Tiago Montagna FUNDAMENTOS ECOLÓGICOS E GENÉTICOS
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Tiago Montagna FUNDAMENTOS ECOLÓGICOS E GENÉTICOS PARA A CONSERVAÇÃO DE Ocotea catharinensis MEZ Tese submetida ao Programa de Pós- Graduação em Recursos Genéticos Vegetais da Universidade Federal de Santa Catarina para a obtenção do Grau de Doutor em Ciências, área de concentração: Recursos Genéticos Vegetais. Orientador: Prof. Dr. Maurício Sedrez dos Reis Florianópolis 2018 Ficha de identificação da obra elaborada pelo autor através do Programa de Geração Automática da Biblioteca Universitária da UFSC. Tiago Montagna FUNDAMENTOS ECOLÓGICOS E GENÉTICOS PARA A CONSERVAÇÃO DE Ocotea catharinensis MEZ Esta Tese foi julgada adequada para obtenção do Título de “Doutor em Ciências” e aprovada em sua forma final pelo Programa de Pós- Graduação em Recursos Genéticos Vegetais. Florianópolis, 27 de fevereiro de 2018. ________________________ Prof. Paulo Emílio Lovato, Dr. Coordenador do Programa de Pós-Graduação em Recursos Genéticos Vegetais Banca Examinadora: ________________________ Prof. Maurício Sedrez dos Reis, Dr. Universidade Federal de Santa Catarina – presidente/orientador ________________________ Alexandre Mariot, Dr. Drimys Agroambiental – membro externo ________________________ Prof. Adelar Mantovani, Dr. Universidade do Estado de Santa Catarina – membro externo ________________________ Prof. Miguel Pedro Guerra, Dr. Universidade Federal de Santa Catarina – membro interno Para Catarina e Raissa. AGRADECIMENTOS São muitos e todos muito importantes. Agradeço a todos que, de alguma forma, contribuíram com a realização deste trabalho e com a minha formação. Em especial: À Raissa Ivana Guse, minha companheira, pelo amor, carinho, dedicação e paciência que tivestes, e tens, comigo e com nossa amada filha. À Catarina Guse Montagna, minha filha, que ainda não sabe, mas um dia saberá ler esse agradecimento. À Catarina por me motivar, por me tirar da zona de conforto, por me sorrir de maneira tão linda e sincera, enfim, por ser a luz da minha vida. Aos meus pais, Ademir Montagna e Ana Justina Mocelin Montagna, meu irmão, Fernando Montagna, minha cunhada, Rafaella Saldanha, minha sobrinha, Rosa Montagna e a todos os demais familiares, pelo amor e apoio incondicionais. Ao Prof. Dr. Maurício Sedrez dos Reis, pelas oportunidades, pela confiança, pela amizade, pelo exemplo, pela paciência e, por último, mas não menos importante, pela orientação. Também por, junto com sua querida companheira Meylí Oliveira Lima, ter me adotado como filho. Agora são avós! Aos novos e antigos “cromossomos” do NPFT, em especial, Alexandre Mariot, Alex Zechini, Alison Bernardi, Andréa Mattos, Bruno Bittencourt, Caio Darós, Caroline Cristofolini, Diogo Klock, Fernando André Loch, Felipe Steiner, Georg Altrak, Glauco Schüssler, Juliano Zago, Marcia Hoeltgebaum, Miguel Busarello, Rafael Ribeiro, Ricardo Bittencourt, Samantha Filippon e Victor Buzzi, pela amizade, pela ajuda incansável e por inúmeras e memoráveis ocasiões. Ao pessoal do LFDGV, em especial, Clarissa Caprestano, Daniel Holderbaum, Daniela Werner, Denise Olkoski, Gustavo Klabunde, Lilian Machado, Sarah Agapito e Vinicius Vilperte, pela amizade e pelo companheirismo. Aos demais amigos aqui de Florianópolis, em especial, Fernando Heleno Pereira, Cláudio Toscan Junior, Rian Rosário, Eduardo Melim Ferreira, Luiz Felipe Vieira Silva e Daniel Caetano Oller. Aos meus amigos de Nova Erechim, em especial, Rodrigo Paniz, Cizinando Biazus, Marcos Cella, Tiago Franciscon, Mário Kunze Filho e Daniel Kunze. À incansável secretária do RGV, gente boníssima, Bernadete Possebon Ribas, e em nome dela, a todos os servidores da UFSC que contribuíram com minha formação. Aos professores da UFSC que, desde minha graduação em Agronomia, contribuíram de maneira intensa e significativa na minha formação. Ao futebol de quarta e domingo (no mestrado era segunda, quarta e domingo...), santo remédio para os males do estresse, e a todos meus amigos peladeiros que participam desses grupos. Ao churrasco. Ao ICMBio, pela autorização de pesquisa, e em nome de Homero de Oliveira Salazar Filho, chefe da Flona de Ibirama, um agradecimento especial a todos os valentes funcionários dessa importante Unidade de Conservação. Aos bravos dirigentes e voluntários do Instituto Parque das Nascentes, que assumiram a gerência do Parque das Nascentes, em Blumenau, num momento de extrema insegurança e possibilitaram a finalização dos trabalhos nessa área. À FAPESC pelo apoio financeiro ao Inventário Florístico Florestal de Santa Catarina. À CAPES pela concessão da bolsa. As everybody knows I may be slow but I never quit Sometimes, on a good day, I sit and think Sometimes, I just sit (All the time in the world, Deep Purple) RESUMO Ocotea catharinensis Mez. (Lauraceae) é uma espécie arbórea e longeva que ocorre na Floresta Ombrófila Densa do estado de Santa Catarina. A espécie apresenta histórico de intensa exploração madeireira, fato que reduziu severamente as densidades populacionais. Atualmente, O. catharinensis é considerada ameaçada de extinção. Apesar do grau de ameaça, poucos estudos focaram em aspectos ecológicos e genéticos da espécie, com intuito de fomentar estratégias de conservação. Assim, o objetivo do presente estudo foi entender aspectos relacionados à biologia reprodutiva, dinâmica demográfica e estrutura genética interna (EGI) de O. catharinensis, no intuito de gerar conhecimento válido à conservação da espécie. Para tanto, duas parcelas permanentes (de 15 ha e 15,5 ha) foram instaladas em duas Unidades de Conservação de Santa Catarina (Parque Nacional da Serra do Itajaí – PNSI e Floresta Nacional de Ibirama – FNI). Na FNI, foram avaliados aspectos da fenologia reprodutiva (62 indivíduos), biologia floral, visitantes florais, dispersores e sistema reprodutivo. Além disso, nos dois locais de estudo, foram avaliados aspectos da dinâmica demográfica (densidade, mortalidade, recrutamento e crescimento) e do padrão de distribuição espacial ao longo de dois anos (2015 e 2016 – PNSI; 2016 e 2017 – FNI). Também nas duas parcelas, por meio de marcadores isoenzimáticos, foram estimados índices de diversidade genética e de EGI para três classes de indivíduos: regenerantes, jovens e reprodutivos. Ocotea catharinensis apresenta padrão fenológico supra anual, sistema misto de cruzamento, com predominância de alogamia, uma série de mecanismos para facilitar a fecundação cruzada (flores atrativas, hercogamia e protoginia) e interações com uma expressiva diversidade de polinizadores (principalmente da ordem Diptera) e dispersores (principalmente aves). Além disso, as populações de O. catharinensis apresentaram baixas densidades (em comparação com dados históricos), baixa intensidade de regeneração e baixas taxas de incremento em altura e diâmetro a altura do peito. Assim, mudanças na estrutura populacional da espécie ocorrem de maneira lenta. Os padrões de distribuição espacial foram majoritariamente agregados, mais intensos no PNSI do que na FNI, sugerindo maior homogeneidade ambiental na FNI. As populações estudadas apresentaram também altos índices de diversidade genética em todas as classes, bem como altos índices de fixação, exceto para a classe de jovens. Adicionalmente, foram identificadas reduções nos tamanhos efetivos populacionais. Níveis distintos de EGI foram detectados entre as populações e entre classes. A avaliação da EGI permitiu ainda estimar distâncias para coleta de germoplasma, além de tamanhos de vizinhança, áreas mínimas viáveis para conservação e áreas de deme. Em linhas gerais, para a conservação de O. catharinensis, recomenda-se a priorização de fragmentos maiores que 170 ha, ainda que fragmentos menores (entre 8,8 ha e 11,7 ha) possam conter demes panmíticas. A conservação da fauna polinizadora e dispersora é de grande importância, pois são os principais vetores de fluxo gênico. Ainda em relação à conservação in situ, sob o prisma de uma real possibilidade de redução de tamanho efetivo populacional, por conta de autofecundação e reduções de densidade, recomenda-se que a exploração da espécie permaneça sob restrição. Os resultados sistematizados pelo presente estudo são, em grande parte, inéditos para a espécie, e sua obtenção só foi possível por conta da integração continuada de distintas metodologias, em distintos locais. Palavras-chave: Canela-preta. Biologia reprodutiva. Sistema reprodutivo. Dinâmica demográfica. Padrão espacial. Diversidade genética. Estrutura genética interna. Tamanho efetivo populacional. ABSTRACT Ocotea catharinensis Mez. (Lauraceae) is a long-lived tree species, which occurs in the Ombrophilous Dense Forest of Santa Catarina state. This species has a historic of intense logging, fact that severely reduced population densities. Ocotea catharinensis is currently endangered nevertheless few studies have focused on ecological and genetic aspects of this species, in order to promote conservation efforts. Therefore, the main goal of this study was to understand aspects related to the reproductive biology, population dynamics and spatial genetic structure (SGS) of O. catharinensis, aiming to provide useful knowledge for the conservation of this species. For this, two permanent plots (15 ha and 15.5 ha) were installed in two Protected Areas of Santa Catarina (Parque Nacional da Serra do Itajaí – PNSI and Floresta Nacional de Ibirama – FNI). In FNI, aspects of reproductive phenology (62 individuals), floral biology, floral visitors, dispersers and mating system were evaluated. In addition, population dynamics (density, mortality, recruitment and growth) and spatial pattern were evaluated, over two years,