Integração de genômica de populações e modelagem biofísica de dispersão por correntes oceânicas para inferência da conectividade de árvores de mangue do litoral brasileiro
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Data
2022-07-29
Autores
Madeira, André Guilherme
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
A dispersão é um mecanismo crucial, permitindo que populações e espécies possam alcançar novos recursos e explorar novas condições ambientais. No entanto, descrever mecanismos de dispersão de espécies que podem estar distribuídas por grandes áreas pode ser custoso ou mesmo inviável, como é o caso para as árvores de mangue. A influência das correntes oceânicas na dispersão dos propágulos de mangue tem sido cada vez mais evidente; entretanto, poucos estudos relacionam mecanisticamente os padrões de distribuição populacional com a dispersão pelas correntes oceânicas de forma integrada. Nesse trabalho, avaliamos o papel das correntes oceânicas na dispersão e conectividade do mangue vermelho, Rhizophora mangle, ao longo da costa do Sudoeste do Atlântico. Inferimos a estrutura populacional as taxas de migração a partir de polimorfismos de base única, simulamos o deslocamento de propágulos ao longo da região do Sudoeste do Atlântico e testamos nossas hipóteses com testes de Mantel e análise de redundância. Observamos uma estrutura genética de populações composta por dois grupos, norte e sul, que é corroborada por outros estudos com R. mangle e outras plantas costeiras. As taxas de migração recentes inferidas não indicaram migração atual entre os locais amostrados. Por outro lado, inferências de migração históricas demonstraram baixas taxas de migração entre os grupos e padrões de dispersão diferentes para cada um deles, o que está de acordo com o esperado para eventos de dispersão a longa distância. Nossos testes de hipóteses sugerem que tanto o isolamento por distância quanto o isolamento por resistência (derivado das correntes oceânicas) podem explicar a variação genética neutra de R. mangle na região. Nossas descobertas expandem o conhecimento atual sobre conectividade de mangues e revelam como a combinação de evidências moleculares e modelagens oceanográficas ampliam a capacidade de interpretação do processo de dispersão, que têm implicações ecológicas e evolutivas.
Dispersal is a crucial mechanism to living beings, allowing them to reach new resources such that populations and species can explore new environment conditions. However, describing dispersal mechanisms of widespread species can be costly or even impracticable, which is the case for mangrove trees. The influence of ocean currents on the mangroves’ propagules’ movement has been increasingly evident; however, few studies mechanistically relate the patterns of population distribution with the dispersal by oceanic currents under an integrated framework. Here, we evaluate the role of oceanic currents on dispersal and connectivity of Rhizophora mangle along the Southwest Atlantic basin. We inferred population genetic structure and migration rates based on single nucleotide polymorphisms, simulated the displacement of propagules along the Southwest Atlantic coast and tested our hypotheses with Mantel tests and redundancy analysis. We observed a two populations structure, north and south, which is corroborated by other studies with Rhizophora and other coastal plants. The inferred recent migration rates do not indicate gene flow between the sampled sites. Conversely, long-term migration rates were low across groups and contrasting dispersal patterns within each one, which is consistent with long-distance dispersal events. Our hypothesis tests suggests that both isolation by distance and isolation by oceanography (derived from the oceanic currents) can explain the neutral genetic variation of R. mangle in the region. Our findings expand the current knowledge of mangrove connectivity and highlight how the association of molecular methods with oceanographic simulations improve the interpretation power of the dispersal process, which has ecological and evolutionary implications.
Dispersal is a crucial mechanism to living beings, allowing them to reach new resources such that populations and species can explore new environment conditions. However, describing dispersal mechanisms of widespread species can be costly or even impracticable, which is the case for mangrove trees. The influence of ocean currents on the mangroves’ propagules’ movement has been increasingly evident; however, few studies mechanistically relate the patterns of population distribution with the dispersal by oceanic currents under an integrated framework. Here, we evaluate the role of oceanic currents on dispersal and connectivity of Rhizophora mangle along the Southwest Atlantic basin. We inferred population genetic structure and migration rates based on single nucleotide polymorphisms, simulated the displacement of propagules along the Southwest Atlantic coast and tested our hypotheses with Mantel tests and redundancy analysis. We observed a two populations structure, north and south, which is corroborated by other studies with Rhizophora and other coastal plants. The inferred recent migration rates do not indicate gene flow between the sampled sites. Conversely, long-term migration rates were low across groups and contrasting dispersal patterns within each one, which is consistent with long-distance dispersal events. Our hypothesis tests suggests that both isolation by distance and isolation by oceanography (derived from the oceanic currents) can explain the neutral genetic variation of R. mangle in the region. Our findings expand the current knowledge of mangrove connectivity and highlight how the association of molecular methods with oceanographic simulations improve the interpretation power of the dispersal process, which has ecological and evolutionary implications.
Descrição
Palavras-chave
Rhizophoraceae, RADseq, LDD, Seascape genetics, Migration rates, Plantas do manguezal, Genética, Paisagem marinha, Taxa de migração