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Captulo 1

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Introduo Geral

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1.1 BIOGEOGRAFIA

A biogeografia uma cincia que se dedica a documentar padres espaciais de

diversidade biolgica e compreender os processos geradores e mantenedores dos

mesmos. Padres so os aspectos que aparentemente organizam a vida, e processos, os

mecanismos que geraram tais padres (Eldredge e Cracraft 1980). Biogeografia uma

disciplina, eminentemente, de sntese, baseada fortemente em teoria e dados de

ecologia, biologia, sistemtica, evoluo e cincias da terra (Brown e Lomolino 1998).

Sua histria marcada por grandes mudanas de paradigma relacionadas a avanos em

outras reas da cincia.

O interesse pelas questes biogeogrficas, ainda que de forma no sistemtica, remonta

Grcia Antiga. Porm, o assunto passa a ser tratado sistematicamente com Carolus

Linnaeus, j na segunda metade do sculo XVIII. A partir desse perodo o conhecimento

a respeito da distribuio de formas vivas ganha enorme impulso com as viagens de

naturalistas por grande parte do mundo. Com a sistematizao das informaes passam

a ser descritos os padres de distribuio das diferentes formas de vida e, como um

desdobramento natural, a surgir explicaes sobre a origem dos mesmos. O mtodo

comparativo serviu de base, desde os primeiros naturalistas, e atravs de todo o sculo

XVIII, at os atuais biogegrafos. Muitos, seno todos os temas centrais da moderna

biogeografia tm suas origens no perodo pr-darwiniano (Lomolino et al. 2004).

Inmeros investigadores, entre eles, Comte de Buffon, Joseph Banks, Johann Reinhold

Forster, Karl Willdenow, Alexander von Humboldt e Augustin P. de Candolle contriburam,

entre o final do sculo XVIII e incio do XIX, de forma significativa para a identificao

dos problemas biogeogrficos, ainda que em meio a um tempo dominado pelo

pensamento criacionista. Mesmo algumas teorias que consideravam mudanas

ambientais e nas espcies j eram propostas na poca (Brown e Lomolino 1998).

Desde o incio do sculo XIX os primeiros trs temas da biogeografia j eram bem

estabelecidos. Biogegrafos estudavam: a) as diferenas entre as biotas regionais; b)

sua origem e expanso, e c) os fatores responsveis pelas diferenas em riqueza e

composio de espcies, nos nveis local e regional (Brown e Lomolino 1998).

Na primeira metade do sculo XIX Augustin de Candolle identifica dois ramos de estudo

na biogeografia, biogeografia ecolgica e histrica. Observando que ambientes com

caractersticas diferentes situados em uma mesma regio apresentam composies de

espcies animais muito distintas, assim como ambientes similares situados em diferentes

regies do planeta, identificou dois fatores determinantes da composio de uma

comunidade: os fatores ecolgicos e histricos, respectivamente. Essas linhas de estudos

de biogeografia so ainda reconhecidas. Teorias, hipteses e modelos tm sido

postulados em cada um dos campos de estudo, mas, desafortunadamente, com pouca

interao entre eles, apesar da bvia complementaridade (Crisci et al. 2003). Apresenta-

se, aqui, em funo da natureza da presente tese, principalmente as questes relativas

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ao campo da biogeografia histrica, sem que se perca de vista a importncia das

informaes pertinentes biogeografia ecolgica para a compreenso do problema

estudado.

A partir do final do sculo XIV com a aceitao da Teoria da Evoluo de Darwin e

Wallace inicia-se um novo perodo da biogeografia onde os padres de distribuio das

espcies passa a ser interpretado luz da evoluo (Briggs e Humphries 2004). Dentre

as figuras proeminentes do final sculo XIX, que mais contriburam para o avano da

biogeografia e da biologia evolutiva, destacam-se Charles Darwin, Joseph Dalton Hooker,

Philip Lutley Sclater e Alfred Russel Wallace. Dentre esses, Darwin e Wallace criaram as

bases do entendimento sobre a evoluo das espcies, as modificaes nas adaptaes e

distribuies dos organismos ao longo do tempo e do espao. No campo da biogeografia

Wallace merece destaque entre todos, e por isso considerado o pai dessa rea, por ter

desenvolvido muitos dos seus conceitos e princpios bsicos. Apesar de muitos dos

conceitos enunciados por Wallace terem sido introduzidos por seus antecessores, Wallace

transformou, documentou e interpretou-os a partir de uma perspectiva evolutiva (Brown

e Lomolino 1998). Uma de suas importantes contribuies se deu com a sistematizao

de um grande volume de informaes e a descrio e proposio das grandes regies

biogeogrficas do globo: Australiana, Oriental, Etipica, Palertica, Nertica e Neotropical

(Wallace 1876).

At meados do sculo XX, grandes avanos foram conquistados, como por exemplo, na

paleontologia, tendo extraordinrios efeitos sobre as pesquisas em biogeografia. Ainda

no incio do sculo XX, pesquisadores comearam a estudar os padres de variao

intraespecficos, explorando e revelando as relaes entre a variao geogrfica e

ecolgica dos ambientes e os padres de variao morfolgica. Subseqentemente, as

variaes gentica e fisiolgica comearam a ser descritas. No incio dos anos 40,

bilogos evolutivos comearam a investigar padres de variao geogrfica e a inferir os

mecanismos responsveis pela origem de novas espcies. Um grande nmero de

cientistas contribuiu para o nosso entendimento dos modelos de especiao. Ernest Mayr

foi, entre eles, o que mais contribuio deu nos campos de sistemtica, evoluo e

biogeografia histrica (Mayr 1942, 1963, 1977, entre outros). Os estudos de Mayr sobre

os padres de distribuio geogrfica das espcies e os mecanismos evolutivos

associados, agora conhecidos como especiao aloptrida capacitou uma importante

nova sntese na biologia evolutiva e na biogeografia. Dois outros nomes se destacam

neste perodo Philip J. Darlington e George Gaylord Simpson.

Este perodo da biogeografia compreendido entre o final do sculo XIX e meados do

sculo XX, que mais tarde convencionou-se a chamar de BIOGEOGRAFIA EVOLUTIVA, foi

marcado pela idia de que os padres atuais de distribuio das espcies seriam produto

exclusivamente do processo de disperso a partir de centros de origem (ex. Darlington

1965), dada a natureza fixa da geografia.

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Nesse mesmo perodo, muitas pesquisas contriburam de forma decisiva para uma

importante revitalizao da biogeografia, entre os quais destacam-se, no que diz respeito

biogeografia histrica: a aceitao da tectnica de placas (Wegener 1966) e o

desenvolvimento de novos mtodos filogenticos (Hennig 1966), dando origem a outras

fases da biogeografia histrica.

Durante a segunda metade do sculo XX assistiu-se tambm a um enorme avano dos

mtodos de anlise, o que deu significativo impulso pesquisa biogeogrfica, em seus

diversos nveis de abordagem. O entomollogo alemo Willi Hennig, em 1950, prope um

mtodo de classificao de txons em grupos discretos hierarquicamente organizados,

implementando os conceitos de Darwin de ancestralidade e descendncia. Estes

mtodos que vieram a ser amplamente difundidos em 1965 e 1966 receberam a

denominao de sistemtica filogentica e, posteriormente, cladstica. Sua idia sobre a

delimitao de grupos monofilticos (grupos que contm todos os descendentes de um

ancestral comum) usando apenas caracteres derivados (apomorfias) teve um profundo

efeito na sistemtica e histria biogeogrfica (Funk 2004).

Hennig (1966) props o primeiro mtodo combinando a filogenia de um grupo

monofiltico com a distribuio dos grupos terminais. A partir da associao dessas

informaes seria, ento, possvel determinar a origem e direo da disperso ao longo

da evoluo do grupo. Essa escola da biogeografia, que ficou conhecida como

BIOGEOGRAFIA FILOGENTICA, ainda baseava suas interpretaes nos conceitos de

centro de origem e disperso. Entretanto, diferente da Biogeografia Evolutiva, baseava-

se em um mtodo rigoroso para a construo dos cenrios biogeogrficos. Embora o

mtodo tenha sido inicialmente proposto por Hennig, foi Lars Brundin quem o

desenvolveu e difundiu.

De modo independente, Leon Croizat desenvolveu um mtodo baseado na descrio

exaustiva de padres de distribuio, denominado PANBIOGEOGRAFIA (Croizat 1958).

Seu mtodo baseava-se no mapeamento da distribuio de espcies de um dado grupo

(gnero ou famlia, por exemplo) e na conexo por uma linha dessas distribuies,

formando um track. A coincidncia geogrfica entre tracks daria origem a um track geral

e a partir da anlise das reas conectadas por estes tracks gerais poderia ser obtida uma

estimativa da distribuio da biota ancestral (Nelson 1973). Croizat acreditava que a

geografia e a vida evoluram juntas (Funk 2004). Diferentemente, das escolas da

Biogeografia Evolutiva e Filogentica, Croizat no atribua exclusivamente ao processo de

disperso a origem dos padres aturais de distribuio das espcies.

Em colaborao com Gareth Nelson, e Don Rosen, Croizat apresentou uma nova verso

do mtodo panbiogeogrfico onde o conceito de monofilia foi incorporado como critrio

para a seleo dos grupos estudados (Croizat et al. 1974), dando elementos para o incio

de uma nova fase da biogeografia, a BIOGEOGRAFIA CLADSTICA.

Combinando o mtodo de Croizat com o de Hennig e Brundin, sob a filosofia de

refutabilidade de Karl Popper, Nelson (1974) rompeu com a prtica biogeogrfica

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baseada na disperso e desenvolveu um novo mtodo para a biogeografia histrica, que

veio a ser conhecida como Biogeografia de Vicarincia (ou Biogeografia Cladstica), que

Platnick e Nelson (1978) detalharam. De acordo com Platnick e Nelson (1978) apenas

hipteses vicariantes poderiam ser testadas. Disperso, por no poder ser testada, no

poderia ser evocada como explicao de origem de padres. A Biogeografia Cladstica

difere do mtodo de Hennig e Brundin pois requer a repetio de padres conforme

Corizat, e, por outro lado, difere da Panbiogeografia por requerer filogenias e grupos

monofilticos (Funk 2004).

Enquanto os mtodos filogenticos eram desenvolvidos, outra revoluo estava a

caminho, na biologia molecular. Linn e Arber (1968) e Meselson e Yuan (1968)

revolucionaram a nascente Biologia Molecular com a descoberta das enzimas de restrio

que comearam a mostrar-se de extrema utilidade nos laboratrios de gentica,

especialmente para a produo de um tipo especfico de marcador de DNA, o RFLP (Arias

e Infante-Malachias 2001), e, posteriormente com o desenvolvimento da tcnica da

reao em cadeia da polimerase (PCR), por Kary Mullis em 1985, passou a ser possvel

encontrar e amplificar fragmentos especficos de DNA (Griffiths et al. 1999). Tais avanos

alimentaram a biologia comparada, nutrindo-a com acesso a novos acervos de caracteres

e novos mtodos capazes de interpret-los em uma perspectiva evolutiva.

Paralelamente, aumentava-se significativamente, o conhecimento acerca do genoma

nuclear e mitocondrial. Vrias descobertas a respeito do DNA mitocondrial (DNA mt)

fizeram dele alvo da grande maioria dos estudos de sistemtica molecular em

vertebrados. Vrios fatores contribuem para o interesse dedicado ao DNA mt, dentre eles

destacamos: a) facilidade relativa com que pode ser purificado e manipulado (Quinn

1997), b) o modo de herana materna (Lansman et al 1983), c) a ausncia (ou rara) de

recombinao (Clayton 1982; Ballard e Whitclock 2004), e d) a existncia de diferentes

taxas evolutivas entre suas regies (Avise 1994). Essa ltima caracterstica (existncia

de seqncias com diferentes taxas de evoluo) tornou o uso do DNA mt bastante

popular, pois passou a ser possvel investigar divergncias entre grupos em diferentes

nveis taxonmicos, desde nveis mais inclusivos como famlias at nveis intraespecficos.

A evoluo do conhecimento nessas diversas reas criou condies para um aumento

exponencial dos trabalhos de sistemtica baseados em comparaes diretas entre

seqncias de DNA, desdobrando-se em novos mtodos (Felsenstein 2004) e, inclusive,

peridicos especializados no assunto. Essas ferramentas tm influenciado

significativamente os diversos campos da biogeografia histrica (Crisci et al. 2003).

Por outro lado, a forma de enxergar e analisar os fenmenos genticos que ocorrem ao

nvel populacional, sob a influncia dos novos conhecimentos, passou por grande

modificao, principalmente nas duas ltimas dcadas (Fernandes-Matioli 2001). Apenas

a partir da dcada de 70 vislumbra-se a possibilidade de se desenvolver estudos de

genealogias de genes nas populaes. Avise et al. (1987) introduzem o conceito de

FILOGEOGRAFIA o qual define como o campo de estudo relativo aos princpios e

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processos que governam a distribuio geogrfica de linhagens genealgicas,

especialmente aquelas intraespecficas ou entre espcies prximas, aumentado de modo

significativo o instrumental da biogeografia histrica (Avise 2000).

1.2 BIOGEOGRAFIA DA REGIO NEOTROPICAL

A regio neotropical tem sido objeto de interesse desde os primrdios da biogeografia.

Em um primeiro momento como uma unidade que se diferenciava das demais regies do

globo e, posteriormente com o acmulo de informaes, como uma regio complexa e

extremamente diversa, a ser compreendida internamente. Foram percorridas diferentes

escalas de aproximao geogrfica, assim como diversos nveis taxonmicos, repetindo-

se os mesmos caminhos de construo do conhecimento biogeogrfico, ou seja: 1)

identificando padres, 2) buscando-se compreender os processos que os geraram, e 3)

buscando-se identificar os processos que os mantm.

A regio neotropical caracteriza-se por um mosaico formado por extensas reas de

florestas separadas por formaes abertas. A partir da anlise dos padres de

distribuio das espcies de aves na Amrica do Sul, Cracraft (1985) prope 33 reas de

endemismo. Tal proposta tem sido objeto de novas interpretaes e vrios outros

trabalhos vm buscando compreender a origem desses padres e a relaes histricas

entre essas reas.

Inmeras hipteses biogeogrficas, no excludentes, foram propostas na tentativa de

explicar os padres geogrficos nos quais se organiza a diversidade biolgica na regio

neotropical. Dentre elas destacamos: a) Hiptese dos Refgios (Haffer 1969, Vanzolini e

Williams 1970); b) Hiptese dos Rios (Wallace 1852, Sick 1967, Ayres e Clutton-Brock

1992); c) Hiptese de Gradientes Ecolgicos (Endler 1977, Smith et al. 1997); e d)

Hiptese distrbio-vicarincia (Colinvaux 1998); Hiptese dos Museus (Fjelds, 1999);

Hipteses Paleogeogrficas (onde Haffer e Prance 2001, renem Hiptese de "Ilhas",

Nores 1999; Hiptese Rios-Refgios, Ayres e Clutton-Brock 1992; Hiptese da Laguna,

Marroig e Cerqueira 1997 e; Hiptese dos Arcos, Patton et al. 2000).

A partir do acmulo de informaes, e com a disponibilizao de novos mtodos

analticos, comearam a ser desenvolvidos trabalhos voltados anlise das hipteses

biogeogrficas a partir da descrio de suas predies, seguida do teste dessas predies

(Moritz et al. 2000), relacionadas, principalmente, distribuio geogrfica, relaes

evolutivas, tempo de divergncia e histria demogrfica das linhagens.

Dentre os ecossistemas florestais da regio Neotropical, a Floresta Amaznica tm sido

alvo da grande maioria dos estudos de diversificao. Por outro lado, apesar de a Mata

Atlntica ser o segunda maior formao florestal da regio Neotropical, at recentemente

pouca ateno tinha sido dada sua histria biogeogrfica.

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A Floresta Atlntica abrange parte dos territrios do Brasil, Paraguai e Argentina

ocupando uma rea de cerca de 1.477.500 km2. Em funo do processo de acentuada

antropizao desencadeado com a colonizao europia e intensificado nos dois ltimos

sculos, a Mata Atlntica foi reduzida a uma rea de cerca de 121.600 km2, ou seja,

8,2% de sua cobertura original. Esse bioma, entretanto, destaca-se no apenas por sua

extenso, mas tambm por sua alta diversidade e endemismo. Dentre as 22 regies

biogeogrficas definidas para o Neotrpico, a Mata Atlntica uma das que apresenta

maior nvel de endemismo, sendo registrada a ocorrncia de 682 espcies de aves, das

quais 199 so endmicas (Stotz et al. 1996). Em razo dessas caractersticas e de seu

estado de conservao, considerada um dos cinco ecossistemas de maior prioridade

para conservao do planeta (Mittermeier et al. 2000).

A Mata Atlntica uma das regies biogeogrficas mais bem definidas da Amrica do

Sul, exibe uma biota nica, produto, em parte, de uma histria evolutiva independente.

De uma perspectiva continental, pode ser considerada uma ilha (Silva et al. 2004), pois

encontra-se completamente isolada das demais regies florestais da Amrica do Sul por

formaes vegetais predominantemente abertas, ou seja, Chaco, Cerrado e Caatinga,

que formam um grande corredor denominado "diagonal de formaes abertas"

(AbSaber, 1977). Tal diagonal constitui uma barreira intransponvel para grande parte

das espcies animais tpicas de ambientes florestais (Costa 2003).

Apesar da denominao genrica de Mata Atlntica sugerir uma unidade homognea,

este bioma guarda grande heterogeneidade ao longo de sua distribuio geogrfica

podendo ser identificadas vrias sub-unidades com identidade prpria. A grande

heterogeneidade verificada ao longo da distribuio da Mata Atlntica pode ser explicada

por trs fatores fundamentais, ou seja, o seu histrico associado a grandes gradientes

latitudinal (de 5o S a 30o S) e altitudinal (do nvel do mar cerca de 1700 m).

Vrios fatores histricos e ecolgicos determinaram os padres atuais de distribuio e

de variao que as espcies animais, particularmente as aves, exibem ao longo da Mata

Atlntica. Esses padres sugerem uma histria biogeogrfica bastante complexa, que

envolve fluxos pretritos entre esta e outras regies florestais do Neotrpico e processos

de diferenciao ao longo da mesma. Dentre as aves tpicas de ambientes florestais

registradas para a Mata Atlntica podemos identificar trs grupos: os que apresentam

ampla distribuio por florestas tropicais midas da Amrica do Sul (Haffer 1974, 1985,

Sick 1997, Stotz et al. 1996); os que tambm ocorrem nas florestas andinas (Haffer

1974, Sick 1985); e, ainda, aqueles grupos endmicos da Mata Atlntica.

Apesar de a Mata Atlntica encontrar-se isolada das demais formaes florestais sul-

americanas, inmeras evidncias vm mostrando que, em diversos momentos no

passado, reas atualmente ocupadas por formaes vegetais abertas como o Cerrado, ou

mesmo por vegetao adaptada a condies semi-ridas, como a Caatinga, foram

cobertas por formaes florestais (Auler e Smart 2001, Auler et al. 2004, Bigarella et al.

1975, Ledru 1993, Ledru et al. 1996, Prado e Gibbs 1993). As evidncias sugerem que a

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Amaznia e a Mata Atlntica foram possivelmente ligadas no passado, vindo a se

isolarem com o aumento da aridez no Tercirio (Bigarella et al.1975). Entretanto, vrios

estudos vm mostrando que mesmo durante o Quaternrio mudanas ambientais,

induzidas por ciclos de alteraes climticas foram capazes de promover o contato entre

estes ecossistemas. O registro palinolgico do Quaternrio indica que mudanas

climticas tiveram um impacto considervel na cobertura vegetal da regio central do

Brasil. Entre 50.000 e 40.000 anos atrs, houve uma fase intensamente rida,

substituda entre 40.000 e 27.000 anos por um perodo de grande umidade, aumentada

gradualmente durante o final do Pleistoceno (Ledru et al. 1996). Ao longo deste perodo

o Brasil Central, atualmente ocupado pelo Cerrado, era mais mido e algumas regies

cobertas por floresta pluvial (Ledru 1993).

Complementarmente, estudos desenvolvidos na regio da Caatinga vm contribuindo

para a compreenso dos cenrios paleoambientais na regio compreendida entre as

maiores formaes florestais da Amrica do Sul. Vrios registros de aspectos

geomorfolgicos e paleobiticos no semi-rido brasileiro indicam grandes mudanas

paleoambientais durante perodos de aumento da pluviosidade ao longo de grande parte

do Pleistoceno (Auler et al. 2004). Padres atuais de distribuio de espcies de plantas e

animais apontam para a existncia no passado de extensivo fluxo entre a Mata Atlntica

e o leste da Amaznia, atravs da regio atualmente ocupada pela Caatinga (Vivo 1997,

Sick 1997). Formaes conhecidas como brejos de altitude", encraves de floresta mida

em meio caatinga, somam-se s evidncias a favor da existncia de conexes passadas

entre Mata Atlntica e Amaznia, uma vez que revelam importantes disjunes florsticas

entre estes biomas (Rizzini 1963; Bigarella et al. 1975).

Em funo da sobreposio de eventos de diversificao ao longo da Mata Atlntica e das

alternncias climticas que determinaram ciclos de isolamento e contato entre este e

outros biomas florestais, temos como resultado um padro complexo de relaes

filogenticas a ser desvendado. Vanzolini (1988), Bates et al. (1998) e Costa et al.

(2000), analisando rpteis, aves e mamferos, respectivamente, destacam a existncia

de uma quebra latitudinal na distribuio de vertebrados de Mata Atlntica. Apesar de

essas anlises apontarem para uma forte relao entre grupos irmos oriundos do norte

e sul da Mata Atlntica, Costa (2003) obteve resultado significativamente diferente, ou

seja, txons encontrados no norte e no sul da Mata Atlntica, freqentemente, no so

grupos irmos, o que aparentemente ocorre em diversos grupos de aves.

Os processos de transformao da paisagem, determinados fundamentalmente pelos

ciclos de mudanas climticas, atuaram de forma decisiva, no apenas determinando o

isolamento e a conexo entre a Mata Atlntica e os demais ecossistemas florestais da

Amrica do Sul, mas tambm nos processos de diversificao ao longo desse bioma,

criando cenrios para que diversos processos ocorressem, tais como, vicarincia e

disperso (ex. Moro et al. 2004 e Behling 1997).

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Muitos autores tm investigado as relaes histricas da Mata Atlntica com os outros

ecossistemas florestais da Amrica do Sul (Cracraft e Prum 1988, Bates et. al. 1998,

Costa et al. 2000). Apesar de esses estudos apontarem para a existncia de ao menos

duas reas de endemismos na Mata Atlntica, nenhum deles efetuou uma anlise mais

consistente dos padres de distribuio ao longo da mesma. Recentemente, em um

estudo detalhado da distribuio de aves ao longo deste bioma, Silva et al. (2004),

atravs de uma anlise de parcimnia de endemismo (PAE), identificou quatro reas de

endemismo para aves, evidenciando uma complexidade at ento negligenciada. Essas

reas de endemismo so consideradas produtos de eventos vicariantes que tiveram um

importante papel na gerao da alta diversidade de organismos na Mata Atlntica. A

existncia de padres congruentes entre mltiplos txons uma poderosa evidncia a

favor de uma histria comum de resposta a eventos vicariantes (Cracraft, 1985).

1.3 OS MODELOS

Entre os grupos de vertebrados terrestres as aves representam aquele de maior

diversidade. No apenas o nmero de espcies sensivelmente maior, mas tambm a

diversidade de hbitats que ocupam, comportamento, dieta alimentar e sensitividade

fisiolgica a alteraes microclimticas. Tais caractersticas oferecem grande

oportunidade para a seleo de modelos para estudos em diversas reas, inclusive

biogeografia.

A histria dos organismos associados a um determinado ambiente est diretamente

relacionada histria deste ambiente. Quanto mais intima for a relao entre um

organismo e um determinado ambiente mais robustas so as inferncia sobre a histria

deste ambiente a partir do conhecimento de aspectos de evoluo do organismo.

A seleo dos modelos de estudo para este trabalho seguiu os seguintes critrios: a)

apresentar fortes evidncias de que monofiltico; b) reunir txons estritamente

florestais, com alta sensibilidade a alteraes ambientias; c) compreender espcies

distribudas pelas principais formaes florestais da regio Neotropical, ou seja, pelas

florestas da Amrica Central, Amaznia, Andes e Floresta Atlntica; e d) apresentar, ao

menos, uma espcie endmica da Mata Atlntica.

Seguindo esses critrios foi selecionado como modelo de estudo o gnero Sclerurus, que

composto por seis espcies: Scleururs scansor (duas subespcies), S. mexicanus (sete

subespcies); S. guatemalensis (duas subespcies); S. caudacutus (seis subespcies); S.

rufigularis (quatro subespcies) e S. albigularis (seis subespcies) (Figura 1).

Adicionalmente, para os estudos relacionados, especificamente, histria biogeogrfica

da Floresta Atlntica, foi incorporado ao estudo Automolus leucophthalmus (Figura 2),

que assim como Sclerurus scansor , florestal, apresenta baixa capacidade de disperso

por ambientes abertos e endmico deste bioma.

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As espcies do gnero Sclerurus formam um grupo bastante homogneo, apresentando

pouca variao morfolgica, ecolgica e comportamental. So aves de difcil visualizao

em campo, sendo registradas principalmente por sua vocalizao bastante conspcua ou

atravs de captura em redes de neblina. So pouco abundantes, sendo consideradas

incomuns (Stotz et al. 1996). Tpicas do sub-bosque florestal, essas aves vivem prximas

ao solo, onde capturam, entre o folhio, grande parte do alimento (Ridgely e Tudor

1994).

Esse gnero tem sido tradicionalmente associado a Automolus e Lochmias. Hellmayr

(1925) props o agrupamento de Sclerurus e Lochmias na subfamlia Sclerurinae, o que

foi posteriormente apoiado por Vaurie (1980). Sibley e Ahlquist (1985, 1990) sugerem

uma posio basal do gnero Sclerurus em relao aos furnardeos, sendo este, grupo

irmo dos dendrocolaptdeos. A hiptese filogentica proposta por Irestedt et al. (2002),

baseada em DNA nuclear e mitocondrial, aponta para uma posio de Sclerurus

significativamente diferente daquela proposta pela taxonomia tradicional. Segundo

Irestedt et al. (2002) Sclerurus e o gnero irmo Geositta, ocupam uma posio basal

em relao aos clados representados pelas subfamlias Furnariinae e Dendrocolaptinae.

Em funo da posio da linhagem formada por Sclerurus e Geositta Irestedt et al.

(2002) propem a re-adoo da subfamlia Sclerurinae e recomendam a incluso dos

furnardeos e dendrocolaptdeos em uma nica famlia composta por trs sub-famlias:

Furnariinae, Dendrocolaptinae e Sclerurinae (para opinio divergente ver Marantz et al.

2003).

Em relao Automolus leucophthalmus, os estudos realizados por Ribas et al. (in prep)

apontam para a monofilia do grupo que tem como grupo irmo a linhagem de Automolus

infuscatus que se distribui na poro leste da regio amaznica, sendo A. infuscatus um

grupo artificial (no monofiltico).

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Figura 1: Espcies do gnero Sclerurus e reas de distribuio geogrfica (ilustrao das espcies adaptadas de del Hoyo et al.2003).

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Figura 1 : Espcies do gnero Sclerurus e reas de distribuio geogrfica (ilustrao das espcies adaptadas de del Hoyo et al.2003).

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Figura 1 : Automolus leucophthalmus e respectiva reas de distribuio geogrfica (ilustrao da espcie adaptada de del Hoyo et al.2003).

1.4 OS MTODOS ANALTICOS

Neste item apresentada uma breve considerao sobre os mtodos utilizados nos

captulos seguintes para inferncias de: relaes evolutivas; tempo de divergncia;

migrao; e histria demogrfica.

1.5.1 Relaes Evolutivas

As inferncias filogenticas tm sido utilizadas como uma poderosa ferramenta para uma

ampla variedade de questes biolgicas. Existem vrios mtodos para se obter uma

rvore a partir de uma conjunto de dados. Estes mtodos podem, a princpio, ser

divididos em dois grupos: mtodos de distncia e mtodos baseados em caracteres. Os

mtodos de distncia usam como referncia uma matriz de distncia enquanto os

mtodos baseados em caracteres fazem comparaes diretas entre os estados de cada

carter analisado (cada stio no caso de sequencias de DNA).

Neste item so apresentadas informaes apenas dos mtodos probabilsticos (Mxima

Verossimilhana e Anlise Bayesiana) utilizados nas anlises dos captulos 2, 3 e 4.

A) Mxima Verossimilhana

A aplicao do mtodo de Mxima Verossimilhana (MV) para inferncias filogenticas foi

inicialmente proposta por Edwards e Cavalli-Sforza (1964) para dados de freqncia

gnica. A primeira aplicao desses mtodos para seqncias moleculares foi realizada

por Neyman (1971). Porm a utilizao do mtodo para inferncias filogenticas baseado

em uma quantidade maior de seqncias s tornou-se vivel a partir de Felsenstein

(1981).

MV um mtodo probabilstico atravs do qual uma hiptese evolutiva julgada pela

probabilidade de ter dado origem aos dados observados. Para tanto precisamos obter a

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probabilidade dos dados dada uma rvore filogentica e um modelo evolutivo (Swofford

et al. 1996, Felsenstein 2004). Considerando o modelo evolutivo, cada hiptese (rvore)

avaliada pela multiplicao das probabilidades para cada carter, ou seja, cada posio

do alinhamento de seqncias de DNA.

A fragilidade dos mtodos de inferncia filogentica ( exceo da Anlise Bayesiana)

que eles produzem estimativas pontuais da filogenia. Como resultado destas anlises

temos uma filogenia, porm no temos informaes sobre o quo robustas so essas

estimativas. Para a obteno de informaes sobre o suporte das relaes inferidas so

aplicados alguns mtodos, entre os quais o bootstrap. O mtodo de bootstrap foi

proposto por Efron (1979) para obter estimativas de erros pela re-amostragem da matriz

de dados por vrias vezes de modo a produzir uma distribuio contra a qual uma

hiptese poderia ser testada (Soltis e Soltis 2003). Para cada pseudo-rplica obtida a

topologia de maior verossimilhana. A partir do conjunto de topologias obtidas gerada

uma topologia consenso. Nesta topologia consenso representado probabilisticamente o

nmero de vezes que cada clado resgatado. Segundo Sanderson (1989) um mtodo

sistemtico de acesso robustez do conjunto de dados perturbao. Com Felsenstein

(1985b) comeou a ser utilizado para inferncias filogenticas..

Idealmente, a busca pela rvore de maior verossimilhana deveria analisar todas as

rvores possveis para uma conjunto de dados, entretanto, isto s possvel para

matrizes pequenas. O tempo computacional demandado por uma anlise de MV

grande, tornando a busca exaustiva proibitiva quando a anlise envolve matrizes de

dados maiores. Em razo disso foram desenvolvidas mtodos alternativos de busca de

rvores possibilitando que a rvore de maior verossimilhana seja encontrada sem que

todo o espao de parmetros tenah que ser conhecido (Swofford et al. 1996 e

Felsenstein 2004).

Como objetivo de reduzir o tempo computacional das anlises filogenticas baseadas no

mtodo de Mxima Verossimilhana, Guindon e Gascuel (2003) desenvolveram um

algoritmo que ajusta a topologia e o comprimento dos ramos simultaneamente. Este

algoritmo parte de uma rvore inicial estimada por um mtodo baseado em distncia e

modifica a rvore, a parir de sucessivas interaes, para aumentar sua verossimilhana.

Devido ao ajuste simultneo da topologia e do comprimento dos ramos so necessrias

poucas interaes para alcanar os valores timos de verossimilhana.

B) Anlise Bayesiana

O mtodo Bayesiano de inferncia filogentica baseia-se na probabilidade posterior, ou

seja, na probabilidade de uma determinada filogenia representar a histria evolutiva de

um determinado grupo. O teorema de Bayes utilizado para combinar a probabilidade

priori de uma rvore (probabilidade associada informaes independentes dos dados

utilizados na anlise) com a verossimilhana (probabilidade de explicar a distribuio dos

estados de carter nos txons atuais com base no modelo evolutivo), para gerar uma

15

distribuio de probabilidades posteriores das rvores (Huelsenbeck et al. 2001, Holder e

Lewis 2003). A rvore que apresenta maior probabilidade posterior interpretada como a

que melhor estima a filogenia (Hannala e Yang 1996).

A obteno dos valores de probabilidade posterior, a princpio, envolve a anlise de todas

as possveis rvores; e para cada rvore, todas as possveis combinaes de tamanhos

de ramo e parmetros do modelo evolutivo. Tal tarefa praticamente impossvel de se

realizar analiticamente. Para tornar as estimativas de probabilidade posterior tem sido

utilizado o mtodo de amostragem de genealogias baseado na Markov chain Monte Carlo

(MCMC). O algoritmo MCMC envolve, basicamente, dois passos: 1) a partir de uma dada

rvore proposta uma nova atravs de sua perturbao estocstica (ex tamanho de

ramo); e 2) essa nova rvore aceita ou rejeitada de acordo com o teste estatstico

proposto por Metropolis et al. (1953) e Hastings (1970). Se a nova rvore aceita ela

passa a ser objeto de novas perturbaes, dando continuidade cadeia (Huelsenbeck et

al. 2001). Nota-se, que durante o processo, algumas topologias com menor

probabilidade posterior so aceitas para dar seqncia cadeia, de modo a permitir que

outras regies do espao de parmetros sejam exploradas. Pela repetio desses ciclos

por milhes de vezes criada uma longa cadeia de posies no espao dos parmetros,

tendendo a permanecer nas regies de maior probabilidade posterior. A proporo de

vezes que uma dada rvore visitada considerada uma aproximao vlida da

probabilidade posterior desta rvore, e dos parmetros dos modelo evolutivo.

(Huelsenbeck et al. 2001).

Destaca-se dos demais mtodos de inferncia filogentica por fornecer estimativas, como

resultado das anlises primrias, tanto da rvore como medidas de incerteza em relao

aos agrupamentos (Holder e Lewis 2003).

1.5.2 Migrao e Divergncia

Os mtodos existentes para estimar fluxo gnico podem ser divididos em duas classes

(Beerli & Felsenstein 1999): a) aqueles que estimam taxa de migrao atual a partir da

observao direta, utilizando-se de marcao de indivduos e registro de seus

movimentos para extrapolar estimativas de taxas de migrao entre populaes; e b)

aqueles que estimam taxas mdias de migrao ao longo de um intervalo de tempo a

partir da amostragem de marcadores genticos e do clculo da taxa de migrao a partir

das freqncias allicas ou das diferenas entre seqncias. Os mtodos genticos

tendem a resultar em estimativas mais conservadoras do que aquelas produzidas atravs

de deslocamento de indivduos, pois baseiam-se, exclusivamente, naquelas mudanas

que se estabeleceram na populao.

Existem vrios mtodos genticos utilizados para se estimar fluxo gnico: mtodos

estatsticos sumrios, como o Fst (originalmente proposto por Wright 1951); baseados

em alelos raros (Slatkin 1985); baseados em mxima verossimilhana, utilizando-se de

freqncia gnica (Rannala & Hartigan 1996, Tufto et al 1996); e outros baseados em

16

teoria de coalescncia (Kingman 1982, Slatkin & Maddison 1989, Nath & Griffiths 1993,

Beerli & Felsenstein 1999, Bahlo & Griffiths 2000).

Medidas de subdiviso populacional, como o Fst, so utilizadas para obter estimativas de

taxa de migrao (Niegel 2002). Os modelos de estruturao populacional, entretanto,

assumem pressupostos extremos, ou seja: que as populaes vm trocando migrantes a

uma taxa constante, por um tempo infinitamente longo; ou que as populaes so

descendentes de uma populao ancestral comum em algum tempo no passado, a partir

do qual divergiram na ausncia de fluxo gnico (isolamento sem fluxo gnico). Quando

assume-se o equilbrio de migrao possvel obter a partir do Fst, estimativas de taxa

de migrao. Por outro lado, quando assume-se o isolamento sem fluxo gnico,

possvel transformar uma estimativa de Fst em uma estimativa de tempo de divergncia.

Entretanto, diferentes interaes entre migrao e divergncia podem produzir padres

de diversidade gentica similares, o que torna o uso de estatsticas sumrias, como o Fst,

ineficientes para distinguir entre histrias demogrficas mais complexas (Hey & Nielsen

2004).

A estimativa de fluxo gnico pode, portanto, ser consideravelmente influnciada pela

divergncia entre as populaes estudadas. Os mtodos citados, entretanto, no so

capazes de detectar essa influncia o que torna, muitas vezes, impraticvel a distino

entre cenrios demogrficos muito diferentes como, por exemplo, um cenrio de alta

taxa de migrao associada a uma divergncia profunda de outro de baixa taxa de

migrao associada a uma divergncia recente (Palsbll et al 2004). Com o objetivo de

resolver problemas como este, Nielsen & Wakeley (2001) propem um mtodo a partir

do qual possvel obter simultaneamente estimativas de migrao e de tempo de

divergncia, diminuindo o rudo de um na estimativa do outro.

Para obter estimativas dos efeitos relativos de migrao e isolamento em pares de

populaes, a partir de seqncias de DNA, Nielsen & Wakeley (2001) desenvolveram um

mtodo baseado em Markov chain Monte Carlo. Torna-se possvel obter uma superfcie

de verossimilhana combinando estimativas de migrao e de tempo de divergncia onde

so identificadas as regies em que a relao entre estimativas desses dois parmetros

maximiza a probabilidade de explicarem os dados.

1.5.3 Demografia Histrica

Os mtodos para investigar a histria demogrfica podem ser divididos em trs grupos

principais, ou seja, aqueles baseados: a) em estatstica sumria (ver Ramos-Onsins &

Rozas 2002); b) na distribuio de diferenas par-a-par (mismatch distribution -

Slatkin & Hudson 1991, Rogers & Harpending 1992 e Rogers 1995) e, finalmente; c) em

amostragem de genealogias (Griffiths & Tavar 1994 e Kuhner et al 1998).

Existem inmeros testes estatsticos sumrios para cenrios de expanso populacional.

Ramos-Onsins & Rozas (2002) avaliam a performance de 17 testes potencialmente

17

aplicveis para identificar esses cenrios demogrficos. Neste trabalho os autores testam

o poder de cada um dos mtodos em diferentes situaes de taxa expanso populacional,

tempo desde o incio da expanso, tamanho amostral e nmero de stios segregantes.

Entre os mtodos testados, o Fs de Fu (1997) e o R2 de Ramos-Onsins & Rozas (2002),

foram aqueles que mostraram os melhores resultados, em todos os diferentes cenrios

testados. Entretanto, temos que considerar que os diferentes mtodos, mesmo o Fs e o

R2, tm seu poder significativamente reduzido quando aumentado o tempo desde o

incio da expanso, reduzido o grau de expanso, reduzido o tamanho amostral, ou,

ainda, reduzido o nmero de stios segregantes. O Fs baseia-se nas informaes da

distribuio de hapltipos, enquanto o R2 foi desenvolvido com base na diferena entre o

nmero de singletos e o nmero mdio de diferenas de nucleotdeos. A performance dos

dois testes difere, fundamentalmente, em funo do tamanho da amostra. O R2 responde

relativamente melhor para amostras de tamanho pequeno, enquanto que o Fs tem um

desempenho melhor para grandes amostras.

O mtodo baseado em distribuies mismatch de nucleotdeos (Slatkin & Hudson 1991,

Rogers & Harpending 1992), parte do pressuposto de que a expanso ou declnio o

tamanho populacional deixam assinaturas caractersticas na distribuio de diferenas

par-a-par. Com a expanso populacional tende-se a acumular um nmero mdio de

diferenas par-a-par maior do que o esperado em uma situao de estabilidade no

tamanho populacional, o que leva produo de filogenias com formato de estrela, onde

os eventos de coalescncia acumulam-se na base da rvore (Slatkin & Hudson 1991).

Este mtodo, pode ser utilizado com o objetivo de testar o modelo de expanso explosiva

formulado por Rogers (1995). De acordo com este modelo, populaes que apresentam

uma distribuio unimodal de diferenas par-a-par de nucleotdeos, com uma varincia,

relativamente, pequena, experimentaram uma fase de expanso demogrfica recente,

enquanto populaes com alta varincia associada, muitas vezes exibindo distribuies

multimodais, so demograficamente estveis, tendo atingido h muito tempo um

equilbrio entre deriva gentica e mutao (Rogers & Harpending 1992). Embora os

princpios deste mtodo fundamentem-se na teroria de coalescncia, informaes

genealgicas no so consideradas em sua aplicao, o que leva alguns autores a julg-

lo menos eficiente dada a sub-utilizao das informaes disponveis nos dados

(Felsenstein 2004).

Outro grupo de mtodos voltados estimativas de expanso populacional foram

desenvolvidos, baseados na amostragem de genealogias (Griffiths & Tavar 1994 e

Kuhner et al 1998). O objetivo comum desses mtodos calcular a curva de

verossimilhana onde os valores de tamanho populacional e taxa de crescimento, que

maximizam a probabilidade de terem dado origem aos dados, podem ser obtidos. Para a

obteno da curva de verossimilhana necessrio utilizar estratgias de amostragem

uma vez que o universo de genealogias possveis infinitamente grande. A amostragem,

entretanto, deve ser baseada na importncia das genealogias, ou seja, deve concentra-

18

se nas regies de genealogias que mais contribuem para os eventuais valores de

verossimilhana. Esses dois mtodos, apresentados por Griffiths & Tavar (1994) e

Kuhner et al (1998), entretanto, diferem significativamente na forma em que propem a

amostragem de genealogias.

O mtodo de Griffiths & Tavar (1994) utiliza-se da topologia e da histria mutacional

para a amostragem das genealogias. Considerando que existe um vasto nmero de

possveis histrias mutacionais e que um grande nmero delas no contribui para os

valores de verossimilhana, desenvolveram um mtodo para concentrar a amostragem

nas histrias mutacionais de interesse. Utilizam a probabilidade de ocorrncia de eventos

mutacionais, em diferentes topologias, a cada intervalo entre eventos de coalescncia,

concentrando a amostragem proporcionalmente s probabilidades dessas genealogias em

relao aos dados.

Kuhner et al (1998) propem um mtodo para estimar a mxima verossimilhana da

taxa de crescimento populacional, tambm baseado na teoria de coalescncia. Se o

tamanho da populao muda ao longo do tempo, a distribuio dos tempos de

coalescncia ser diferente daquela esperada para uma populao de tamanho

constante. Se a populao passou por um crescimento, ento, os ramos prximos base

da genealogia sero relativamente mais curtos do que aqueles ramos mais prximos dos

terminais Kuhner et al (1998). O mtodo proposto baseia-se na amostragem de

genealogias em funo da topologia e dos tempos de coalescncia. A partir dos dados

proposta uma genealogia inicial. Essa genealogia inicial sofre rearranjos locais e a cada

novo arranjo calculada probabilidade da nova genealogia em funo dos valores iniciais

de , ou seja, o 0 (quatro vezes o tamanho populcaional N, multiplicado pela taxa

mutacional ) e da taxa de crescimento g0. Essas novas genealogias so, ento, aceitas

ou rejeitadas, baseada na probabilidade de terem produzido os dados observados. Esse

processo repetido, criando-se uma cadeia de Markov, de modo a produzir a curva de

verossimilhana para valores de e de g. Considerando que quanto mais prximo 0 do

real mais poderosa a estimativa, torna-se til repetir vrias vezes o processo

utilizando-se como novo valor de 0 e de g0 os valores estimados de e g na etapa

anterior e, assim, sucessivamente. No mtodo proposto por Kuhner (2006) podem ser

considerados no modelo outros parmetros como migrao e recombinao.

Apesar de serem considerados mtodos mais robustos de inferncia de expanso

populacional, pois maximizam o uso das informaes contidas nos dados, h diferenas

entre os mtodos propostos Griffiths & Tavar (1994) e Kuhner, et al (1998) que

compartilham do mesmo objetivo e lgica matemtica (Falsenstein 2004). O mtodo de

Griffiths & Tavar (1994) muito mais prtico de ser empregado demandando um tempo

significativamente menor, entretanto, segundo Kuhner et al (1998) e Felsenstein (2004),

em funo deste mtodo no fazer a amostragem baseada na distribuio de

probabilidade posterior, gasta muito tempo com genealogias ruins, que pouco

contribuem para a estimativa dos parmetros de interesse.

19

1.5 BIBLIOGRAFIA

Ab'Saber, A. N. 1977. Os domnios morfoclimticos da Amrica do Sul. Primeira

aproximao. Geomorfologia 53:1-23.

Arias, M. C.; and Infante-Malachias, M. E. 2001. RFLP: O emprego de enzimas de

restrio para a deteco de polimorfismos no DNA. In: S. R. Matioli (ed.) Biologia

Molecular e Evoluo, Holos Editora, So Paulo. Pp 143-152.

Auler, A. S.; and Smart, P. L. 2001 Late quaternary paleoclimate in semiarid

northeastern Brazil from U-Series dating of travertine and water-table

speleothems. Quaternary Research 55: 159-167.

Auler, A. S.; Wanng, A.; Edwards, R. L.; Cheng, H.; Cristalli, P. S.; Smart, P. L.; and

Richards, D. A. 2004. Quaternary ecological and geomorphic changes associated

with rainfall events in presently semi-arid northeastern Brazil. Journal of

Quaernary. Science 19:693701.

Avise, J.C. 1994. Molecular Markers, Natural History and Evolution. Chapman and Hall,

New York.

Avise, J. C. 2000. Phylogeography: the History and Formation of Species. Harvard

University Press, Cambridge.

Avise, J. C.; Arnold, J., Ball; R. M., Bermingham, E.; Lamb, T.; Niegel, J. E.; Reeb, C. A.;

and Saunders, N. C. 1987. Intraspecific phylogeographic: bridge between

population genetics and systematics. Annual Reviews in Ecology and Systematics

18:489-522.

Ayres, J. M. C.; and Clutton-Brock, T. H. 1992. River boundaries and species range size

in Amazonian primates. American Naturalist 140: 531-537.

Bahlo, M. e Griffiths, R. C. 2000. Inference from gene trees in a subdivided population.

Theor. Popul. Biol. 57: 79-95.

Ballard, J. W. O; Whitlock, M. C. 2004. The incomplet natural history of mitochondria.

Mol. Ecol. 13: 729-744.

Bates, J. M.; Hackett, S. J.; and Cracraft, J. 1998. Area-relationships in the neotropical

lowlands: an hypothesis based on raw distribution of passerine birds. Journal of

Biogeography 25:783-793.

Beerli, P.; and Felsenstein, J. 1999. Maximum-likelihood estimation of migration rates

and effective population numbers in two populations using a coalescent approach.

Genetics 152: 763-773.

Behling, H. 1997. Late Quaternary vegetation, climate and fire history of the Araucaria

forest and campos region from Serra Campos Gerais, Paran State (South Brazil).

Review of Paleobotany and Palynology. 97: 109-121.

Bigarella, J. J.; Andrade-Lima, D.; and Riehs, P. J. 1975. Consideraes a respeito das

mudanas paleoambientais na distribuio de algumas espcies vegetais e

animais no Brasil. Anais da Academia Brasileira de Cincias 47:411-464.

20

Briggs, J. C; and Humphries, C. J. 2004. Early Classics. In: Lomolino, M. V.; Sax, D. F.; e

Brown, J. H. (Eds.) Foundations of Biogeography: classic papers with

commentaries. Pp. 5-18.

Brown, J. H.; and Lomolino, M. V. 1998. Biogeography. Sinauer Associates, Sunderland.

Clayton, D. A. 1982. Replication of animal mitochondrial DNA. Cell 28:693-705.

Colinvaux, P. A. 1988. A new vicariance model form Amazonian endemics. Global Ecology

and Biogeography Letters 7:95-96.

Costa, L. P. 2003. The historical bridge between the Amazon and the Atlantic Forest of

Brazil: a study of molecular phylogeography with small mammals. Journal of

Biogeography 30:71-86.

Costa, L. P.; Leite, Y. L. R.; Fonseca, G. A. B.; and Fonseca, M. T. 2000. Biogeography of

South American mammals: endemism and diversity in the Atlantic Forest.

Biotropica 32:872-881.

Cracraft, J., 1985. Historical biogeography and patterns of differentiation within the

South American avifauna: areas of endemism. In: Buckley, P.A. et. al. (eds.)

Neotropical Ornithology. American Ornithologists Union, Washington.

Ornithological Monographs 36:49-84.

Cracraft, J.; and Prum, R. O. 1988. Patterns and processes of diversification: speciation

and historical congruence in some neotropical birds. Evolution 42:603-620.

Crisci, J. V.; Katinas, L.; and Posadas, P. 2003. Historical Biogeography: an Introduction.

Harvard University Press, Cambridge.

Croizat, L. 1958. Panbiogeography. 2 volc. Caracas: impresso pelo autor.

Croizat, L.; Nelson, G.; and Rosen, D. E. 1974. Centers of origin and related concepts.

Systematic Zoology 23: 265-87.

Darlington, P. J. Jr. 1957. Zoogeography: The Geographical Distribution of Animals.

Robert E. Krieger Publshing Company, Florida.

Edwards, A. W. F.; and Cavalli-Sforza, L. L. 1964. Reconstruction of evolutionary trees.

In: Heywood V. H. and McNiell (eds.) Phenetic and Phylogenetic Classification.

Systematics Association Publ. No. 6, London.

Eldredge, N.; and Cracraft, J. 1980. Phylogenetic Patterns and the Evolutionary Process:

Method and Theory in Comparative Biology. Columbia University Press, New York.

Efron, B. 1979. Bootstrap methods: Another look at the jackknife. Annals of Statistics 7:

1-26.

Endler, J. A. 1977. Geographic Variation, Speciation, and Clines. Princeton University

Press, Princeton.

Felsenstein, J. 2004. Inferring Phylogenies. Sinauer Associates, Inc., Sunderland.

Felsenstein, J. 1981. Evolutionary trees from DNA sequences: A maximum likelihood

approach. Journal of Molecular Evolution 17 368-376.

Felsenstein, J. 1985. Confidence limits on phylogenies: An approaching using the

bootstrap. Evolution 39: 783-791.

21

Fernandes-Matioli, F. M. C. 2001. Genealogias e o processo de coalescncia. In: S. R.

Matioli (ed.) Biologia Molecular e Evoluo, Holos Editora, So Paulo. Pp 162-170.

Fjelds, J.; Lambin, E.; and Mertens, B. 1999. Correlation between endemism and local

ecoclimatic stability documented by comparing Andean bird distributions and

remotely sense land surface data. Ecography 22: 63-78.

Fu, Y.-X. 1997. Statistical tests of neutrality against population growth, hitchhiking and

background selection. Genetics 147: 915-925.

Funk, V. A. 2004. Revolutions in Historical Biogeography. In: Lomolino, M. V.; Sax, D. F.;

e Brown, J. H. (Eds.) Foundations of Biogeography: classic papers with

commentaries. Pp. 467-457.

Griffiths, R. C.; and Tavar, S. 1994. Sampling theory for neutral alleles in varying

environment. Philosophical Transactions of the Royal Society of London B

Biological Sciences. 344: 403-410.

Griffiths, A. J. F.; Gelbart, W. M.; Miller, J. H.; and Lewontin. 1999. Modern Genetic

Analysis. Freeman, New York.

Guindon, S.; and Gascuel, O. 2003. A Simple, Fast, and Accurate Algorithm to Estimate

Large Phylogenies by Maximum Likelihood. Systematic Biology 52(5): 696-704.

Haffer, J. 1969. Speciation in Amazonian forest birds. Science 165:131-137.

Haffer, J. 1974. Avian Speciation in Tropical South America. Publ. Nuttall Ornithol.l Club,

Cambridge 14.

Haffer, J. 1985. Avian Zoogeography of the Neotropical Lowlands. In: Buckley, P.A. et.

al. (eds.) Neotropical Ornithology. American Ornithologists Union, Washington.

Ornithological Monographs 36:113-146.

Haffer, J.; and Prance, G. T. 2001. Climate forcing of evolution in Amazonia during the

Cenozoic: on the refuge theory of biotic differenciation. Amazoniana 16: 579-607.

Hannala, B.; and Yang, Z. 1996. Probability distribution of molecular evolutionary trees:

a new method of phylogenetic inference. Journal of Molecular Evolution 43: 304-

311.

Hastings, W. K. 1970. Monte Carlo sampling methods using Markov chains and their

applications. Biometrika 57: 97-109.

Hellmayr, C. E. 1925. Catalogue of birds of the Americas. Field Museum Natural History

Publ. Zoology Series 13: 245-256.

Hennig, W. 1966. Phylogenetic Systematics. University of Illinois Press, Urbana.

Hey, J.; and Nielsen, R. 2004. Multilocus Methods for Estimating Population Sizes,

Migration Rates and Divergence Time, With Applications to the Divergence of

Drosophila pseudoobscura and D. persimilis. Genetics 167: 747-760.

Holder, M.; and Lewis, P. O. 2003. Phylogeny estimation: traditional and Bayesian

approaches. Nature reviews 4: 275-284.

22

Hueldenbeck, J. P.; and Crandall, K. A. 1997. Phylogeny Estimation and Hypothesis

Testing using Maximum Likelihood. Annual Review of Ecology and Systematic 28:

437-466.

Huelsenbeck, J. P.; Ronquist, F.; Nielsen, R.; and Bollback, J. P. 2001. Bayesian

inference of phylogeny and its impact on evolutionary biology. Science 294:

2310-2314.

Irestedt, M.; Fjeldsa, J.; Johansson, U. S.; and Ericson, P. G. P. 2002. Systematic

relationships and biogeography of the tracheophone suboscine (Aves:

Passeriformes). Moecular Phylogenetics and Evolution 23:499-512.

Kingman, J. 1982. The coalescent. Stochastic Processes and their Applications 13: 235-

248.

Kuhner, M.K., 2006. LAMARC 2.0: maximum likelihood and Bayesian estimation of

population parameters. Bioinformatics 22, 768-770.

Kuhner, M. K; Yamato, J.; and Felsenstein, J. 1998. Maximum likelihood estimation of

population growth rates based on the coalescent. Genetics 149: 429-434.

Lansman, R. A; Avise, J. C.; and Huettel, M. D. 1983. Critical experimental test of the

possibility of paternal linkage of mitochondrial DNA. Proceedings of the National

Academy of Science USA 80:1969-1971.

Ledru, M. P. 1993. Late Quaternary environmental and climatic changes in central Brazil.

Quaternary Research 39:90-98.

Ledru, M. P.; Braga, P. I. S.; Soubis, F.; Fournier, M.; Martin, L.; Suguiu, K.; and Turcq,

B. 1996. The last 50.000 years in the Neotropics (Southern Brazil): evolution of

vegetation and climate. Palaeogeography, Palaeoclimatology Palaeoecology 123:

239-257.

Linn, S.; and Arber, W. 1968. Host specificity of DNA produced by Eschterichia coli. X. In

vitro restriction of phage fd replicative form. Proceedings of the Nationa. Academy

of Sciences USA 59: 1300-1306.

Marantz, C.; Aleixo, A.; Bevier, L. R.; and Patten, M. A. 2003. Family Dendrocolaptidae

(woodcreepers). In: del Hoyo, J., Elliott A. e Christie, D. (eds.) Handbook of the

Birds of the World, vol. 8, broadbills to tapaculos. Lynx Edicions, Barcelona. Pp.

354-447.

Marroig, G.; and Cerqueira, R. 1997. Plio-Pleistocene South American history and the

Amazon Lagoon hypothesis: a piece in the puzzle of Amazonian diversification.

Journal of Comparative Biology 2: 103-119.

Mayr, E. 1942. Systematics and the Origin of Species. Columbia Univ. Press, New York.

Mayr, E. 1963. Animal Species and Evolution. Harvard Univ. Press, Cambridge.

Mayr, E. 1977. Populations, Species, and Evolution: an Abridgment of Animal and

Evolution. Cambridge, Harvard Univ. Press.

Meselson, M.; and Yuan, R. 1968. DNA restriction enzyme from E. coli. Nature 217:1110.

23

Metropolis, N.; Rosenbluth, A. W.; Rosenbluth, M. N.; Teller, A. H.; and Teller, E. 1953.

Equation of state calculations by fast computing machines. Journal of Chemical

Physics 21: 1087-1092.

Mittermeier, R. A.; Myers, N.; and Mittermeier, C. G. 2000. Hotspots: Earths Biologically

Richest and Most Endangered Terrestrial Ecoregions. CEMEX, Mexico City.

Moritz, C.; Patton, J. L.; Schneider, C. J.; and Smith, T. B. 2000. Diversification of

rainforest faunas: An integrated molecular approach. Annual Reviews in Ecology

and Systematics 31, 533-563.

Moro, R. S.; Bicudo, C. E. M; Melo, M. S.; and Schmitt, J. 2004. Paleoclimate of the late

Pleistocene and Holocene at Lagoa Dourada, Paran State, southern Brazil.

Quaternary International 114: 87-99.

Nath, H.; and Griffiths, R. 1993. The coalescent in two colonies with symmetric

migration. Journal of Mathematical Biology 31:841-851.

Nelson, G. 1974. Historical biogeography: An alternative formalization. Systematic

Zoology 23: 555-558.

Neyman, J. 1971. Molecular studies of evolution: A source of novel statistical problems.

In: Gupta, S. S. e Yackel, J. (eds.) Statistical Decision Theory and Related Topics.

Academic Press, New York. Pp. 1-27.

Niegel, J. E. 2002. Is Fst obsolete?. Conservation Genetics 3: 167-173.

Nielsen, R.; and Wakeley, J. 2001. Distinguishing Migration From Isolation: A Markov

Chain Monte Carlo Approach. Genetics 158: 885-896.

Nores, M. 1999. An alternative hypothesis for the origin of Amazonian bird diversity.

Journal of Biogeography 26:475-485.

Palsbll, P. J; Brub, M; Aguilar, A; Notarbartolo-Di-SCiara, G.; and Nielsen, R.

Discerning between recurrent gene flow and recent divergence under a finite-site

mutation model applied to north atlantic and mediterranean sea fin whale

(Balaenoptera physalus) populations. Evolution 58: 670-675.

Patton, J. L.; da Silva, M. N.; and Malcolm, J. R. 2000. Mammals of the rio Juru and the

evolutionary and ecological diversification of Amazonia. Bulletin of the American

Museum of Natural History 244:1-306.

Platnick, N.; and Nelson, G. 1978. A method of analysis for historical biogeography.

Systematic Zoology 27: 1-16.

Prado, D. E.; and Gibbs, P. E. 1993. Patterns of species distribution in the dry seasonal

forest of South America. Annals of the Missouri Botanical Garden 80:902-927.

Quinn, T. W. 1997. Molecular evolution of the mitochondrial genome. In: Mindell, D. P.

(ed.) Avian Molecular Evolution and Systematics. Academic Press, San Diego. Pp.

3-28.

Ramos-Onsins, S. E; and Rozas, J. 2002. Statistical Properties of New Neutrality Tests

Against Population Growth. Molecular Biology and Evolution 19: 2092-2100.

24

Rannala, B.; and Hartigan, J. 1996. Estimating gene flow in island populations. Genetics

Research 67:147-158.

Ridgely, R. S.; and Tudor, G. 1994. The Birds of South America: the Suboscines

Passerines. University of Texas Press, Austin.

Rizzini, C. T. 1963. Nota prvia sobre a diviso fitogeogrfica do Brasil. Revista Brasileira

de Geografia 25:1-64.

Rogers, A. R.; and Harpending. 1992. Population growth makes waves in the distribution

of pairwise genetic differences. Molecular Biology and Evolution 9:552-569.

Rogers, A. R. 1995. Genetic evidence for a Pleistocene population explosion. Evolution

49:608-615.

Sanderson, M. J. 1989. Confidence-limits on phylogenies the bootstrap revisited.

Cladistics 5: 113-129.

Sibley, C. G.; and Ahlquist, J. E. 1985. Phylogeny and classification of New World

suboscine passerine birds (Passeriformes: Oligomyodi: Tyrannides). Ornithological

Monographs 36:396-428.

Sibley, C. G. e Ahlquist, J. E. 1990. Phylogeny and Classificationof the Birds of the World.

Yale University Press, New Haven.

Sick, H. 1967. Rios e enchentes na Amaznia como obstculo para a avifauna. Simpsio

sobre a Biota Amaznica. Atas Zool. 5:495-520.

Sick, H. 1985. Observations on the Andean-Patagonian component of southeastern

Brazil's avifauna. Ornithological Monographs 36:233-237.

Sick, H. 1997. Ornitologia Brasileira. Ed. Nova Fronteira, Rio de Janeiro.

Silva, J. M. C., Santos, M. C. e Castelletti, C. H. M. 2004. Areas of endemism for

passerine birds in the Atlantic forest, South America. Global Ecology and

Biogeography. 13: 85-92.

Slatkin, M.; and Hudson, R. R. 1991. Pairwise comparisons of mitochondrial DNA

sequences in stable and exponentially growing populations. Genetics 129: 555-

562.

Slatkin, M.; and Maddison, M. P. 1989. A cladistic measure of gene flow inferred from the

phylogenies of alleles. Genetics 123: 603-613.

Slatkin, M. 1985. Rare alleles as indicators of gene flow. Evolution 39: 53-65.

Smith, T. B.; Wayne, R. K.; Girman, D. J.; and Bruford, M. W. 1997. A role for ecotones

in generating rainforest biodiversity. Science 276:1855-1857.

Soltis, P. S.; and Soltis, D. E. 2003. Applying the Bootstrap in Phylogeny Reconstruction.

Statistical Science 18: 256-267.

Stotz. D. F.; Fitzpatrick, J. W.; Parker III, T. A.; and Moskovits, D. K. 1996. Neotropical

Birds: Ecology and Conservation. University of Chicago Press, Chicago.

Swofford, D. L.; Olsen, G. J.; Waddell, P. J.; e Hillis, D. M. 1996. Phylogenetic inference.

In: Hillis, D. M.; Moritz, C. e Mable, B. K. (Eds.) Molecular Systematics. Sinauer

Associates, Sunderland, Massachusetts. Pp. 407-514.

25

Tufto, J; Engen, S.; and Hindar, K. 1996. Inferring patterns of migration from gene

frequencies under equilibrium conditions. Genetics 144: 1911-1921.

Vanzolini, P. E. 1988. Distributional patterns of South American lizards. In: Vanzolini, P.

E. e Heyer, W. R., (ed.) Proceedings of a Workshop on Neotropical Distribution

Patterns. Academia Brasileira de Cincias, Rio de Janeiro. Pp. 317-342.

Vanzolini, P.E.; and Williams, E.E. 1970. South American anoles: The geographic

differentiation and evolution of the Anolis chrysolepis species group (Sauria;

Iguanidae). Arquivos de Zoologia 19:1-298.

Vaurie, C. 1980. Taxonomy and geographical distribution of the Furnariidae (Aves,

Passeriformes). Bulletin of the American Museum of Natural History 166:1-357.

Vivo, M. 1997. Mammalian evidence of historical ecological change in the Caatinga

semiarid vegetation of northeastern Brazil. Journal of Comparative Biology 2:65-

73.

Wallace, A. R. 1852. On the monkeys of the Amazon. Proceedings of the Zoological

Society London 20: 107110.

Wallace, A. R. 1876. The Geographical Distribution of Animals. 2 vols. London:

Macmillian.

Wegener, A. 1966. The Origin of Continents and Oceans. Dove Publications, New York

(translation of 1929 edition by John Brian).

Wright, S. 1951. The genetical structure of populations. Annals of Eugenics 15: 323-354.

26

Captulo 2

_____________________________________________

Filogenia do Gnero Sclerurus (Scleruridae: Aves): implicaes

para a Biogeografia Histrica das Florestas Neotropicais

Trabalho realizado em colaborao com Robb Brumfield e Andres Cuervo

27

2.1 INTRODUO

Entre todas as regies biogeogrficas do planeta a Neotropical a mais diversa para

todos os grupos de vertebrados terrestres, em particular para as aves. Das cerca de nove

mil espcies de aves descritas, mais de 3.700 ocorre no neotrpico, sendo cerca de 45%

endmicas desta regio (Stotz et al. 1996). A imensa diversidade biolgica e

endemismos observados para esta regio encontram-se associados, principalmente, s

formaes florestais como aquelas que cobrem parte da Amrica Central, a regio

Amaznica e costa atlntica. Entender a origem e a manuteno desses altos nveis de

diversidade e endemismo tem sido o grande desafio para bilogos evolutivos,

biogegrafos e conservacionistas.

A partir do acmulo de informaes sobre a distribuio animal passaram a ser evidentes

padres biogeogrficos, ou seja, a forma com que os organismos se distribuem no

espao. Wallace (1853), por exemplo, reconheceu trs regies zoogeogrficas para a

Amaznia. A primeira delimitada pela costa atlntica ao norte do Rio Amazonas at a

margem esquerda do Rio Negro. A segunda compreendendo toda a regio do Alto

Amazonas, a partir da margem direita do Rio Negro at a margem esquerda do Rio

Madeira. E, finalmente, a terceira reunindo toda a poro amaznica meridional a leste

do Rio Madeira. Diviso ainda vlida, principalmente para primatas (Rylands 1987).

Revises zoogeogrficas tm sido apresentadas para diferentes escalas geogrficas.

Stotz et al. (1996) por sua vez, baseado em padres de distribuio de aves identificou

22 regies zoogeogrficas para a Regio Neotropical, com vrias sub-regies associadas.

A identificao de padres biogeogrficos impulsionou a proposio de hipteses

dedicadas a explicar suas origens. Embora haja uma srie de hipteses biogeogrficas

para explicar a origem da expressiva diversidade biolgica da regio neotropical

(Hiptese dos Rios - Wallace 1852, Sick 1967, Ayres e Clutton-Brock 1992; Hiptese de

Gradientes Ecolgicos - Endler 1977, Smith et al. 1997; Hiptese distrbio-vicarincia -

Colinvaux 1998; Hiptese dos Museus - Fjelds, 1999, Hipteses Paleogeogrficas - onde

Haffer e Prance 2001, renem Hiptese de "Ilhas", Nores 1999; Hiptese Rios-Refgios,

Ayres e Clutton-Brock 1992; Hiptese da Laguna, Marroig e Cerqueira 1997 e; Hiptese

dos Arcos, Patton et al. 2000), a Hiptese dos Refgios (Haffer 1969 e Vanzolini e

Williams 1970) tem o mrito de ter sido pioneira em propor que essa diversidade

biolgica no seria resultado da estabilidade, mas sim da instabilidade, ou seja, das

grandes mudanas peridicas na vegetao predominante dessa regio.

Um conjunto crescente de estudos destinados a compreender os padres biogeogrficos

e suas origens vem sendo produzido, particularmente na ltima dcada (Bates et al.

1999, Marks et al. 2002, Aleixo 2004, Pereira e Baker 2004, Ribas e Myiaki 2004, Lovette

2004, Eberhard e Bermingham 2005, Ribas et al. 2005, Armenta et al. 2005,

Weckenstein 2005, Grau et al. 2005, Cheviron et al. 2005, Aleixo et al. 2006, Ribas et al.

2007). Esses estudos evidenciam as profundas diferenas nos padres biogeogrficos

28

resultantes da interao entre diferentes organismos com uma mesma histria de

evoluo das paisagens. Alm de fatores estocsticos, inmeros fatores, intrnsecos s

espcies, so determinantes dessas diferenas, entre os quais a capacidade de disperso,

o grau de dependncia de ambientes florestais e as caractersticas fisiolgicas.

No presente estudo de biogeografia histrica selecionamos como modelo as seis espcies

que compem o gnero Sclerurus, S. albigularis Sclater e Salvin 1898, S. s, cansor

(Mntris 1835), S. caudacutus (Vieillot 1816), S. guatemalensis (Hartlaub 1844), S.

rufigularis Pelzeln 1869, e S. mexicanus Sclater 1856. A escolha dessas aves para este

estudo foi feita por serem essencialmente florestais, sensveis a alteraes ambientais,

exibirem baixa capacidade de disperso e por serem ecologicamente muito similares.

O presente captulo tem por objetivos testar: 1) a monofilia das espcies do gnero

Sclerurus; 2) a hiptese de que os txons subespecficos representam linhagens

evolutivas; 3) a congruncia entre a distribuio das linhagens filogeogrficas

identificadas para as diferentes espcies e destas com as reas de endemismo descritas

para a regio neotropical; 4) a congruncia de relaes entre reas de distribuio das

linhages filogeogrficas; e 5) as principais hipteses biogeogrficas propostas para

explicar a origem dos padres de diversidade biolgica na regio Neotropical.

2.2 MATERIAL E MTODOS

Amostragem

O gnero Sclerurus composto por um total de seis espcies: S. scansor (duas

subespcies), S. albigularis (seis subespcies), S. caudacutus (seis subespcies), S.

guatemalensis (duas subespcies), S. mexicanus (sete subespcies) e S. rufigularis

(quatro subespcies). As distribuies geogrficas das espcies so apresentadas nos

resultados. Para a realizao deste estudo foram analisadas 102 amostras representando

23 dos 28 txons descritos para o gnero Sclerurus (Tabela 1). Foram utilizadas

amostras existentes no Laboratrio de Gentica e Evoluo de Aves da Universidade de

So Paulo (LGEMA-USP), Museu Paraense Emlio Goeldi (MPEG), Instituto de Pesquisas

Amaznicas (INPA), Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), Field Museum of

Natural History (FMNH), American Museum of Natual History (AMNH), Academy of

Natural Sciences of Philadelphia (ANSP), US National Museum of Natural History (USNM);

e Louisiana State University Museum of Zoology (LSUMZ). Assim como foram realizadas

coletas em campo.

Como grupo externo para as anlises filogenticas foram utilizadas amostras de Geositta

(G. poeliloptera e G. tenuirostris), gnero irmo de Sclerurus (Fjelds et al. 2005).

Adicionalmente foram includas na anlise sequencias de Sittasomus griseicapillus e

Lepidocolaptes angustirostris obtidas no Genbank (L. angustirostris - ND2 AY089838;

29

ND3 AY089881; citb AY089811 / S. griseicapillus ND2 AY089834; ND3 AY089894; citb

AY089796).

Foram utilizados como marcadores trs genes mitocondriais: citocromo b (cit b), NADH

desidrogenase subunidade 2 (ND2) e NADH desidrogenase subunidade 3 (ND3); e um

nuclear: ntron 7 do fibrinognio (Fib7), totalizando 2408 pb de genes mitocondriais

(1022 do cit b; 1041 do ND2; e 345 do ND3) e 914 pb do Fib7.

30

Tabela 1: Amostras de espcies do gnero Sclerurus analisadas, nmero de amostra por espcie entre parnteses, instituies onde se encontram depositadas, nmero de registro, localidade de coleta e marcadores seqenciados.

Espcie Instituio No. Localidade Pas Marcadores

Sclerurus LGEMA 93 Aripuan, MT Brasil ND2, ND3, citb, FIB7

albigularis LGEMA 970466 Gacha do Norte, MT Brasil ND2, ND3, citb, FIB7

(12) MPEG 58881 ESEC Rio Acre, AC Brasil ND2, ND3, citb, FIB7

FMNH 389834 Cachoeira Nazar, RO Brasil ND2, ND3, citb, FIB7

LSUMZ 38492 Chuchial, ca. 37 km SE Samaipata Bolvia ND2, ND3, citb, FIB7

LSUMZ 21203 Cordilheira a leste da confluncia dos Rios Tavaro-Guacamayo Peru ND2, ND3, citb, FIB7

LSUMZ 18322,18400 Velasco, PN Noel Kempf Mercado Bolvia ND2, ND3, citb, FIB7

LSUMZ 1974 Puellas, km 44 da estrada Villa Rica - Pto Bermudez Peru ND2, ND3, citb, FIB7

LSUMZ 5412 20 km de estrada a NE Tarapoto em dirao Yurimagu Peru ND2, ND3, citb, FIB7

LSUMZ 27738 ca. 77 km WNW Contamana Peru ND2, ND3, citb, FIB7

LSUMZ 40608 ca. 86 km SE Suanjui na margem leste do alto rio Pauya Peru ND2, ND3, citb, FIB7

Sclerurus FMNH 395418 Boraceia, SP Brasil ND2, ND3, citb, FIB7

scansor LGEMA 2178 Colonia Cerrito, Arroio do Padre/Pelotas, RS Brasil ND2, ND3, citb, FIB7

(13) LGEMA 2188 Rancho Queimado, SC Brasil ND2, ND3, citb, FIB7

LGEMA A093 Urtigueira, PR Brasil ND2, ND3, citb, FIB7

LGEMA 01 PE Vila Velha, PR Brasil ND2, ND3, citb, FIB7

LGEMA 10460 Itatira, Serra do Machado, CE Brasil ND2, ND3, citb, FIB7

LGEMA 926 Morro Grande, SP Brasil ND2, ND3, citb, FIB7

LGEMA 162 Stio Sinimbu, Mulungu, Serra de Baturit, CE Brasil ND2, ND3, citb, FIB7

LGEMA 1138 Juquitiba, SP Brasil ND2, ND3, citb, FIB7

LGEMA 1577 Nucleo Curucutu, PE Serra do Mar, SP Brasil ND2, ND3, citb, FIB7

LGEMA 38 EE Banana, SP Brasil ND2, ND3, citb, FIB7

LGEMA 821 Morro Grande SP Brasil ND2, ND3, citb, FIB7

LSUMZ 25912 Cord. Caaguazu, 7.5 km leste de San Carlos Paraguai ND2, ND3, citb, FIB7

Sclerurus ANSP 2659 5 km SO de Taisha Equador ND2, ND3, citb

caudacutus MPEG 57610 Manicore, Rod Estanho km 126, AM Brasil ND2, ND3, citb, FIB7

(24) MPEG 55401 Altamira, Ilha da Taboca, Rio Xingu, PA Brasil ND2, ND3, citb, FIB7

MPEG 55661 Vitoria do Xingu, Marg Esquerda, Rio Xingu, PA Brasil ND2, ND3, citb, FIB7

MPEG 20360 Igarape Mutum, Juruti, PA Brasil ND2, ND3, citb, FIB7

FMNH 398007 Quebrada Aguas Calientes, 2.75 km a leste de Shintuya, Alto Madre de Dios Peru ND3, citb

FMNH 389835, 389836 Cachoeira Nazare, margem oeste do Rio Jiparana, RO Brasil ND2, ND3, citb, FIB7

INPA A 189 ca 20 km N Abun, margem esquerda do Rio Madeira Brasil ND2, ND3, citb, FIB7

FMNH 391349 Serra dos Carajas, PA Brasil ND2, ND3, citb, FIB7

31

Tabela 1: Continuao.

Espcie Instituio No. Localidade Pas Marcadores

Sclerurus INPA A 210 RDS Aman, Comunidade Nova Cana Brasil ND2, ND3, citb, FIB7

caudacutus INPA A 344 ca 45 km sudoeste de Porto Velho, margem esquerda do Rio Madeira Brasil ND2, ND3, citb, FIB7

(24) INPA A 351 45 km sudoeste de Porto Velho, Margem esquerda do Rio Madeira Brasil ND2, ND3, citb, FIB7

INPA A 539 Igarap Extremo, 135 km S Novo Aripuan , m. dir. Rio Aripuan, Brasil ND2, ND3, citb, FIB7

LSUMZ 4653 Rio Amazonas, ca 10 km SSW da foz do Rio Napo Peru ND2, ND3, citb, FIB7

LSUMZ 4744 Sul do Rio Amazonas, ca. 10 km SSW da foz do Rio Napo na margem leste Quebrada Vainilla Peru ND2, ND3, citb, FIB7

LSUMZ 7101 5 km N Amazonas, 85 km a nordeste de Iquitos Peru ND2, ND3, citb, FIB7

LSUMZ 10601 Margem oeste do Rio Shesha, ca. 65 km ENE Pucallpa, 300m Peru ND2, ND3, citb, FIB7

LSUMZ 11249 Encosta sudeste do Cerro Tahuayo, Pucallpa Peru ND2, ND3, citb, FIB7

LSUMZ 40207 ca. 86 km sudeste de Suanjui na margem leste do alto rio Pauya Peru ND2, ND3, citb, FIB7

LSUMZ 9654 Nicols Suarez, ca. 12 km pela estrada a sul de Cobija, ca. 8 km a oeste pela estrada de Mueden Bolvia ND2, ND3, citb, FIB7

LGEMA EE Mojica Nava, RO Brasil ND2, ND3, citb, FIB7

USNM B11751 10 km SSE Gunns Landing Guiana ND2, ND3, citb, FIB7

USNM B06945 Altamira, 52 km SSW, margem leste do Rio Xingu Brasil ND2, ND3, citb, FIB7

Sclerurus LSUMZ 26538 Altamira, 52 km SSW, margem leste do Rio Xingu Panam ND2, ND3, citb, FIB7

guatemalensis LSUMZ 1393 ca. 9 km NW Cana na encosta do Cerro Pirr Panam ND2, ND3, citb, FIB7

(7) LSUMZ 46563 Rancho Frio, ca. 10 km ao sul de El Real Panam ND2, ND3, citb, FIB7

USNM B00309 Isla San Cristobal, Bocatorito Panam ND2, ND3, citb, FIB7

LSUMZ 8771 Forestry Camp (Salamanca) Belize ND2, ND3, citb, FIB7

LSUMZ 18076 - Mxico ND2, ND3, citb, FIB7

LSUMZ 60659 - - ND2, ND3, citb, FIB7

Sclerurus MPEG A8398 Ourilandia do Norte, PA Brasil ND2, ND3, citb

mexicanus MPEG 55654 Senador Jose Porfirio, Marg Direita, Rio Xingu, PA Brasil ND2, ND3, citb, FIB7

(22) MPEG 58883 ESEC Rio Acre, AC Brasil ND2, ND3, citb

FMNH 321714 Tono Peru ND2, ND3, citb, FIB7

FMNH 433369 Consuelo, 15.9 km sudoeste de Pilcopata Peru ND2, ND3, citb, FIB7

INPA A 339 ca 45 km sudoeste de Porto Velho, margem esquerda do Rio Madeira Brasil ND2, ND3, citb, FIB7

LSUMZ 20395 Manaus, km 34 ZF-3, Faz. Esteio Brasil ND2, ND3, citb, FIB7

BARR 10648 - Guatemala ND2, ND3, citb, FIB7

LSUMZ 11813 El Placer Equador ND2, ND3, citb, FIB7

LSUMZ 12146 Mindo Equador ND2, ND3, citb, FIB7

LSUMZ 5452 20 km pela estrada a nordeste de Tarapoto na estrada para Yurimagu Peru ND2, ND3, citb, FIB7

32

Tabela 1: Continuao.

Espcie Instituio No. Localidade Pas Marcadores

Sclerurus LSUMZ 6765 27 km pela estrada a norte de Rio Quiquibey Bolvia ND2, ND3, citb, FIB7

mexicanus LSUMZ 6980 5 km ao norte do Amazonas, 85 km nordeste de Iquitos Peru ND2, ND3, citb, FIB7

(22) LSUMZ 9565 Nicolas Suarez, 12 km pela estrada ao sul de Cobija Bolvia ND2, ND3, citb, FIB7

LSUMZ 28035 ca 77 km WNW Contamana Peru ND2, ND3, citb, FIB7

LSUMZ 36721 Reserva Biologica Rio Ouro Preto Brasil ND2, ND3, citb, FIB7

LSUMZ 35770 11 km SW Pejibaye Costa Rica ND2, ND3, citb, FIB7

USNM B05363 Los Planes Panam ND2, ND3, citb, FIB7

USNM B05155 Rio Waruma Guiana ND2, ND3, citb, FIB7

AMNH ROP 108 Rio Carapo; Guaiquimi Venezuela ND2, ND3, citb, FIB7

LSUMZ 58406 - - ND2, ND3, citb, FIB7

USNM 5958 - - ND2, ND3, citb, FIB7

Sclerurus LGEMA 9920 Rio Quiuini, Barcelos, AM Brasil ND2, ND3, citb

rufigularis LGEMA 494 Aripuana, MT Brasil ND2, ND3, citb, FIB7

(24) ANSP 5798 14 km N Tigre Playa Equador ND2, ND3

ANSP 5603 5 km a norte de Rockstone, Margem leste do Rio Essequibo Guiana ND2, ND3, citb

MPEG 57611 Manicore, Rod Estanho km 126, AM Brasil ND2, ND3, citb, FIB7

MPEG 55658 Senador Jose Porfirio, Marg Direita, Rio Xingu, PA Brasil ND2, ND3, FIB7

MPEG 20312 Igarape Mutum, Juruti, PA Brasil ND2, ND3, citb, FIB7

INPA A 261 ca 20 km N Abun, margem direita do Rio Madeira Brasil ND2, ND3, citb, FIB7

INPA A 720 ESEC Juami-Japur; m dir do Rio Japur; mdio Rio Juami, ca 157 km W Japur Brasil ND2, ND3,citb

LSUMZ 2738 1 km a norte do Rio Napo, 157 km pelo rio a NNE de Iquitos Peru ND2, ND3, citb, FIB7

LSUMZ 4418 Regio do baixo Rio Napo, Margem leste do Rio Yanayacu Peru ND2, ND3, citb, FIB7

LSUMZ 7122 5 km a norte Amazonas, 85 km a NE de Iquitos Peru ND2, ND3, citb, FIB7

LSUMZ 65761 Distrikt Sipaliwini, Leli Gebergte Suriname ND2, ND3, citb, FIB7

LSUMZ 4595 Sul do Rio Amazonas, ca. 10 km SSW da foz do Rio Napo na margem leste Quebrada Vainilla Peru ND2, ND3, citb, FIB7

LSUMZ 12691 Velasco, Margem oeste do Rio Paucerna, 4 km a montante Bolvia ND2, ND3, citb, FIB7

LSUMZ 14896 Serrania de Huanchaca, 25 km a SE de Catarata Bolvia ND2, ND3, citb, FIB7

LSUMZ 42747 ca 54 km NNW da foz do rio Morona, margem oeste Peru ND2, ND3, citb, FIB7

USNM B05161 Essequibo Guiana ND2, ND3, citb, FIB7

LSUMZ 20396 Manaus, km 34 ZF-3, Faz. Esteio Brasil ND2, ND3, citb, FIB7

LSUMZ B10830 Montanhas Acari, lado N Guiana ND2, ND3, citb, FIB7

INPA A 193 ca 20 km N Abun Brasil ND2, ND3, citb, FIB7

AMNH ROP274 40 KM a leste de Tumarenco pela estrada Venezuela ND2, ND3, citb, FIB7

LSUMZ 31381 ca. 90 km leste de Vila Nova Brasil ND2, ND3, citb, FIB7

AMNH RWD17095 Rio Mawarinumo, Amazonas Venezuela ND2, ND3, citb, FIB7

33

Tabela 1: Continuao.

Espcie Instituio No. Localidade Pas Marcadores

Geositta USNM B13975 - - ND2, ND3, citb, FIB7

poeciloptera

Geositta USNM B103927 - - ND2, ND3, citb

tenuirostris Legenda: LGEMA - Laboratrio de Gentica e Evoluo de Aves da Universidade de So Paulo; MPEG - Museu Paraense Emlio Goeldi; INPA - Instituto de Pesquisas Amaznicas; UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais; FMNH - Field Museum of Natural History; AMNH - American Museum of Natual History; ANSP - Academy of Natural Sciences of Philadelphia; USNM - US National Museum of Natural History; e LSUMZ - Louisiana State University Museum of Zoology.

34

Extrao, Purificao e Sequenciamento do DNA

A extrao de DNA das amostras de tecido foi realizada utilizando-se proteinase K e

fenol-clorofrmio de acordo com o protocolo de Bruford et al. (1992). O cit b, o ND2, o

ND3 e o Fib7 foram amplificados por PCR utilizando primers (Tabela 2). As amplificaes

foram realizadas em reaes de 10 l contendo: 4,9 l de H2O; 1,0 l de tampo 10x; 1

l de dNTP 8mM; 1 l de cada primer 10M; 0,1 l de Taq polimerase; e 1 l de DNA

(aprox. 40 ng/ l). Essa soluo foi, ento, levada ao termociclador e submetida a 40

ciclos constitudos pelas seguintes etapas: desnaturao a 95 oC por 1 minuto; hibridao

a 54 oC (Fib7), 56 oC (ND2 e ND3) ou 58 oC (cit b) por 30 segundos; e extenso a 72 oC

por 40 segundos.

Tabela 2: Primers utilizados para amplificao e sequenciamento.

Gene Primer Seqncia (5 3) Referncia ND2 L5215 TATCGGGCCCATACCCCGAAAAT Hackett 1996 H6313 CTCTTATTTAAGGCTTTGAAGGC Johnson e Sorensen 1998 ND3 ND3L GACTTCCAATCTTTAAAATCTGG Chesser 1999

ND3H GATTTGTTGAGCCGAAATCAAC Chesser 1999 Citb L14841 GCTTCCATCCAACATCTCAGCATGATG Kocher et al 1989 H16065 AACTGCAGTCATCTCCGGTTTACAAGAC Lougheed et al. 2000

Fib7 U GGAGAAAACAGGACAATGACAATTCAC Prychitko and Moore 1997 Fib7 Fib7 L TCCCCAGTAGTATCTGCCATTAGGGTT Prychitko and Moore 1997

Os produtos da PCR foram verificados por eletroforese em gel de agarose e purificados. A

etapa de purificao seguiu os seguintes passos: 8 l do produto da PCR foram

misturados com 8 l de PEG (20%); a mistura foi incubada a 37oC por 15 minutos, sendo

ento, centrifugada a 12.000 rpm por 15 minutos; foi retirado o sobrenadante e

adicionado 125 l de etanol 80% (gelado); a nova mistura foi centrifugada a 12.000 rpm

por 2 minutos; foi retirado o sobrenadante; foram repetidos os ltimos passos,

adicionando-se 125 l de etanol 80% (gelado), centrifugando a mistura a 12.000 rpm

por 2 minutos e retirou-se o sobrenadante. A amostra foi secada na centrfuga a vcuo

sendo, ento, adicionados 10 l de gua Milli-Q. Para a reao de sequenciamento foi

utilizado o kit de sequenciamento Big Dye Terminator Cycle Sequencing Kit (Applied

Biosystems) seguindo as recomendaes do fabricante. Os mesmos primers utilizados

para a amplificao foram utilizados na reao de sequenciamento. As seqncias foram

obtidas no seqenciador automtico ABI 377.

Alinhamento e Anlises Filogenticas

Para as inferncias filogenticas foram utilizadas seqncias dos genes mitocondriais

ND2, ND3 e citb, assim como o Fib7. As seqncias das cadeias leve e pesada foram

comparadas e editadas utilizando o programa CodonCode Aligner (CodonCode

Corporation). As seqncias foram alinhadas utilizando o programa Clustal X (Thompson

et al. 1997) e o alinhamento produzido foi checado manualmente.

As inferncias filogenticas foram feitas utilizando dois mtodos: Mxima

Verossimilhana (MV) e Anlise Bayesiana (AB). Para a seleo do modelo mais simples

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de evoluo molecular com maior verossimilhana para os dados foi realizado o

likelihood-ratio test (LRT) implementado pelo programa Modeltest (Posada e Crandall,

1998). Os parmetros do modelo selecionado foram utilizados para as anlises de MV

que foram realizadas utilizando o programa PHYML 2.4.4 (Gudon e Gascuel, 2003). Para

determinar o suporte relativo de cada grupo monofiltico inferido nas anlises de MV

foram utilizadas 500 rplicas de bootstrap.

A AB, com amostragem por Cadeia de Markov Monte Carlo foi realizada no programa

MrBayes 3.1 (Ronquist e Huselsenbeck, 2003) considerando as parties (genes) do

conjunto de dados utilizando o mtodo partitioned likelihood (uma partio por gene). Os

parmetros foram estimados independentemente para cada partio de dados (nst=6;

rates=invgamma). Foram realizadas duas anlises independentes, cada uma com 106

geraes, sendo amostrada a cada 1000 geraes e com um tempo de burn-in

determinado pelo tempo de convergncia dos valores de verossimilhana. Os valores de

probabilidade posterior de cada n foram calculados combinando todas as rvores

amostradas, desconsideradas aquelas da etapa de burn-in.

Estimativas de Tempo

As estimativas de tempo de divergncia entre linhagens foram obtidas utilizando o

mtodo penalized likelihood que permite diferentes taxas de evoluo ao longo da

filogenia, implementado pelo programa r8s 1.7 (Sanderson 2003). Foram utilizadas as

topologias e comprimentos de ramos obtidos nas anlises de Mxima Verossimilhana.

Para calibrar a rvore o n entre S. albigularis e S. scansor foi fixado utilizando a

estimativa pontual obtida nas anlises realizadas com o programa IM (Hey e Nielsen,

2004), conforme descrito no captulo 3.

Para amostrar o erro das estimativas foram construdas 100 matrizes bootstrapped

usando o programa CodonBootstrap 3.0b4 (J. P. Bolback, Codon Bootstrap v3.0b4

distribudo pelo autor. Department of Biology, University of Rochester, Rochester, NY.

2001). O tamanho de ramo foi estimado no PAUP v4.0b10 a partir de cada conjunto de

dados bootstrapped na topologia de Mxima Verossimilhana usando os parmentros

de verossimilhana estimados para as matrizes originais. As rvores com comprimento

de ramos obtidas foram analisadas no r8s 1.7 e o desvio padro para cada n foi

determinado utilizando o comando profile.

Demografia Histrica

As linhagens filogeogrficas identificadas com mais de cinco indivduos tiveram suas

histrias demogrficas analisadas. Com este objetivo foram utilizados dois grupos de

mtodos distintos: testes baseados em estatstica sumria e mtodo de coalescncia,

baseado na amostragem de genealogias.

Os testes estatsticos sumrios D de Tajima (Tajima 1989), Fs (Fu 1997) e R2 (Ramos-

Onsins e Rosas 2002) foram aplicados para os genes mitocondriais concatenados (citb,

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ND2 e ND3) e para o Fib7. A significncia dos valores obtidos foi determinada com base

em 10.000 simulaes de coalescncia. Essas anlises foram realizadas utilizando o

programa DnaSP 4.10 (Rozas et al. 2003).

Para as anlises de coalescncia foram utilizadas as seqncias dos genes ND2, ND3, citb

e Fib7. Foram obtidas estimativas de nveis de diversidade gentica ( - theta) e taxa de

crescimento populacional exponencial (g) utilizando o programa Lamarc 2.0.2 (Kuhner,

2006) para cada linhagem foram realizadas trs corridas independentes utilizando o

mtodo de mxima verossimilhana. Para cada corrida foram realizadas cinco rplicas de

anlises com 10 cadeias pequenas (500 genealogias amostradas a cada 20 interaes e

um burn-in de 1000 genealogias) e duas cadeias longas (20000 genealogias amostradas

a cada 20 interaes e um burn-in de 1000 genealogias). Nas anlises realizadas no foi

considerado o efeito de migrao. Da mesma forma, o parmentro r tambm no foi

considerado pois o resultado do teste phi no rejeitou a hiptese nula de no-

recombinao.

2.3 RESULTADOS

Foram obtidas sequncias de parte do citb (1022 pb) para 100 indivduos, de todo o ND2