Estrutura populacional, diversidade genética, área de distribuição e conservação do Cardeal-Amarelo - Gubernatrix Cristata (Vieillot, 1817) (Aves, Passeriformes, Emberizidae)

Abstract

Gubernatrix cristata, o cardeal-amarelo, é uma espécie de ave rara do Pampa. Ele tem uma distribuição geográfica restrita ao sul da América do Sul (Uruguai, Argentina e sul do Brasil) e é exclusivo deste bioma. Quatorze viagens de campo foram feitas de Abril de 2006 a março de 2009, em uma tentativa de encontrar indivíduos e coletar amostras para análise genética. Desenvolvemos dez marcadores microssatélites isolados a partir desta espécie e caracterizamos a sua variabilidade alélica. O número de alelos observados em cada locus variou de 4 a 14, com uma média de 7,5 alelos por locus. Os microssatélites mostraram-se úteis em revelar os níveis de diversidade de G. cristata e, portanto, podem ser usados para explorar a estrutura genética das populações dispersas ao longo de sua distribuição geográfica atual. Um total de 72 amostras de cardeal-amarelo foi usado neste estudo, 59 foram de amostras contemporâneas e 13 amostras de espécimes de museu. Nós acessamos a diversidade genética da espécie através dos dez loci polimórficos de microssatélites nucleares do G. cristata desenvolvidos nesse estudo e através de um fragmento do gene ND2 do DNA mitocondrial. Encontramos apenas três haplótipos com diversidade nucleotídica e haplotípica respectivamente igual a π = 0,00277 e Hd = 0,6219. O Fst (0,00340) e Nm (73,18) mostraram uma fraca estruturação com pouca diferenciação genética. A estatística Fs de Fu foi significativamente diferente de zero (2,248) e D de Tajima foi positivo (2,17506). Ambos os testes mostraram um indicativo de evidência provável de uma diminuição no tamanho da população e/ou seleção equilibradora. As análises usando o "no admixture model" e um grande burnin (500000) não resultaram em clustering dos indivíduos. Devido a esse resultado nenhuma atribuição individual a uma área geográfica foi possível. O presente estudo auxilia na compreensão das necessidades de conservação do cardeal-amarelo, fornecendo informações sobre a diversidade genética e estruturação populacional ao longo de sua área de distribuição. Embora não tenhamos encontrado estruturação dentro da nossa área de estudo, é preciso mais estudos, analisando a diversidade genética e estruturação populacional em toda a área de distribuição da espécie, e adicionando mais amostras de animais silvestres da população de La Pampa e de Corrientes. O mapa da área de distribuição do cardeal-amarela parece estar ultrapassado devido à situação cada vez mais crítica que a espécie está enfrentando na natureza. Dada a recente falta de conhecimento sobre sua distribuição e seu estado de conservação em seu habitat natural, decidimos modelar a distribuição potencial da espécie. A principal idéia por trás dessa informação era propor estratégias para sua conservação. Para melhor alcançar esse objetivo, focamos nossa pesquisa especificamente em a) localizar as populações silvestres desta espécie no Rio Grande do Sul, Uruguai e Argentina, e b) identificar as áreas de ocorrência do cardeal-amarelo que poderiam ser transformadas em áreas protegidas. Todos os registros georeferenciados de G. cristata foram extraídos de diferentes fontes: através de trabalho de campo, peles de museu, literatura e bases de dados da Internet. Para modelar a distribuição da espécie, foram selecionadas 20 variáveis ambientais e o aplicativo de modelagem Maxent v. 3.3.2. Mapas de distribuição histórica e atual de G. cristata foram criados usando DIVA GIS. O modelo que melhor prediz o índice relativo de adequação ambiental para a espécie é o modelo onde a AUC resultante sobre dados de testes foi 0,868. O resultado do teste de jackknife acerca da importância das variáveis mostrou que a variável ambiental com maior ganho quando usada isoladamente é bio1_sa_30s_cut (temperatura média anual) que, portanto, parece ter as informações mais úteis por si só. A variável ambiental que mais diminui o ganho quando é omitida é alt_sa_30s_cut (altitude) que, portanto, parece ter o máximo de informação que não está presente nas outras variáveis. Se o objetivo de pesquisas futuras do cardeal-amarelo em sua área de distribuição for detectar outras populações, então as áreas preditas em ter elevada adequabilidade relativa no modelo espacial são um bom ponto de partida para a pesquisa mais direcionada. A pressão da caça sobre a espécie é tão grande que o cardeal-amarelo hoje em dia parece ser encontrado apenas em áreas de difícil acesso. Muitas das áreas adequadas para a espécie mostrada pelo modelo podem ainda conter populações e também podem ser usadas como áreas-chave para futuras reintroduções dentro do programa de conservação do cardeal-amarelo.

Gubernatrix cristata, the yellow cardinal, is a rare bird species from the Pampas grassland. It has a restricted geographical distribution in southern South America and is unique to this Biome (Uruguay, Argentina, and Southern Brazil). Fourteen field trips were made from April 2006 to March 2009 in an attempt to find individuals and collect samples for genetic analysis. We developed ten microsatellite markers isolated from this species and the characterization of their allele variability. The number of alleles observed for each locus ranged from 4 to 14, with an average of 7.5 alleles per locus. The microsatellites proved to be useful in revealing levels of diversity in G. cristata, and thus can be used to explore the genetic structure of scattered populations across its present geographic range. A total of 72 yellow cardinal samples was taken in this study, 59 were from contemporary specimens and 13 samples were from museum specimens. We accessed the species genetic diversity through ten polymorphic nuclear microsatellite loci of G. cristata and a ND2 mtDNA fragment. We found only three haplotypes with nucleotide and haplotype diversity equals to π = 0.00277 and Hd = 0.6219. The Fst (0,00340) and Nm (73,18) shown a weak structuring with little genetic differentiation. Fu's Fs statistic was significantly different from zero (2,248) and Tajima's D was positive (2,17506). Both tests showed likely evidence indicating a decrease in population size and/or balancing selection. Analyses using the “no admixture model” and a larger burn-in (500000) yielded no clustering of individuals. Due to this result no individual assignment to any geographical area was possible. The present study assists in understanding the conservation needs for yellow cardinal by providing information on the genetic diversity and population structuring along its distribution range. Although we found no structuring within our study area, further study is needed, examining the genetic diversity and population structuring throughout the species’ range, adding more samples from wild animals from La Pampa population and Corrientes. The yellow cardinal distribution range map seems to be outdated because of the increasingly critical situation the species is facing in nature. Given the recent lack of knowledge regarding its distribution and its state of preservation in its natural habitat we decided to model the species potential distribution. The main idea behind this information was to propose strategies for their conservation. To better achieve that target we specifically focused our research on a) locating wild populations of this species in Rio Grande do Sul, Uruguay and Argentina, and b) identifying areas of occurrence of yellow cardinal that could be turned into protected areas. We extracted all georeferenced G. cristata records from different sources: field working, museum skins, literature, and internet datasets. To model the species distributions, 20 environmental predictors were selected. To model the species distributions we selected the modeling application Maxent v. 3.3.2. Historical and current distribution maps of G. cristata were created using DIVA GIS. The model that best predicts the relative index of environmental suitability for the species is the model where resulting AUC on test data was 0.868. The results of the jackknife test of variable importance showed that the environmental variable with highest gain when used in isolation is bio1_sa_30s_cut (Annual Mean Temperature), which therefore appears to have the most useful information by itself. The environmental variable that decreases the gain the most when it is omitted is alt_sa_30s_cut (Altitude), which therefore appears to have the most information that isn't present in the other variables. If the objective of future surveys of the yellow cardinal in its distribution range is to detect other populations, then areas predicted to have high relative suitability in the spatial model is a good starting point for further targeted survey. The hunting pressure on the species is so great that the yellow cardinal nowadays seems to be only found in areas of difficult access. Many of the areas suitable for the species shown by the model may still contain populations and can also be used as key areas for future reintroductions into the yellow cardinal conservation program.