Influência das oscilações climáticas do Quaternário na história biogeográfica da Floresta Atlântica: uma interpretação a partir de análises filogeográficas de Lepismium cruciforme (Vell.) Miq. (Cactaceae)

Abstract

O Quaternário é marcado por grandes pulsações climáticas, com longos intervalos de tempo geológico sob regime glacial intercalados com curtos períodos mais quentes, onde grandes transformações na paleovegetação se deram em consequência dessas oscilações climáticas. Existem fortes evidências de que os padrões de distribuição da diversidade existente na Floresta Atlântica atual podem ser explicados, em grande parte, pelas alterações climáticas ocorridas durante esse período. Ainda assim, existem muitas lacunas e divergências na literatura quanto aos padrões de ocupação que essas vegetações desenvolveram durante essas mudanças ambientais. Através da utilização de uma espécie de cacto epifítico (Lepismium cruciforme) – com ampla distribuição na Floresta Atlântica – como modelo para estudos filogeográficos, realizamos análises intraespecíficas em oito populações ao longo de remanescentes florestais em unidades de conservação e manchas florestais urbanas para responder as seguintes questões: a) Podemos identificar multiplas linhagens de L. cruciforme entre diferentes populações localizadas na Floresta Estacional Semidecidual? b) Caso detectadas, essas diferentes linhagens estariam associadas a algum tipo de isolamento geográfico? c) As populações de L. cruciforme sofreram oscilações demográficas históricas? d) Existe um gradiente longitudinal continente/oceano de diversidade genética? Através do marcador molecular nuclear (ITS), analisamos 71 sequências de 638 locus e identificamos nove haplótipos diferentes. Linhagens altamente diversificadas, em relação as demais, foram identificadas nas regiões do Pontal do Paranapanema, onde suas populações parecem ter sido influenciadas pela existência de uma barreira fluvial e, na região dos Campos Gerais, pelo provável confinamento à refúgios florestais cercados por vegetação aberta de campos de gramíneas. Os resultados demonstraram que as populações de L. cruciforme sofreram um gargalo demográfico seguido de uma recente expansão populacional, assim como esperado para espécies florestais. Não foi observado sinais um gradiente longitudinal continente/oceano de diversidade genética. Em vez disso, pudemos observar maiores valores diversidade genética em linhagens localizadas em regiões extremas da distribuição longitudinal, contrapondo com diversidades mais baixas na região central da distribuição amostrada. O uso desta espécie epífita em estudos filogeográficos se demonstrou promissor para a compreensão da dinâmica vegetacional da Floresta Atlântica, sobretudo das florestas Estacionais Semideciduais. Futuros trabalhos envolvendo outras espécies epifíticas, bem como estudos ecológicos envolvendo esses taxa, podem contribuir substancialmente para o entendimento da distribuição florestal – e de biomas associados – ao longo das oscilações climáticas do Quaternário. Esses resultados reforçam a importância da preservação de refúgios florestais que incluam, entre outras espécies interessantes, espécies epífitas como cactáceas da tribo Rhipsalideae DC.

Quaternary period is well-known for its great climatic pulsations, that intercalates between long glacial regimes and shorter warmer periods which lead to significant changes in the paleovegetation occurred as a consequence of these climatic oscillations. Strong evidence that the diversity distribution patterns in the current Atlantic Forest can be largely explained by the climatic changes in this period. Nevertheless, there are many gaps and divergences in the literature regarding the occupancy patterns that these vegetations developed during these environmental changes. Using of an epiphytic cactus species (Lepismium cruciforme) - widely distributed in the Atlantic Forest - as a model for phylogeographic studies, performed intraspecific analyzes in eight populations along forest remnants in conservation units and urban forest spots to answer the following questions: a) Can multiple lineages of L. cruciforme among different populations in the seasonal semideciduous forest, be identified? b) If detected, would these different lineages be associated with some sort of geographical isolation? c) Have populations of L. cruciforme suffered from historical demographic fluctuations? Is there a growing genetic diversity in the continental/oceanic longitudinal gradient? d) Through the nuclear molecular marker (ITS), 71 sequences of 638 loci and identified nine different haplotypes. Highly diversified lineages were identified in Pontal do Paranapanema and Campos Gerais regions. In the first, populations appear to have been influenced by the existence of a river barrier and in the latter, the confinement to forests refuges surrounded by grassfields vegetation, might be the probable reason for the observed genetic diversity. These results indicate that populations of L. cruciforme suffered a demographic bottleneck followed by a recent population expansion, as expected for forest species. No signs of a genetic diversity gradient were observed in the continental/oceanic longitudinal gradient. Instead, higher genetic diversity values in lineages located in extreme regions of the continental/oceanic distribution, in contrast to lower diversity in the central regions of the sampled distribution. The use of this epiphyte species in phylogeographic studies showed to be promising in understanding the Atlantic Forest vegetation dynamics, especially the seasonal semideciduous forests. Future works involving other epiphytic species, as well as ecological studies involving these taxa, can contribute substantially in the comprehension of the forest distribution - and associated biomes - throughout the climatic oscillations of the Quaternary. These results reinforce the importance of preserving forest refuges that include, among other interesting species, epiphytic species such as cacti of the Rhipsalideae DC. tribe.