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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Genetic diversity of ants (Hymenoptera: Formicidae) at colony and population scales : a comparative study of Camponotus renggeri and C. rufipes in cerrado vegetation
Title Alternative: Diversidade genética de formigas (Hymenoptera: Formicidae) nas escalas da colônia e da população : um estudo comparativo de Camponotus renggeri e C. rufipes em vegetação de cerrado
Author: Azevedo-Silva, Marianne, 1991-
Advisor: Oliveira, Paulo Sergio Moreira Carvalho de, 1957-
Abstract: Resumo: Eusocialidade é reconhecida como umas das estratégias evolutivas de maior sucesso entre os animais, sendo as formigas (Formicidae) o grupo eusocial mais dominante da Terra. Tal dominância é atribuída à fina divisão de trabalho e cooperação em colônias de formigas, associada às relações de parentesco entre os indivíduos do ninho. A ocorrência de poliginia (múltiplas rainhas na colônia) e/ou poliandria (fertilização da rainha por vários machos) é crucial para determinar essas relações e elucidar suas importâncias em diferentes espécies de formigas, bem como para compreender as distintas trajetórias evolutivas por de trás dos sistemas de cruzamentos das formigas. O sucesso evolutivo revelado pela abundância, papel ecológico e susceptibilidade ao ambiente também coloca as formigas como organismos promissores para o estudo dos efeitos de alterações ecossistêmicas. Estas características fazem das formigas organismos modelos para a biologia da conservação, especialmente em habitats ameaçados, tais como as savanas brasileiras conhecidas como cerrado. Neste trabalho, nós investigamos comparativamente duas formigas neotropicais abundantes e que se destacam por sua importância ecológica no Cerrado: Camponotus renggeri e C. rufipes (Formicinae). No primeiro capítulo, nós avaliamos as consequências do sistema de cruzamento na diversidade genética das colônias dessas duas formigas. Nós observamos que C. renggeri e C. rufipes apresentam poliginia facultativa, as rainhas copulam com machos não aparentados, e as operárias de colônias poligínicas são menos aparentadas que em colônias monogínicas. Colônias poligínicas de C. renggeri apresentaram rainhas não aparentadas, com ou sem reprodução diferencial entre elas, e que copulam com um ou poucos machos. Assim, nesta espécie, o número de rainhas determina a diversidade genética nas colônias. Diferentemente, as colônias poligínicas de C. rufipes apresentam rainhas aparentadas, com maior desvio reprodutivo entre elas, e com maior frequência de poliandria. Em C. rufipes, tanto rainhas quanto machos contribuem para a diversidade genética da colônia. Apesar destas diferenças, as duas espécies apresentaram níveis similares de diversidade genética dentro das colônias. No segundo capítulo, nós investigamos a respo sta em múltiplas escalas dessas duas espécies de Camponotus à paisagem, bem como suas susceptibilidades a variáveis ambientais (naturais, como as fisionomias de Cerrado, e de origem antrópica, como plantações e rodovias), utilizando abordagens recentes de genética da paisagem. No nível da colônia, nós encontramos que o número de rainhas e, consequentemente, a diversidade genética dentro dos ninhos de C. renggeri é muito mais afetada pela paisagem dos arredores de que em C. rufipes, aumentando com o distúrbio humano ao ambiente do cerrado. Na escala da população, nós mostramos que C. renggeri dispersa através de fisionomias florestais de Cerrado. Por outro lado, C. rufipes apresenta dois grupos genéticos bem definidos, os quais dispersam por diferentes componentes da paisagem, usando, cada um, áreas nativas abertas e florestais de Cerrado. Esses resultados mostram que a conservação do Cerrado é importante para a manutenção de ambas as populações de Camponotus. O presente trabalho aumentou nosso conhecimento sobre essas duas importantes formigas neotropicais, ressaltando a importância de trabalhos prévios de história natural de C. renggeri e C. rufipes para auxiliar a interpretação dos resultados genéticos. Esperamos que nosso trabalho encoraje estudos futuros a incorporar dados genéticos entre as informações básicas das espécies de formigas, tais como sistema de cruzamento e dispersão. Finalmente, esperamos que este tipo de estudo forneça subsídios para planos de manejo em reservas biológicas de savanas brasileiras

Abstract: Eusociality is recognized as one of the most successful evolutionary strategies among animals, with the ants (Formicidae) as the most dominant eusocial group on Earth. Such dominance can be attributed to a fine division of labor and cooperation among colony members, associated with high genetic relatedness among nestmates. Polygyny (multiple egglaying queens in the colony) and polyandry (insemination by multiple males) are crucial traits mediating nestmate relatedness, and revealing their occurrence in different species helps to understand distinct evolutionary pathways underlying ant breeding systems. The evolutionary success of ants as revealed by their abundance, ecological roles, and environmental vulnerability, make them promising organisms to investigate effects of ecosystem disturbance. These characteristics make ants model organisms for conservation biology, especially in threatened habitats, such as the Brazilian Cerrado savannas. In this study, we investigate comparatively two abundant neotropical ants that are ecologically important in Cerrado: Camponotus renggeri and C. rufipes (Formicinae). In the first chapter, we evaluate the effect of the breeding system on colony genetic diversity in these two ant species. We observed that C. renggeri and C. rufipes exhibit facultative polygyny, queens of both species copulate with non-related males, and workers in polygynous colonies are less related than in monogynous colonies. Polygynous colonies of C. renggeri exhibited non-related nestmate queens, with or without reproductive skew among them, mating with one or a few males. Thus in this species queen number accounts for the genetic variability within colonies. In contrast, polygynous colonies of C. rufipes frequently have closely related queens, with higher levels of polyandry than C. renggeri, and increased reproductive skew among nestmate queens. Queens and males both contribute for colony genetic diversity in C. rufipes. Despite these differences, the two species presented similar levels of genetic diversity within colonies. In the second chapter, we investigate the multiscale responses by these two Camponotus species to landscape, as well as their susceptibility to environmental variation (natural variation, such as Cerrado physiognomies, and variation originated from anthropic action, such as plantations and roads), using recent approaches of landscape genetics. At the colony level, we found that the number of queens and thus genetic diversity in C. renggeri colonies are significantly more affected by the surrounding landscape than in C. rufipes, and increase with human-induced disturbance. At the population scale, C. renggeri disperses through forested Cerrado physiognomies, whereas C. rufipes presented two well-defined genetic clusters that disperse through different landscape physiognomies, using native open and forested cerrado areas each. Our results show that Cerrado conservation is important for the maintenance of both Camponotus species. The study increases our knowledge of these two important Neotropical ants, and highlights the relevance of previous natural history data about C. renggeri and C. rufipes to support the interpretation of genetic results. We hope our work encourages future studies to incorporate genetic data into basic information of ant species, such as breeding system and dispersal. Finally, we also hope that our study can help management and conservation programs in biological reserves of Brazilian Cerrado
Subject: Cruzamento
Poliginia
Poliandria
Genética de populações
Fluxo gênico
Microssatélites (Genética)
Language: Multilíngua
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2017
Appears in Collections:IB - Tese e Dissertação

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