Utilize este identificador para referenciar este registo: http://hdl.handle.net/10773/16503
Título: Molecular ecology of the Egyptian mongoose (Herpestes ichneumon) in Portugal
Outros títulos: Ecologia molecular do sacarrabos (Herpestes ichneumon) em Portugal
Autor: Barros, Tânia Sofia Queirós
Orientador: Fonseca, Carlos Manuel Martins Santos
Palavras-chave: Biologia
Sacarrabos - Península Ibérica
Utilização do solo
Genética da população
Data de Defesa: 2015
Editora: Universidade de Aveiro
Resumo: The central challenge on studying population expansions is to provide an in-depth characterization of the expanding individuals and their dynamics across invaded ranges. By combining ecological data with molecular techniques, one can understand those dynamics, population structure and the biology of expanding species. The general aim of this thesis was assessing which factors contributed for the expansion of the Egyptian mongoose, analyse the genetic structure and population genetics of this expanding species and relate landscape factors with the gene flow within the mongoose population of the Iberian Peninsula. The expansion was evaluated across 1980-1990, 1990-2000 and 2000-2010, by projecting presence/absence data of the species and proposing four explanatory hypotheses gathering environmental, geographic and anthropogenic factors. The results suggested that land-use alterations coupled with temperature and rainfall variations over the decades were the main drivers promoting the mongoose expansion. Moreover, geographic barriers and human infrastructures acted as barriers towards the Egyptian mongoose expansion. Genetic patterns, demographic history and genetic structure of the species were evaluated by mitochondrial DNA and microsatellite markers. The distribution of mitochondrial diversity fitted the pattern of a historically diversified population in southern Iberian Peninsula, from where recent dispersals into northern areas occurred. Long-term dispersal migrants from south towards northern areas were evidenced by 1) higher levels of haplotype and nucleotide diversities in the northern areas, 2) heterogeneous distribution of population genetic differentiation, and 3) weak signal for isolation by distance. Sudden and spatial expansion scenarios were reinforced by mismatch analysis and marginally supported by neutrality tests. On the other hand, microsatellite analyses evidenced a central-northern subpopulation (CNorth) and a southern subpopulation (S) with significant differentiation. Allelic frequencies, levels of heterozygosity and evidences of bottleneck occurred after the expansion in CNorth supported the recent northwards range expansion, with S individuals contributing with a higher allelic diversity. Inversely to mitochondrial DNA, microsatellites evidenced a pattern of isolation by distance together with a pattern of isolation by barrier due to the Tagus River, which was identified as a semi-barrier towards gene flow which possibly caused the presence of the two genetic clusters. The presence of S and CNorth in opposite locations of their general distribution might be related with long-range dispersals. A landscape genetics approach was implemented under the original and reciprocal causal modelling frameworks with the objective of investigate the relation between genetic structure and landscape aspects. Isolation by distance was the best model identified by original causal modelling explaining genetic patterns within the mongoose population. The newer reciprocal causal modelling approach identified high shrub cover at middle elevations as the best model. These results demonstrate the high dependency of the Egyptian mongoose on ecosystems dominated by Mediterranean shrub cover. The recent land-use changes in Portugal related with rural abandonment promoted the connectivity among the mongoose populations in areas with high shrub cover at middle elevations, where anthropogenic disturbance is lower. This thesis represents a holistic study of the dynamic patterns of this expanding species, with new and essential findings of the Egyptian mongoose in the Iberian Peninsula. The results should be perceived as a model for expanding species under a changing environment, especially Mediterranean carnivores, with a special emphasis on assessing which key factors act as drivers for the expansion of species, the effect of the alterations of species’ ranges on their genetic patterns, and ultimately how landscape influences gene flow of those species.
O desafio central no estudo de expansões populacionais é fornecer uma caracterização exaustiva dos indivíduos em expansão, assim como a sua dinâmica ao longo do território colonizado. A combinação de dados ecológicos com técnicas moleculares permite a compreensão dessa dinâmica, estrutura populacional e a biologia dos indivíduos em expansão. O objetivo geral desta tese foi analisar quais os fatores que contribuíram para a expansão do sacarrabos, analisar a estrutura genética e genética populacional desta espécie em expansão e relacionar fatores de paisagem com o gene flow da população de sacarrabos na Península Ibérica. A expansão foi analisada nos períodos 1980-1990, 1990-2000 e 20002010, projetando dados de presença/ausência da espécie e propondo quatro hipóteses explicativas agrupando fatores ambientais, geográficos e antropogénicos. Os resultados sugeriram que o efeito das alterações do uso do solo, temperatura e variações de precipitação foram os fomentadores principais da expansão da espécie ao longo das décadas. Por outro lado, barreiras geográficas e antropogénicas condicionaram a expansão da espécie. Os padrões genéticos, história demográfica e a estrutura genética da espécie foram avaliados através de DNA mitocondrial e microssatélites. A diversidade mitocondrial converge com um padrão de uma população histórica existente no sul da Península Ibérica, de onde dispersões ocorreram recentemente em direção a territórios a norte. A deteção de migrantes de longa distância de sul para norte foram suportados por 1) uma maior diversidade haplotípica e nucleotídica em territórios a norte, 2) uma distribuição heterogénea da diferenciação genética e 3) a quase ausência de isolamento por distância. Evidências de expansão rápida e espacial foram detetadas e reforçadas pelos resultados de mismatch e pelos testes de neutralidade marginalmente significativos. Por outro lado, as análises dos microssatélites evidenciaram uma população a centro-norte (CNorth) e uma população a sul (S), com uma diferenciação significativa. A expansão recente para territórios a norte foi suportada pelas frequências alélicas, os níveis de heterozigotia, por um bottleneck ocorrido após a expansão em CNorth e por um maior contributo dos indivíduos de S para a diversidade alélica. Inversamente ao DNA mitocondrial, os microssatélites evidenciaram um padrão de isolamento por distância juntamente com um padrão de isolamento por barreira devido à presença do Rio Tejo. O Rio foi identificado como uma semi-barreira ao gene flow e possivelmente levou à presença dos dois clusters genéticos. A presença de S e CNorth em locais opostos à sua distribuição geral pode estar relacionado com dispersantes de longa distância. Com o objetivo de investigar a relação entre a estrutura genética do sacarrabos e aspetos paisagísticos, uma análise de genética de paisagem foi realizada através das abordagens modelação causal original e modelação causal recíproca. A modelação causal original identificou o isolamento por distância como o modelo que melhor reflete os padrões genéticos da população de sacarrabos. A nova abordagem de modelação causal recíproca identificou áreas de elevado coberto arbustivo a altitudes médias como o melhor modelo. Estes resultados demonstram a elevada dependência do sacarrabos por ecossistemas dominados por coberto arbustivo Mediterrânico. As recentes alterações no uso do solo em Portugal relacionadas com o abandono rural promoveram a conectividade entre as populações de sacarrabos em áreas com coberto arbustivo elevado em altitudes médias, onde a influência antropogénica é menor. Esta tese representa um estudo abrangente dos padrões dinâmicos desta espécie em expansão, com conhecimentos novos e essenciais sobre o sacarrabos na Península Ibérica. Estes resultados devem ser percecionados como um modelo para espécies em expansão num ambiente em mudança, especialmente carnívoros Mediterrânicos, com particular ênfase na avaliação dos fatores chave que contribuem para a expansão de uma espécie, no efeito das alterações da distribuição das espécies nos seus padrões genéticos e, por fim, na influência de fatores de paisagem no gene flow dessas espécies.
Descrição: Doutoramento em Biologia
URI: http://hdl.handle.net/10773/16503
Aparece nas coleções: DBio - Teses de doutoramento
UA - Teses de doutoramento

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