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Publicação
Non-invasive genetic monitoring and population size estimation of Iberian wolf Canis lupus signatus in northwest Portugal
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
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Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
Os predadores de topo desempenham um papel crucial nos ecossistemas. Através da predação,
influenciam os efetivos das populações das suas presas, bem como as dos mesopredadores, o seu
comportamento e uso do habitat, influenciando consequentemente todo o ecossistema. A predação pode
ainda atuar como uma força evolutiva ao remover dos ecossistemas os indivíduos mais frágeis e em pior
condição física, contribuindo para o controlo de doenças e consequentemente para a vitalidade dos
ecossistemas. Apesar da sua importância, a predação é a principal responsável pelo histórico conflito
entre o homem e predadores, essencialmente devido à predação de gado e errónea perceção de perigo
para os humanos. Estes conflitos motivaram a intensa perseguição dos grandes carnívoros que, associada
à degradação do habitat e declínio de presas naturais, resultou numa marcada redução populacional e
contração da sua área de distribuição, em algumas regiões.
Devido à fragilidade dos carnívoros de grande porte a alterações no meio ambiente, as suas
tendências populacionais atuam como bioindicadores da qualidade dos ecossistemas, pelo que a sua
monitorização desempenha um papel preponderante para documentar tendências populacionais. No
entanto, a monitorização destas espécies representa um grande desafio, devido ao seu carater evasivo e
ao facto de ocorrerem em baixas densidades. Métodos de genética não-invasiva têm-se tornado
particularmente úteis para implementar programas de monitorização a longo prazo. Ao combinar
métodos de campo, laboratório e análise de dados, os métodos de genética não-invasiva permitem
amostrar grandes áreas e estudar populações selvagens sem que seja necessário observar ou perturbar
os indivíduos, facilitando o estudo destas espécies ameaçadas. O ADN extraído de amostras biológicas
permite a obtenção de genótipos, utilizados como assinaturas genéticas. Torna-se assim possível
localizar indivíduos, construir históricos de captura-recaptura de modo a estimar a abundância total da
população, reconstruir pedigrees, avaliar a conetividade entre subpopulações e acompanhar tendências
populacionais. Adicionalmente, é possível obter medidas de diversidade genética das espécies, um
aspeto fundamental para garantir a sua viabilidade a longo prazo.
A conservação da diversidade genética permite assegurar o potencial evolutivo que possibilita
às espécies adaptarem-se a um ambiente em constante mudança. Também o número de indivíduos numa
população é um importante fator demográfico para a conservação de uma espécie uma vez que a
diminuição do número de indivíduos numa população conduz a uma acelerada perda de diversidade
genética.
À exceção da última década, nos últimos dois séculos as populações de lobo na Europa sofreram
um declínio acentuado devido à sua perseguição sistemática e degradação ecológica, tendo esta espécie
sido quase erradicada em algumas regiões europeias. Na Península Ibérica as populações de lobo-ibérico
atingiram o seu mínimo nos anos 70, verificando-se mesmo o desaparecimento da espécie nas regiões
centro e sul da península. Já em Portugal, a distribuição do lobo-ibérico, ao longo do século XX, foi
diminuindo gradualmente sendo agora apenas 20% da distribuição original. Devido à sua frágil situação,
o lobo-ibérico é protegido por lei desde 1988 (Lei n.º 90/88, de 13 de Agosto) e a espécie encontra-se
classificada como “Em perigo” no Livro Vermelho dos Mamíferos de Portugal.
Os lobos organizam-se em alcateias, a unidade basal familiar, que consistem, geralmente, num
par reprodutor, a descendência de vários anos de reprodução e, por vezes, lobos não relacionados com
a restante alcateia (i.e., imigrantes). As alcateias delimitam o seu território através de marcações
odoríferas, pelo que frequentemente é possível encontrar marcações em locais conspícuos, o que
possibilita a monitorização desta espécie através de métodos não-invasivos. Assim, conscientes da
importância de um esforço de monitorização contínuo das tendências populacionais desta espécie, a
presente dissertação de mestrado pretende avaliar a dinâmica populacional das alcateias de lobo-ibérico
na região do Barroso, com ênfase nos seguintes objetivos: 1) identificar indivíduos geneticamente e
estimar relações familiares entre si de modo a construir o pedigree de cada uma das alcateias estudadas e 2) estimar o número de indivíduos que ocorrem na população, utilizando como o número de indivíduos
inicial o número de genótipos identificados.
Entre outubro de 2020 e setembro de 2022 foram recolhidos 531 dejetos numa área de cerca de
900 km2
. Em laboratório, procedeu-se à extração de ADN das amostras, que foram identificadas quanto
à espécie através da sequenciação de um fragmento do domínio esquerdo da região de controlo do ADN
mitocondrial. Esta primeira análise permitiu diferenciar os dejetos de lobo de dejetos de espécies não
alvo, como raposa ou cão.
Das 531 amostras iniciais, 399 foram identificadas como provenientes de lobo e posteriormente
submetidas a uma análise de sexagem molecular. A análise de ADN mitocondrial revelou a ocorrência
de 5 haplótipos de lobo na área de estudo.
Das amostras identificadas como provenientes de lobo, foi possível genotipar com sucesso 210
(aproximadamente 50%), para um primeiro painel de 10 loci de microssatélites, com vista à identificação
ao nível do indivíduo. Por fim, duas a cinco amostras de qualidade de cada indivíduo foram genotipadas
para um painel adicional de 8 loci de microssatélites, de modo a conferir maior robustez às análises de
parentesco.
As estimativas populacionais foram realizadas para os dois anos de estudo, através de modelos
de captura-recaptura. Os genótipos identificados foram utilizados como assinaturas genéticas para a
construção de classes de captura e do histórico de captura-recaptura dos indivíduos.
Foram identificados 32 genótipos diferentes, atribuídos a três grupos familiares. Estes grupos
ocorrem nos territórios de alcateias previamente identificadas para a região em estudos anteriores -
Barroso, Leiranco e Cabreira. Não foi encontrada uma correspondência entre um quarto grupo familiar
e uma alcateia, devido à grande distância que separa os indivíduos que o compõem.
Os grupos familiares atribuídos às alcateias do Barroso e Leiranco ofereceram maior confiança
nas estimativas de parentesco por parte dos estimadores utilizados e apresentam uma clara estrutura
hierárquica, com um par reprodutor e as suas crias. O número de indivíduos identificados na alcateia do
Barroso variou entre sete para o primeiro ano de amostragem e 13 no segundo ano de estudo, enquanto
na alcateia do Leiranco, foram identificados quatro e nove indivíduos no primeiro e segundo ano de
estudo, respetivamente. Os nossos resultados sugerem a ocorrência de reprodução em ambas as alcateias.
Os pares reprodutores encontrados não apresentam relações de parentesco entre si, comportamento que
se encontra já descrito para esta espécie. Os restantes grupos familiares foram apenas detetados no
segundo ano de amostragem.
Na área onde se situa a alcateia da Cabreira, foram identificados quatro indivíduos. Contudo,
não foi possível identificar o macho do par reprodutor, o que sugere que a alcateia poderá ser constituída
por mais indivíduos do que aqueles identificados. Esta alcateia encontra-se na periferia da área de estudo
pelo que o seu possível território não foi amostrado na integra.
Um dos indivíduos, uma fêmea, que não foi possível atribuir a uma alcateia, foi detetado numa
área considerada no censo nacional do lobo de 2002-2003 como território da alcateia do Minhéu. A
coocorrência desta com um macho não aparentado nesta área poderá indicar a formação de um novo par
reprodutor e de uma nova alcateia.
As alcateias identificadas neste trabalho diferem das de estudos anteriores que sugerem a
presença de duas outras alcateias - Nariz do Mundo e Secerigo. No entanto, de acordo com os nossos
resultados, os indivíduos encontrados no território destas alcateias pertencem, na verdade, às alcateias
do Barroso e Leiranco, respetivamente. Isto sugere que os métodos tradicionais, com recurso a
armadilhagem fotográfica e uivos, podem levar a conclusões incorretas e inflacionar o número de
alcateias de lobo-ibérico que existem em Portugal. Estes resultados frisam a importância do uso de
ambos os métodos, tradicionais e de genética não invasiva, em complementaridade, de modo a obter
dados mais precisos das populações de lobo. A população em estudo aparenta estar estável entre 2020 e 2022, com evidência de reprodução
em duas alcateias (Barroso e Leiranco). Foram ainda obtidas medidas de diversidade e de estruturação
genética que permitirão perceber a evolução desta população nos próximos anos.
O projeto no qual esta tese se insere é o primeiro em Portugal que inclui um plano cujo objetivo
é monitorizar o impacto de atividades mineiras no lobo-ibérico. Mais concretamente, foi realizada no
âmbito da caracterização da situação de referência do lobo, a qual integra o Plano de Monitorização do
Lobo-Ibérico - Mina do Barroso. Esta fase irá decorrer até ao início da fase de construção das
infraestruturas mineiras. Este plano terminará após o final da fase de recuperação ambiental da área
ocupada pela exploração mineira, a realizar depois do encerramento desta.
Apex predators play a key ecological role, shaping the entire ecosystem. However, predation leads to conflicts with humans, which resulted in their intense persecution, leading to severe population decline. Although population monitoring is crucial for conservation, large carnivores are difficult to monitor due to their elusiveness. Non-invasive genetic sampling methods allow to implement long-term monitoring programs while circumventing the elusiveness of these species. The Iberian wolf is an endangered species, occupying only 20% of its original range in Portugal. Despite the species fragile situation, detailed insights on pack dynamics around human disturbance are lacking. Thus, we aimed to assess the status of a wolf population susceptible to disturbance in Northern Portugal. In a two-year monitoring study, we collected and extracted DNA from 531 presumed wolf scats. Species identification was conducted using mitochondrial DNA sequencing, and molecular sexing was assessed by the amplification of X and Y chromosome genes. A batch of 10 microsatellite loci allowed individual identification, and the further addition of eight loci allowed to estimate kinship. Population size was estimated through the wolves minimum counts assumed by individual genotypes. We identified 32 individuals from four family groups. This contrasts with other studies and suggests that the number of wolf packs determined through traditional methods may be inflated. Our results indicate that the population is stable, with evidence of reproduction between the two sampling years. Moreover, the breeding pairs identified were unrelated, which aligns with the known behaviour of inbreeding avoidance in Iberian wolves. Population size estimates suggest estimation through minimum counts assumed by individual genotypes was successful in identifying most individuals that occur in the study area. This work provides crucial insights into the dynamics of the Iberian wolf packs in the study area. These results are essential for developing effective conservation strategies to protect this endangered species.
Apex predators play a key ecological role, shaping the entire ecosystem. However, predation leads to conflicts with humans, which resulted in their intense persecution, leading to severe population decline. Although population monitoring is crucial for conservation, large carnivores are difficult to monitor due to their elusiveness. Non-invasive genetic sampling methods allow to implement long-term monitoring programs while circumventing the elusiveness of these species. The Iberian wolf is an endangered species, occupying only 20% of its original range in Portugal. Despite the species fragile situation, detailed insights on pack dynamics around human disturbance are lacking. Thus, we aimed to assess the status of a wolf population susceptible to disturbance in Northern Portugal. In a two-year monitoring study, we collected and extracted DNA from 531 presumed wolf scats. Species identification was conducted using mitochondrial DNA sequencing, and molecular sexing was assessed by the amplification of X and Y chromosome genes. A batch of 10 microsatellite loci allowed individual identification, and the further addition of eight loci allowed to estimate kinship. Population size was estimated through the wolves minimum counts assumed by individual genotypes. We identified 32 individuals from four family groups. This contrasts with other studies and suggests that the number of wolf packs determined through traditional methods may be inflated. Our results indicate that the population is stable, with evidence of reproduction between the two sampling years. Moreover, the breeding pairs identified were unrelated, which aligns with the known behaviour of inbreeding avoidance in Iberian wolves. Population size estimates suggest estimation through minimum counts assumed by individual genotypes was successful in identifying most individuals that occur in the study area. This work provides crucial insights into the dynamics of the Iberian wolf packs in the study area. These results are essential for developing effective conservation strategies to protect this endangered species.
Descrição
Tese de Mestrado, Biologia da Conservação, 2024, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências
Palavras-chave
Genética não-invasiva Monitorização populacional Predadores de topo Espécies ameaçadas Teses de mestrado - 2024