Filogenia molecular, biogeografia e dinâmica populacional de anfípodos de água doce (Crustacea) da América do Sul | Molecular phylogeny, biogeography and population structure of freshwater amphipods (Crustacea, Hyalellidae) from South America

Freshwater ecosystems are considered the most threatened environments on the planet. Several freshwater species are becoming extinct before being described and the situation is even worse for invertebrates, such as the amphipod crustaceans Hyalella. The existence of cryptic species of Hyalella difficult the development of studies about these animals, as well as the creation of conservation policies addressed to them. Studying the ecology and the molecular phylogeny of Hyalella will aid to understand its diversity and geographic distribution, in the delimitation of its species, in the evolutionary relationships within the genus and on the estimate of their actual threat situation. Thus, this thesis was performed with the aim of know the molecular phylogeny, the biogeography and some population aspects of Hyalella in South America. The first chapter presents a literature revision about the topic studied, as well as the aims and hypothesis of the author. The second chapter studied the molecular phylogeny of the genus and its biogeographic history in South America. For this, one nuclear gene (H3) and two mitochondrial (16S and 12S) were partially sequenced and the relationships of the species were elucidated by Maximum Likelihood and Bayesian Inference analyzes. An impressive number of 20 new species was found, as well as the existence of a species complex. The subgenus of Hyalella did not form a monophyletic group and the genus has a origin probable in Eocene, with a peak of diversification in Miocene. The third chapter presents the study of the population aspects of four species of Hyalella in Brazil, from different latitudes and biomes. Populations were sampled in two seasons of 2012. In general, the reproduction of the species closer to the tropics was continuous throughout the year and in species from high latitudes the reproduction was seasonal. Body size of individuals in high latitudes is larger than individuals of lower latitudes. Moreover, sexual maturity of the species closer to tropics is reached at smaller body sizes. The fecundity of the species is apparently more related to the female's body size than to the climate and latitude. This thesis is the first study that uses molecular techniques in order to understand the evolutionary relationships of Hyalella in South America and performs the comparison of population aspects of geographically distant species. Molecular phylogeny and ecological information of the genus obtained from this thesis will aid in the conservation of freshwater ecosystems in South America, as these organisms are endemic and bioindicators of water quality.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Os ecossistemas dulcícolas são considerados atualmente os ambientes mais ameaçados do planeta. Diversas espécies de água doce estão sendo extintas antes mesmo de serem descritas e a situação é ainda mais grave para os invertebrados, como os crustáceos dulcícolas do gênero Hyalella. A existência de espécies crípticas em Hyalella dificulta o desenvolvimento de estudos sobre esses animais, bem como na criação de políticas de conservação direcionadas a eles. Estudar a ecologia e filogenia molecular de Hyalella irá auxiliar no conhecimento da sua diversidade e distribuição geográfica, no delineamento de suas espécies, nas relações evolutivas dentro do gênero e na estimativa de sua efetiva situação de ameaça. Assim, essa tese foi realizada com o objetivo geral de se conhecer a filogenia molecular, a biogeografia e alguns aspectos populacionais de Hyalella na América do Sul. O primeiro capítulo apresenta uma revisão bibliográfica sobre o tema estudado, bem como os objetivos e hipóteses da autora. O segundo capítulo estudou a filogenia molecular do gênero e sua história biogeográfica na América do Sul. Para isso, um gene nuclear (H3) e dois mitocondriais (16S e 12S) foram parcialmente sequenciados e as relações das espécies foram elucidadas através de análises de Máxima Verossimilhança e Inferência Bayesiana. Um impressionante número de 20 novas espécies foi encontrado, bem como a existência de um complexo de espécies. Os subgêneros de Hyalella não formaram um clado monofilético e o gênero possui uma provável origem no Eoceno, com um pico de diversificação no Mioceno. O terceiro capítulo da tese estudou aspectos populacionais de quatro espécies de Hyalella no Brasil, oriundas de diferentes latitudes e biomas. As populações foram coletadas em duas estações diferentes do ano de 2012. Em geral, a reprodução das espécies próximas aos trópicos foi contínua ao longo do ano e das espécies de altas latitudes a reprodução foi sazonal. O tamanho corporal dos indivíduos de latitudes altas é maior do que dos indivíduos das espécies de latitudes mais baixas. Além disso, a maturidade sexual das espécies próximas dos trópicos é alcançada em tamanhos menores. A fecundidade das espécies aparentemente está mais relacionada com o tamanho corporal da fêmea do que com o clima e latitude. Essa tese é o primeiro trabalho que utiliza técnicas moleculares a fim de se conhecer as relações evolutivas de Hyalella na América do Sul e realiza a comparação de aspectos populacionais de espécies geograficamente distantes. A filogenia molecular e as informações ecológicas do gênero obtidas nessa tese auxiliarão na conservação de ecossistemas de água doce na América do Sul, visto que esses organismos são endêmicos e bioindicadores de qualidade ambiental.