Autor(es):
Domingues, Carla Sofia Portela 
Data: 2010
Identificador Persistente: http://hdl.handle.net/10773/973
Origem: RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro
Assunto(s): Biologia; Genética da população; Caranguejos; Circulação oceânica
Descrição
Decifrar a complexa interacção entre os ciclos de vida de espécies marinhas e
a oceanografia revela-se fundamental para a compreensão do fluxo genético e
da conectividade no meio marinho. Nas espécies marinhas com
desenvolvimento indirecto o fluxo de genes entre populações depende da
distância que separa as populações, bem como da interacção entre a duração
do desenvolvimento larvar, do comportamento das larvas e dos padrões de
circulação oceânica. A conectividade larvar influencia uma variedade de
processos como a dinâmica de stocks e de populações, a distribuição e limites
geográficos das espécies, a estrutura genética das populações e a dispersão
de espécies invasivas e reveste-se consequentemente de uma importância
fundamental na identificação das unidades populacionais evolucionariamente
relevantes e para a gestão e conservação marinhas. Os marcadores genéticos
e os Modelos Individuais Acoplados a Modelos Físico-Biológicos (“ICPBMs”)
são actualmente ferramentas fundamentais para o estudo dos padrões de
dispersão larvar e para avaliar o nível de conectividade populacional. A
presente tese respeita à avaliação das escalas espaciais de conectividade de
populações de uma espécie costeira, o caranguejo Carcinus maenas, e utiliza
conjuntamente informação de marcadores genéticos, análise de séries
temporais de fornecimento de larvas e um modelo numérico de circulação
oceânica.
O primeiro capítulo introduz a temática da conectividade em espécies
marinhas e inclui algumas referências aos métodos moleculares, analíticos e
de modelação seguidos ao longo da tese. Através da utilização de múltiplas
ferramentas – avaliação da estrutura genética geográfica de C. maenas na sua
distribuição nativa com recurso a marcadores de DNA (microssatélites)
(Capítulo 2), avaliação da estrutura genética temporal das larvas que formam
os eventos de fornecimento larvar à Ria de Aveiro, NW Portugal (Capítulo 3),
descrição da variabilidade inter-anual do fornecimento larvar à Ria de Aveiro,
NW Portugal (Capítulo 4) e validação de um modelo ICPBM que descreve os
padrões observados de fornecimento (Capítulo 5) – esta tese espera poder
contribuir para uma melhor compreensão dos mecanismos que regulam o fluxo
de genes e a conectividade entre populações de organismos marinhos. No
Capítulo 6 são apresentadas as principais conclusões da investigação.
A análise genética com recurso a microssatélites indicou que as populações de
C. maenas são geneticamente homogéneas ao longo de várias centenas de
km, dentro da distribuição nativa da espécie. Paralelamente, não foram
encontrados indícios da existência de reprodução por “sweepstakes” em C.
maenas de populações da costa oeste da Península Ibérica, visto que não se
obtiveram diferenças genéticas significativas entre os eventos larvares.
Também não se encontrou qualquer estrutura familiar entre as larvas que
formam cada episódio de fornecimento, e não houve nenhuma redução
significativa da variabilidade genética das larvas quando comparada com a de
caranguejos adultos. A análise de séries temporais de suprimento de larvas na
Ria de Aveiro em cinco anos estudados indica que este é um fenómeno
episódico e variável, sendo os maiores episódios de fornecimento coincidentes
com as marés vivas e acentuados por fortes ventos de sul. O modelo ICPBM
foi validado com sucesso e parece fornecer uma estimativa realística das
escalas espaciais e temporais de dispersão larvar, de acordo com as
observações da estrutura genética e da ausência de reprodução por
“sweepstake” em C. maenas da costa oeste da Península Ibérica
ABSTRACT: Unravelling the interactions between life-history strategies and oceanographic
processes is central to the understanding of gene flow and connectivity in the
marine environment. In particular, for marine species with indirect development
gene flow between populations depends on the distance separating the
populations and on the interaction between duration of the larval phase, larval
behaviour and current patterns. Larval connectivity affects many processes,
including stock and population dynamics, species ranges, population genetic
structure, and the spread of invasive species and is therefore an important
consideration to identify evolutionary relevant population unit and for marine
management and conservation efforts. Genetic markers and Individual-based
Coupled Physical-Biological Models (ICPBMs) are two of the tools currently
available for tracking dispersal pathways of larvae and to assess the degree of
population connectivity. The present thesis concerns the spatial and temporal
scale assessment of population connectivity of a coastal marine species, the
shore crab Carcinus maenas, making use of genetic markers, time series larval
supply analysis and an oceanographic numerical model.
Chapter 1 introduces the thematic of marine species connectivity, including a
brief reference to the molecular, analytical and modelling methods followed
during the study. Making use of an interdisciplinary approach – assessment of
genetic geographical structure with microsatellite markers within C. maenas
native range (Chapter 2), assessment of temporal genetic structure of larvae
forming each supply event to the Ria de Aveiro, NW Portugal (Chapter 3),
description of interannual variability of larval supply to the Ria de Aveiro, NW
Portugal (Chapter 4) and validation of an ICPBM to describe the observed time
series of supply (Chapter 5) – the aims of this thesis is to contribute to our
understanding of the mechanisms regulating gene flow and connectivity among
marine populations. Finally, in Chapter 6 the main results and conclusions
achieved are presented.
Microsatellites analysis indicated that C. maenas populations were genetically
similar across hundreds of km, within the species native range. Additionally,
there was no evidence of sweepstakes reproduction in C. maenas from
western Iberian coast populations since there were no significant differences
amongst larval events. Among larvae in each episode, no genetic relatedness
was found, and larvae did not present reduced genetic variability when
compared to adult crabs. On a long time scale, larval supply to the Ria de
Aveiro was episodic and variable throughout five different studied years, with
highest supply numbers generally occurring around spring tides and enhanced
by strong southerly winds. The ICPBM was successfully validated and appears
to provide a realistic estimate of the observed spatial and temporal scales of
the larval dispersal, consistent with the observations on genetic structure and
lack of sweepstake reproduction in C. maenas from western Iberian coast. Doutoramento em Biologia
