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GENÉTICA, DISTRIBUIÇÃO E CONSERVAÇÃO DO GAVIÃO-REAL (Harpia harpyja) NO BRASIL

Manaus, Amazonas Maio de 2009

GENÉTICA, DISTRIBUIÇÃO E CONSERVAÇÃO DO GAVIÃO-REAL (Harpia harpyja) NO BRASIL

Orientadora: Dra. Izeni Pires Farias Co-orientadora: Dra. Tânia M. Sanaiotti

Tese apresentada ao Programa Integrado de Pós-graduação em Biologia Tropical e Recursos Naturais, como parte dos requisitos para obtenção do título de Doutor em Genética, Conservação e Biologia Evolutiva.

Manaus, Amazonas Maio de 2009

B216Banhos, Aureo
Genética, distribuição e conservação do gavião-real (Harpia
harpyja) no Brasil / [Aureo Banhos dos Santos]. --- Manaus :
[s.n.], 2009.
XI, 163 f. : il.
Tese (doutorado)-- INPA/UFAM, Manaus, 2008
Orientador: Izeni Pires Farias
Co-Orientador: Tânia M. Sanaiotti
Área de concentração: Genética, Conservação e Biologia Evolutiva
1. Marcadores Moleculares. 2. Genética de Populações.
3. Fluxo Gênico. 4. Diversidade Genética. 5. Falconiformes.
I. Título.
CDD 19. ed. 598.9160415

No presente estudo, marcadores moleculares de DNA mitocondrial, microssatélites nucleares e de identificação de sexo foram utilizados para investigar a distribuição da variabilidade genética do gavião-real no Brasil, bem como os fatores históricos e atuais que determinaram essa distribuição. Os dados e os resultados levantados podem servir como ferramenta na conservação da espécie.

Dedico esta Tese, em especial, ao meu pai, o Sr.

Antônio Bispo dos Santos († 09/04/2009), que foi o meu amigo mais antigo, conselheiro mais importante e exemplo de vida mais relevante. Dedico aos meus ancestrais paternos que foram trazidos da África para o Brasil como escravos, que atravessaram várias gerações nessa condição e todo o século X à margem da dignidade. Sou fruto da resistência desses negros, sem a mesma eu não existiria, hoje parte de um novo momento no espaço e no tempo do difícil curso dessa linhagem. Dedico também a minha avó materna, a

Sra. Izabel de Jesus († 06/02/2006), que ao contar fabulosas estórias, dentre elas sobre o “temido gavião pega neném” das florestas do município de Linhares - ES, no caso, o formidável gavião-real, trouxe-me inspiração a presente pesquisa.

Aureo Banhos dos Santos

À minha Orientadora, Dra. Izeni, pelos valiosos ensinamentos em minha pósgraduação, pela oportunidade de fazer parte de seu excelente grupo de pesquisa e por todo apoio técnico e intelectual nos procedimentos de coleta e análises dos dados genéticos desta Tese;

À minha Co-orientadora, Dra. Tânia, por viabilizar a pesquisa com o gavião-real, pelas ótimas conversas, grande atenção a este trabalho e todo apoio logístico para o desenho amostral desta Tese;

Ao Dr. Tomas Hrbek, por sua co-orientação adicional em minha pós-graduação, pelas ótimas aulas, atenção e apoio técnico e intelectual nos procedimentos laboratoriais e nos tratamentos estatísticos dos dados desta Tese;

Aos revisores da minha proposta de mestrado: os Doutores Mario Conh-Haft,

Amaral e Roberto Cavalcanti

Leonora Pires Costa e Tomas Hrbek. Aos membros da banca de minha aula para qualificação de mestrado: as Doutoras Maria das Neves Viana, Gislene Carvalho e Vera Scarpassa. Aos revisores da minha proposta de mudança de nível para o doutorado: os Doutores Cristina Miyaki, Alexandre Aleixo e Nuno Ferrand. Aos membros da banca de minha aula para qualificação de doutorado: os Doutores Charles Clement, Vera Scarpassa, Joselita Maria Mendes dos Santos, Ronis da Silveira e Renato Cintra. Aos revisores da presente Tese de doutorado: os Doutores Alexandre Aleixo, Jaime Garcia- Moreno, Manuel Ruiz-Garcia, Jorge Albuquerque, Marina Anciães, Fábio Raposo do

Ao Laboratório de Evolução e Genética Animal – LEGAL/UFAM, onde a maior parte da etapa laboratorial deste estudo foi desenvolvida. Às pessoas que tive oportunidade de conhecer no LEGAL e que contribuíram muito para esta empreitada: Daniel, William, Edvaldo, Mário, Adan, Eduardo, Pedro Ivo, Andréia, Cleiton, Natasha, Maria das Neves, Rafaela, Yane, Alexandre, Adriano, Cíntia, Carla, Maria da Conceição, Themis, Marina, Valéria, Jaqueline, Daniela, Fabinho, Kelmer, Nicole, Elizabeth, Deila, Luciana, Artur, Maria Doris, Fabiola e Patrícia. Em especial, agradeço a Waleska Gravena, por ter colaborado na determinação dos sexos das amostras geneticamente;

Ao Projeto Gavião-real do INPA, cuja a presente pesquisa foi vinculada como um sub-projeto para a conservação do gavião-real. A todos do Projeto Gavião-real que contribuíram muito com este estudo: Edilene, Hádamo, Júlio do Vale, Zé Ribeiro, Iza, Adnes, Dr. Eduardo Mantovani, Dr. Pires e Almério Câmara. Em especial a Helena Aguiar e Benjamim da Luz pelos seus trabalhos prévios em Ecologia que trouxeram maior conhecimento sobre a espécie de estudo e possibilitaram a coleta de muitas das amostras de gavião-real obtidas na natureza;

À Pós-graduação em Genética, Conservação e Biologia Evolutiva do INPA, bem como a todos os seus Coordenadores, Conselheiros e Secretárias. Aos alunos que ingressaram no curso comigo, ainda no mestrado, em especial: Fátima, Luciano, Raimundo, Tatiana e Eduardo;

As 67 organizações e instituições que cederam amostras e informações para este trabalho, todas citadas no Anexo I e I;

Ao Instituto Brasileiro de Meio Ambiente e Recursos Renováveis – IBAMA, especialmente à Superintendência do Amazonas. Aos servidores dessa instituição que deram apoio a minha empreitada: Eremita, Lúcio, Mourão, Adarciline, Professor Henrique, João Alfredo, Diogo e Carlos Abraão;

Ao Instituto Chico Mendes de Conservação da Biodiversidade, que prestou grande apoio a esse estudo e onde tive o prazer de atuar profissionalmente como Analista Ambiental. Aos colegas de trabalho no Amazonas: Monea, Adriana, Helem, Jussara, Manuel, Rose, Valdênia, Marcelo, Flávio, James, Rafaela e Reinaldo.

Ao Laboratório Temático de Genética do INPA, ao Centro de Apoio

Multidisciplinar da UFAM e ao Laboratório de Evolução e Genética Animal da Universidade de Porto Rico, onde parte da etapa laboratorial deste estudo foi desenvolvida;

A Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES, à

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas – FAPEAM, ao Programa BECA do Instituto Internacional de Educação do Brasil – IEB e a Red de Genética de la Conservación - Regenec, pelas concessões das bolsas e capacitação que recebi ainda durante o mestrado;

Aos importantes financiadores: Fundação O Boticário de Proteção à Natureza e ao Cleveland Metroparks Zoo;

Aos meus amigos, Gary, Gerly, Carlos Mario, Tânia, Hildelfonso, Tárik, Flávio

Simões, Priscila, Samir, Taís, Eduardo Farina, André Melhem, Janaína Seixas, Marcus, Lesley, Alexandre Carleto, Agis, Manuel, Tatiana, André, Badi, Márcia, Samira, Silvia, Malu, Katiúcia Ahnert, Ygo, Rafael, Valdemir, Ana, Dona Raí, Marisa, Net, Vilas, Ana Rosanas, Albert, Fábio Sole, Carol e Hebert pelo imenso apoio;

Ao meu pai, Antônio Bispo dos Santos, a minha mãe, Eliana Paixão Banhos, e aos meus irmãos, Diego, Poliana, César, Célia, Sílvio e Suely, pelo imenso apoio e carinho. Aos meus familiares de sobrenome Banhos, pela torcida;

À Stella Lira, minha esposa, pelo imenso apoio, carinho e companheirismo na minha busca pelo mérito do título acadêmico de Doutor.

Aureo Banhos dos Santos

“Para dar dois passos à frente Nem sempre é preciso dar um passo atrás”

Zé Geraldo

O gavião-real ocorre nas florestas da região Neotropical e sua distribuição é ampla no Brasil, onde existem registros principalmente na Amazônia e Mata Atlântica. Entre esses biomas existe um corredor de vegetação aberta com conexões florestais, onde também existem alguns registros da espécie. As florestas brasileiras têm sido drasticamente reduzidas pela ação antrópica, o que tem promovido a perda de habitat para o gavião-real. Agravando ainda mais a situação, muitos indivíduos da espécie têm sido removidos da natureza. Esse intenso processo antrópico faz do gavião-real uma espécie vulnerável que ainda não teve seu status modificado na lista das espécies ameaçadas do Brasil e da IUCN, onde consta como quase ameaçada. O objetivo principal deste estudo foi determinar e avaliar a distribuição da variabilidade genética do gavião-real no Brasil. Assim, inferir sobre quais fatores históricos e atuais que determinaram essa distribuição. Para isso foi realizada uma análise conjunta dos dados genéticos da região controle do DNAmt e microssatélites nuclear em uma amostragem extensiva do gavião-real, com sexo determinado geneticamente. Uma série de análises que exploraram diferentes atributos dos marcadores moleculares foi realizada. Para os marcadores DNAmt foi encontrado diferenciação genética significativa entre as amostras de gavião-real da Amazônia e Mata Atlântica, enquanto que os microssatélites mostram alto nível de mistura populacional, indicando panmixia entre as regiões. Ambos os marcadores apresentaram altas taxas de fluxo gênico entre as regiões. Entretanto, o fluxo gênico com base nos dados de DNAmt foi unidirecional da Mata Atlântica para Amazônia, enquanto que os microssatélites foi bi-direcional, embora com maior taxa na direção da Amazônia. A diferença nos resultados dos marcadores sugerem uma maior dispersão dos machos e residência das fêmeas. Esse padrão de dispersão parcial pelos machos também foi corroborado por outras análises. As análises sugerem que o fluxo gênico entre a Amazônia e Mata Atlântica seja principalmente pelo leste da Amazônia. Os resultados das análises de coalescência evidenciaram que durante o Pleistoceno o gavião-real passou por longo período de redução populacional, seguido de um forte evento de expansão. Esses resultados foram corroborados pelos resultados de análises convencionais e filogeográfica. A diversidade genética encontrada para o gavião-real foi similar à reportada para espécies de aves ameaçadas, incluindo outros Falconiformes. Houve uma tendência forte de diminuição da diversidade genética do gavião-real ao longo do tempo, com grande redução da diversidade genética entre o passado e um período mais recente da Mata Atlântica. O fluxo gênico do gavião-real entre a Mata Atlântica e Amazônia na atualidade foi mais limitado, provavelmente devido à diminuição das conexões de floresta no corredor de vegetação aberta do Brasil entre esses dois biomas. As informações da presente tese podem servir como ferramenta para o refinamento de estratégias de conservação da espécie, especialmente no Brasil onde a distribuição da espécie é mais ampla.

The harpy eagle occurs in the forests of the Neotropical region; it is widely distributed in Brazil where its occurrence has been principally registered in the Amazonian and Atlantic rainforests. Between these two biomes exists a corridor of open vegetation with forest connections where this species has also been registered. Brazilian forests have been drastically reduced by anthropogenic action which has resulted in the loss of habitat for the harpy eagle. Still further aggravating this situation, a large number of individuals have been removed from nature. These processes have resulted in the harpy eagle being a vulnerable species which, however, has not had yet its status changed on the Brazilian list of threatened species, and in IUCN where it is listed as near threatened. The principal goal of this study was to determine and evaluate the distribution of genetic variability of the harpy eagle in Brazil. To this effect, I carried out a joint analysis of mtDNA control region and nuclear microsatellite data obtained from an extensive sampling of the harpy eagle and with genetically determined sex. I then carried out a series of analyses that explores different attributes of the molecular markers. With the mtDNA markers I found significant genetic differentiation between samples of the harpy eagle from the Amazonian and Atlantic rainforests, while microsatellite markers showed high levels of population admixture indicating a panmixia of the regions. Both markers indicated high levels of gene flow between the regions. However, gene flow estimates based on mtDNA was unidirectional from the Atlantic rainforest to the Amazonia rainforest, while with microsatellite markers it was bidirectional, but with a higher migration rate in the direction of the Amazon rainforest. Differences in the results obtained from the two types of markers suggests higher rate of dispersal of males and more sedentary behavior of the females. This pattern of partial dispersal of males was also corroborated in other analyses. The analyses suggest that geneflow between the Amazonian and Atlantic rainforests is primarily via the eastern Amazon. The results of coalescent analyses demonstrated that during the Pleistocene the harpy eagle underwent a long period of a reduced population size followed by a strong expansion event. This result was corroborated by conventional and phylogeographic analyses. Genetic diversity encountered in the harpy eagle was similar to that reported in other threatened bird species, including other Falconiformes. There was a strong tendency of decrease of genetic diversity of the harpy eagle with time, with a large reduction in genetic diversity between now and the recent past in the Atlantic rainforest. Geneflow between harpy eagles of the Amazonian and Atlantic rainforests is currently more limited, most likely due to the diminishment of the forest corridors in open vegetation between the two biomes. The results and the information of this thesis can serve as instruments for the refinement of conservation strategies for this species, especially in Brazil where the distribution of this species is the greatest.

AGRADECIMENTOS IV RESUMO VIII ABSTRACT X LISTA DE TABELAS XVI LISTA DE FIGURAS XVIII 1. INTRODUÇÃO 1

2. ESTADO DA ARTE 3

2.1. DISTRIBUIÇÃO HISTÓRICA E ATUAL DO GAVIÃO-REAL NO BRASIL 3

2.1.1. Distribuição do gavião-real e o corredor de vegetação aberta do Brasil 4

2.2.2. Dados suficientes ou deficientes para avaliação? 12

2.1.2. Hipóteses de populações e migração do gavião-real 7 2.2. SERIA O GAVIÃO-REAL UMA ESPÉCIE VULNERÁVEL? 10 2.2.1. Critérios para a avaliação do status de conservação 1 2.2.3. Delicada vulnerabilidade 15 2.2.4. Considerações sobre o status de conservação do gavião-real 18 2.3. GENÉTICA E CONSERVAÇÃO 18

2.3.1. Diversidade genética em pequenas populações ameaçadas 19
2.3.2. Importância dos estudos genéticos 21
2.3.1. Estudos genéticos realizados para o gavião-real 2

3. OBJETIVOS 24

3.1. OBJETIVO GERAL 24 3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 24

4.1. COLETA DAS AMOSTRAS E FONTE DE DNA 25

4. MATERIAL E MÉTODOS 25 4.2. DISTRIBUIÇÃO GEOGRÁFICA DAS AMOSTRAS 27 4.3. EXTRAÇÃO DE DNA 28 4.4. COLETA DE DADOS GENÉTICOS 30 4.4.1. Identificação do sexo 30 4.4.2. Seqüenciamento do DNA mitocondrial 3 4.4.3. Genotipagens 35 4.5. ANÁLISES DOS DADOS 37 4.5.1. Definição dos grupos para análises 38 4.5.2. Distribuição da variabilidade genética 46 4.5.3. Demografia e migração 51

4.5.4. Razão sexual e dispersão parcial entre os sexos 5

4.5.5. Variabilidade genética por tempo e qualidade de habitat 57 5. RESULTADOS 59

5.1. DISTRIBUIÇÃO ESPACIAL E ESTRUTURADA VARIABILIDADE GENÉTICA
5.1.1. DNAmt 59
5.2. DEMOGRAFIA HISTÓRICA E MIGRAÇÃO 71

5.1.2. Microssatélites 64 5.2.1. DNAmt 71

5.2.2. Microssatélites 76

5.3. RAZÃO SEXUAL E DIPERSÃO PARCIAL ENTRE OS SEXOS 7

5.3.1. Razão sexual da amostragem 7
5.3.2. Dispersão baseada no sexo 78
5.4. DISTRIBUIÇÃO DA VARIABILIDADE E DESMATAMENTO 80
6.2.1. DNAmt 86
6.5. FÊMEAS VS MACHOS 9
6.5.1. Viés das fêmeas na razão sexual 9
6.5.2. Viés dos machos na dispersão 100
6.6. VULNERABILIDADE GENÉTICA NO
CENÁRIO DO DESMATAMENTO

6. DISCUSSÃO 83 6.1. DIVERSIDADE GENÉTICA 83 6.2. DISTRIBUIÇÃO DA VARIABILIDADE GENÉTICA 84 6.2.2. Microssatélites 8 6.3. DEMOGRAFIA HISTÓRICA 89 6.3.1. DNAmt 89 6.3.2. Microssatélites 95 6.4. MIGRAÇÃO 97 6.4.1. DNAmt 97 6.4.2. Microssatélites 98 102

6.6.1. Mata Atlântica 102

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