being a polyploid, zoochoric and a climber increases as geographic distribution increases. In Chapter 3 we investigated if the reproductive functional traits, i.e., investment in flowers and fruits, differed between close congeners with wide and narrow distribution in the Cerrado biome. We compared investment in flowers and fruits between ten pairs of phylogenetically close congeners of recent origin within six Eudicotyledon families: Asteraceae, Euphorbiaceae, Fabaceae, Lamiaceae Lythraceae, and Myrtaceae. We compared functional ecological traits, represented by investment in flowering and fruiting in ten congeneric pairs of recent origin in Eremanthus (Asteraceae), Trichogonia (Asteraceae),Manihot(Euphorbiaceae),Mimosa(Fabaceae),Oocephalus(Lamiaceae),Cuphea(Lythraceae),Diplusodon (Lythraceae)eMyrcia(Myrtaceae). Two populations per species were sampled for reproductive functionaltraits. Data spread was visualized using GLM, and congeneric populations tested for significant difference using T-tests and then Chi-square as expected frequency on the significantly different results. Tests showed that none of the two conspecific populations differed significantly from each other, so results were united. Narrow endemics did not differ in height from their widespread counterparts, but differed significantly in most of their reproductive functional traits. Narrow endemics invested more resources in flowering, producing heavier flowers (albeit less flowers per plant) than their widespread counterparts. Narrow endemics also invested more resources in fruits, producing less fruits with heavier seeds than their widespread counterparts, althoughno significant difference in seeds produced per fruit was detected.The higher investment in reproductive functional traits suggest that narrow-endemic Cerrado species are edaphic neo-endemics that survive by investing in specialization and persistence inlocalized stressful environments, rather than range expansion by diversification. It is possible that the investment in heavier flowers and fruits, as well as in heavier seeds, are characteristic of at least some species of Cerrado neoendemics. There may be selective pressure by the environment on these species, making them better adapted to persist locally, as opposed to their widespread congeners that have a more generalist strategy.
Databáze: OpenAIRE
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