| Resumen: | Commercial whaling mainly during the 20th century reduced most populations of humpback whale (Megaptera novaeangliae). Seven breeding stocks (A-G) are recognized by the International Whaling Commission (IWC) in the Southern Hemisphere. Humpback whales from Breeding stock A (BSA) are distributed along the Brazilian coast (mainly between 5° and 23° S), in the Southwestern Atlantic, while the humpbacks from breeding stock G (BSG) occur from Peru (6° S) to Costa Rica (12° N) coast, in the eastern Pacific Ocean. Despite previous studies have provided important information about both South America breeding grounds, the degree of connectivity and differentiation between these populations needs to be better investigated. Therefore, the manuscript 2 of this thesis represents the first analysis of the genetic differentiation and level of gene flow between these populations, using mitochondrial DNA sequences and 16 microsatellite loci. Our results showed a significant differentiation between Breeding Stocks A and G, at both molecular markers (mtDNA and microsatellites), in specially through the Bayesian clustering analysis that identified two populations even without sampling location information. However, the assignment tests have indicated an exchange of individuals between these populations, but with a gene flow low enough to allowing the demographic independence of these two stocks. Our data segregated by gender showed a significant differentiation between females from Brazil and Colombia, and between males from Brazil and Antarctic Peninsula, suggesting higher fidelity of females to the breeding areas and of males to the feeding areas. Nevertheless, recent studies have shown females undertaking long movements between breeding grounds. Thus, a sampling effort mainly on arrival and departure of the whales migrating for these areas is needed for a better understanding of the migratory pattern of the humpbacks of these populations. Although the Brazilian humpback whale population has shown signs of recovery after suffering a reduction estimated to 2% of its historical size in the late 1950s, no genetic study has provided estimates of effective and census size, contemporary and historical, for this population. For a better understanding of the whaling impact on this population, its demographic history was investigated using different molecular markers and methods (manuscripts 1 and 3). In the first manuscript ten microsatellite loci were used to estimate for the first time its contemporary population size. In the manuscript 3 was used for the first time the high throughput sequencing technology to sequence multiple nuclear loci at 24 Brazilian humpback samples. Despite the approximate Bayesian computation analysis has supported a scenario of constant Ne over size changes scenarios during the whaling period; our estimates of contemporary size at different time frames have detected a fluctuation of the population size during this period (~ 2 to 4 generations ago). Moreover, multiple sequence loci data have indicated a most recent bottleneck caused by anthropogenic population depletion over past 200 years. Our estimate of historical abundance (~ 148,000 individuals) indicates that BSA humpback population was much larger than that estimated (24,700 individuals) by whaling catch records. Finally, an extended Bayesian skyline plot of the nuclear loci indicated that the population was declining ever since a size peak around 30,000 years ago, which may be associated with the climate changes caused by glacial/interglacial cycles. These results suggest that Southwestern Atlantic humpback population was higher before the onset of the whaling period, which may explain the discrepancy found between previous genetic and catch record population size estimates at this period.
A caça comercial baleeira durante o século XX reduziu significativamente a maioria das populações de baleias jubarte (Megaptera novaeangliae). Sete estoques reprodutivos (A-G) são reconhecidos pela Comissão Internacional Baleeira (CIB) no Hemisfério Sul. As baleias jubarte do estoque reprodutivo A são distribuídas ao longo da costa brasileira (principalmente entre 5° e 23° S), no Oceano Atlântico Sul Ocidental, enquanto as jubartes do estoque G ocorrem da costa do Peru (6° S) até a Costa Rica (12° N), no Oceano Pacífico Oriental. Apesar de estudos anteriores terem fornecido importantes informações sobre ambos estoques reprodutivos Sul Americanos, o grau de conectividade e de diferenciação entre essas populações precisa ser melhor investigado. Deste modo, o manuscrito 2 desta tese representa a primeira análise de diferenciação genética e nível de fluxo gênico entre essas populações, usando sequências de DNA mitocondrial e 16 locos de microssatélites. Nossos resultados revelaram uma significante diferenciação entre os estoques A e G em ambos marcadores moleculares (DNAmt e microssatélites), especialmente através da análise bayesiana que identificou duas populações mesmo sem informação dos locais de amostragem. No entanto, os testes de assignment indicaram um intercâmbio de indivíduos entre essas populações, mas com um fluxo gênico baixo o suficiente permitindo a independência demográfica desses dois estoques. Nossos dados separados por sexo apresentaram uma diferenciação genética significativa entre as fêmeas do Brasil e da Colômbia, e entre os machos do Brasil e da Península Antártica, sugerindo maior fidelidade das fêmeas às áreas de reprodução e dos machos às áreas de alimentação. Apesar disso, estudos recentes têm demonstrado fêmeas realizando longos movimentos entre áreas de reprodução. Portanto, um esforço de amostragem principalmente na chegada e na saída das baleias migrando para essas áreas de reprodução é necessário para melhor compreender o padrão migratório das jubartes dessas populações. Embora a população de baleias jubarte do Brasil tem demonstrado sinais de recuperação após sofrer uma redução estimada a 2% de seu tamanho histórico até meados de 1950, nenhum estudo genético tem fornecido estimativas de tamanho efetivo e de censo, atual e histórico, para essa população. Para uma melhor compreensão do impacto da caça nessa população, sua história demográfica foi investigada utilizando diferentes marcadores moleculares e diferentes métodos (manuscritos 1 e 3).No primeiro manuscrito dez locos de microssatélites foram usados para estimar pela primeira vez o tamanho atual dessa população. No manuscrito 3 foi usado pela primeira vez a tecnologia de sequenciamento em larga escala para sequenciar múltiplos locos nucleares em 24 amostras de jubartes brasileiras. Apesar da análise de computação Bayesiana aproximada suportar um cenário de população constante sobre os cenários de mudança do tamanho da população durante a caça comercial, nossas estimativas de tamanho atual em diferentes períodos de tempo demonstraram uma flutuação do tamanho da população durante esse período (~ 2 a 4 gerações atrás). Além disso, os dados de múltiplos locos indicaram um declínio de população mais recente causado pela exploração antropogênica nos últimos 200 anos. Nossa estimativa de abundância histórica (~ 148. 000 indivíduos) indica que a população de jubartes do estoque A foi muito maior do que aquele estimado (~ 24. 700 indivíduos) pelos registros da caça. Finalmente, os dados dos locos nucleares também indicaram que a população estava declinando desde seu tamanho máximo atingido a cerca de 30 mil anos atrás, possivelmente relacionada com as mudanças climáticas causadas pelos ciclos de glaciação/interglaciação. Esses resultados sugerem que a população do Oceano Atlântico Sul Ocidental era maior antes do início da caça, o que deve explicar a discrepância encontrada entre as estimativas de tamanho da população, genéticas e baseadas em dados da caça. |
