Population structure in a highly pelagic seabird, the Cory's shearwater (Calonectris diomedea): an examination of genetics, morphology and ecology

Increasing evidence suggests oceanic traits may play a key role in the genetic structuring of marine organisms. Whereas genetic breaks in the open ocean are well known in fishes and marine invertebrates, the importance of marine habitat characteristics in seabirds remains less certain. We investigated the role of oceanic transitions versus population genetic processes in driving population differentiation in a highly vagile seabird, the Cory"s shearwater, combining molecular, morphological and ecological data from 27 breeding colonies distributed across the Mediterranean (Calonectris diomedea diomedea) and the Atlantic (C. d. borealis). Genetic and biometric analyses showed a clear differentiation between Atlantic and Mediterranean Cory"s shearwaters. Ringing-recovery data indicated high site fidelity of the species, but we found some cases of dispersal among neighbouring breeding sites (<300 km) and a few long distance movements (>1000 km) within and between each basin. In agreement with this, comparison of phenotypic and genetic data revealed both current and historical dispersal events. Within each region, we did not detect any genetic substructure among archipelagos in the Atlantic, but we found a slight genetic differentiation between western and eastern breeding colonies in the Mediterranean. Accordingly, gene flow estimates suggested substantial dispersal among colonies within basins. Overall, genetic structure of the Cory"s shearwater matches main oceanographic breaks (Almería-Oran Oceanic Front and Siculo-Tunisian Strait), but spatial analyses suggest that patterns of genetic differentiation are better explained by geographic rather than oceanographic distances. In line with previous studies, genetic, phenotypic and ecological evidence supported the separation of Atlantic and Mediterranean forms, suggesting the 2 taxa should be regarded as different species.

Conservation Genetics of Exploited Finnish Salmonid Fishes

Genetic diversity is one of the levels of biodiversity that the World Conservation Union (IUCN) has recognized as being important to preserve. This is because genetic diversity is fundamental to the future evolution and to the adaptive flexibility of a species to respond to the inherently dynamic nature of the natural world. Therefore, the key to maintaining biodiversity and healthy ecosystems is to identify, monitor and maintain locally-adapted populations, along with their unique gene pools, upon which future adaptation depends. Thus, conservation genetics deals with the genetic factors that affect extinction risk and the genetic management regimes required to minimize the risk. The conservation of exploited species, such as salmonid fishes, is particularly challenging due to the conflicts between different interest groups. In this thesis, I conduct a series of conservation genetic studies on primarily Finnish populations of two salmonid fish species (European grayling, Thymallus thymallus, and lake-run brown trout, Salmo trutta) which are popular recreational game fishes in Finland. The general aim of these studies was to apply and develop population genetic approaches to assist conservation and sustainable harvest of these populations. The approaches applied included: i) the characterization of population genetic structure at national and local scales; ii) the identification of management units and the prioritization of populations for conservation based on evolutionary forces shaping indigenous gene pools; iii) the detection of population declines and the testing of the assumptions underlying these tests; and iv) the evaluation of the contribution of natural populations to a mixed stock fishery. Based on microsatellite analyses, clear genetic structuring of exploited Finnish grayling and brown trout populations was detected at both national and local scales. Finnish grayling were clustered into three genetically distinct groups, corresponding to northern, Baltic and south-eastern geographic areas of Finland. The genetic differentiation among and within population groups of grayling ranged from moderate to high levels. Such strong genetic structuring combined with low genetic diversity strongly indicates that genetic drift plays a major role in the evolution of grayling populations. Further analyses of European grayling covering the majority of the species’ distribution range indicated a strong global footprint of population decline. Using a coalescent approach the beginning of population reduction was dated back to 1 000-10 000 years ago (ca. 200-2 000 generations). Forward simulations demonstrated that the bottleneck footprints measured using the M ratio can persist within small populations much longer than previously anticipated in the face of low levels of gene flow. In contrast to the M ratio, two alternative methods for genetic bottleneck detection identified recent bottlenecks in six grayling populations that warrant future monitoring. Consistent with the predominant role of random genetic drift, the effective population size (N_e) estimates of all grayling populations were very low with the majority of N_e estimates below 50. Taken together, highly structured local populations, limited gene flow and the small N_e of grayling populations indicates that grayling populations are vulnerable to overexploitation and, hence, monitoring and careful management using the precautionary principles is required not only in Finland but throughout Europe. Population genetic analyses of lake-run brown trout populations in the Inari basin (northernmost Finland) revealed hierarchical population structure where individual populations were clustered into three population groups largely corresponding to different geographic regions of the basin. Similar to my earlier work with European grayling, the genetic differentiation among and within population groups of lake-run brown trout was relatively high. Such strong differentiation indicated that the power to determine the relative contribution of populations in mixed fisheries should be relatively high. Consistent with these expectations, high accuracy and precision in mixed stock analysis (MSA) simulations were observed. Application of MSA to indigenous fish caught in the Inari basin identified altogether twelve populations that contributed significantly to mixed stock fisheries with the Ivalojoki river system being the major contributor (70%) to the total catch. When the contribution of wild trout populations to the fisheries was evaluated regionally, geographically nearby populations were the main contributors to the local catches. MSA also revealed a clear separation between the lower and upper reaches of Ivalojoki river system – in contrast to lower reaches of the Ivalojoki river that contributed considerably to the catch, populations from the upper reaches of the Ivalojoki river system (>140 km from the river mouth) did not contribute significantly to the fishery. This could be related to the available habitat size but also associated with a resident type life history and increased cost of migration. The studies in my thesis highlight the importance of dense sampling and wide population coverage at the scale being studied and also demonstrate the importance of critical evaluation of the underlying assumptions of the population genetic models and methods used. These results have important implications for conservation and sustainable fisheries management of Finnish populations of European grayling and brown trout in the Inari basin.

Distribution of chemical compartments of soil organic matter and c stocks of a cambisol from south Brazil as affected by Pinus afforestation

Distribution and stocks of soil organic matter (SOM) compartments after Pinus monoculture introduction in a native pasture area of a Cambisol, Santa Catarina, Brazil, were investigated. Pinus introduction increased soil acidity, content of exchangeable Al+3 and diminished soil nutrients. Nevertheless, soil C stock increased in all humic fractions of the 0-5 cm layer after Pinus afforestation. In the subsurface, the vegetation change only promoted SOM redistribution from the NaOH-extractable humic substances to a less hydrophobic humin fraction. Under Pinus, soil organo-mineral interactions were relevant up to a 15 cm depth, while in pasture environment, this mechanism occurred mainly in the surface layer.

Crescimento in vitro de isolados de Armillaria sp. obtidos de Pinus elliottii var: elliottii sob várias temperaturas

A armilariose tem sido considerada a principal doença em Pinus no Brasil. Os sintomas e danos consistem no amarelecimento de acículas, declínio, podridão de raízes, exsudação de resina e morte. A temperatura é um dos fatores ambientais que influencia patógenos, doença de plantas ou ambos. Este trabalho avaliou o comportamento de três isolados de Armillaria sp. obtidos de P. elliottii var. elliottii, submetidos a uma faixa de temperatura de 16 a 26 ºC, utilizando a biomassa seca produzida em meio líquido como parâmetro de análise. Verificou-se que todos os isolados apresentaram máxima produção de biomassa a 22 ºC. Utilizando-se de regressão cúbica encontrou-se temperaturas de máximo crescimento entre 21,79 e 23,19 ºC. De acordo com os resultados, a melhor temperatura para crescimento dos isolados testados situou-se em 22 ºC.

Fungos endofíticos associados a acículas de Pinus taeda

O presente trabalho objetivou estudar os fungos endofíticos em acículas de árvores jovens de Pinus taeda L. e avaliar o efeito da posição de coleta na árvore. As amostras foram coletadas em duas alturas (30-50 cm e 100-130 cm acima do solo) e nas quatro posições cardeais (norte, sul, leste e oeste), em plantas com 18 meses de idade, localizadas em Colombo, PR, Brasil. As acículas foram submetidas a assepsia e fragmentos com 10 mm de comprimento foram plaqueados em meio BDA e incubados a 28 °C, sob fotofase de 12 h, por 15 dias. Para a identificação, as estruturas reprodutivas dos fungos foram produzidas pelo método do microcultivo. Foram isolados e identificados dezessete gêneros: Alternaria, Aspergillus, Cladosporium, Colletotrichum, Coniothyrium, Diplodia, Drechslera, Hansfordia, Monocillium, Nodulisporium, Panidio, Papulaspora, Pestalotiopsis, Phialophora, Pithomyces, Rhizoctonia e Xylaria Alguns morfotipos sem identificação foram Mycelia sterilia e fungos demaciáceos. O número de isolados da altura 30-50 cm foi significativamente maior que na outra altura. Não foi observada diferença significativa no número de isolados entre as posições cardeais de uma mesma altura. Diferenças significativas foram observadas entre os gêneros isolados e Xylaria foi o gênero mais frequente.

Produção de compensados de Pinus taeda L. E Pinus oocarpa Schiede com diferentes formulações de adesivo uréia formaldeído

Este trabalho teve como objetivo avaliar a qualidade de painéis compensados de Pinus taeda e de Pinus oocarpa, com 20 e 24 anos de idade, respectivamente, utilizando três diferentes formulações de adesivo uréia-formaldeído. Foram produzidos 18 painéis, com três repetições por tratamento. As formulações com maior proporção relativa de resina não influenciaram de forma conclusiva as propriedades físico-mecânicas dos painéis.Os painéis de P. oocarpa apresentaram valores médios de resistência da linha de cola, módulos de elasticidade e de ruptura superiores àqueles dos painéis de P. taeda. Os resultados das propriedades físico-mecânicas dos painéis indicaram grande potencial de utilização de lâminas de P. oocarpa para produção de compensados.

Occurrence of Euplatypus parallelus, Euplatypus sp. (col.: Euplatypodidae) and Xyleborus affinis (col.: Scolytidae) in Pinus sp. in Ribas do Rio Pardo, Mato Grosso do Sul, Brazil

Wood borer species of the families Euplatypodidae and Scolytidae were observed attacking trees of Pinus sp. in the Municipality of Ribas do Rio Pardo, state of Mato Grosso do Sul, Brazil, in March 2000. This plantation had been previously burned in an accidental fire in January 2000, causing the trees to become partially or totally unhealthy, rendering them more susceptible to attack of these pests. Galleries of these wood borers were opened with a chisel to observe parameters such as their direction and form of these galleries. Species observed as wood borers of Pinus sp. were Euplatypus parallelus, Euplatypus sp. (Coleoptera: Euplatypodidae) and Xyleborus affinis (Coleoptera: Scolytidae).

Avaliação do potencial de regeneração de raízes de mudas de Pinus taeda L., produzidas em diferentes tipos de recipientes, e o seu desempenho no campo

Avaliou-se a qualidade de mudas de Pinus taeda com base no estudo do potencial de regeneração de raízes (P.R.R.), visando alcançar altas taxas de sobrevivência e crescimento inicial após o plantio. No viveiro, foram empregados cinco tratamentos: a) blocos prensados com 10 cm; b) blocos prensados com 7 cm; c) raiz nua; d) tubetes D48 (menor densidade); e) tubetes D96 (maior densidade). No laboratório avaliou-se o P.R.R. em aquários e caixas, por meio da determinação dos seguintes parâmetros: a) número total de raízes regeneradas em aquários; b) número total de raízes regeneradas maiores que 1 cm, em aquários; e c) comprimento total de raízes regeneradas em aquários e caixas (cm). No campo, foram avaliados a sobrevivência e o crescimento inicial através das medições de altura da parte aérea e do diâmetro do caule ao nível do solo. O P.R.R. foi considerado um parâmetro fisiológico confiável na determinação da qualidade de mudas de Pinus taeda e na previsão de seu desempenho no campo. O comprimento total e o número de raízes novas maiores que 1 cm apresentaram correlações significativas com o desempenho das mudas no campo. As mudas de Pinus taeda de melhor padrão de qualidade, com altos valores de P.R.R. e melhor desempenho no campo 24 meses após o plantio, foram produzidas em blocos prensados com 10 cm. As médias mais baixas, para os parâmetros avaliados em laboratório e no campo, foram verificadas em mudas produzidas em tubetes.

Eficiência de nova formulação do herbicida oxyfluorfen no controle de plantas daninhas em área de Pinus caribea Morelet var. hondurensis Barr. et Golf

Foi realizado um experimento para avaliar a seletividade e a eficiência do herbicida oxyfluorfen5 formulado a 480 e 240 g/l, em área com mudas de Pinus caribea Morelet var. hondurensis Barr. et Golf. recém-transplantadas (aplicação em pré-emergência das plantas daninhas) e com 12 dias após o transplante (aplicação em pós-emergência inicial das plantas daninhas). O ensaio foi instalado no município de Paulínia, Estado de São Paulo, em um Latossolo Vermelho-Escuro, eutrófico, no ano agrícola 1999/2000. Foi adotado o delineamento em parcelas subsubdivididas no tempo, tendo como tratamento principal, disposto em blocos ao acaso com quatro repetições, o herbicida oxyfluorfen formulado a 480 g/l de ingrediente ativo (i.a.), nas doses de 1,0, 1,5 e 2,0 l/ha, e a 240 g/l (i.a.), nas doses de 2,0, 3,0 e 4,0 l/ha. Como tratamento secundário (subparcelas) considerou-se o modo de aplicação do produto (pré ou pós-emergência das plantas daninhas) e como sub-subparcelas, as diferentes épocas de avaliação da eficácia de controle. As mudas foram plantadas no espaçamento de 0,5 x 0,5 m e os tratamentos foram aplicados por meio de um pulverizador costal pressurizado a CO2, a uma pressão de 2,45 kg/cm², utilizando-se um volume de calda igual a 200 l/ha. Os resultados mostraram que o herbicida oxyfluorfen formulado a 480 g/l e 240 g/l mostrou-se eficiente no controle de Brachiaria decumbens, Panicum maximum, Ipomoea grandifolia e Sida rhombifolia em diferentes épocas de avaliação, tanto quando foi aplicado em pré como em pós-emergência, sem ocasionar danos às plantas de Pinus caribea var. hondurensis.

Modelo para prognose do crescimento e da produção e análise econômica de regimes de manejo para Pinus taeda L.

Os objetivos deste estudo foram desenvolver um sistema para prognose do crescimento e da produção de Pinus taeda L. para simular e avaliar economicamente diversos regimes de manejo, visando produzir madeira livre de nós (clearwood) e madeira para múltiplos usos; e analisar a lucratividade dos regimes de manejo em diversas condições de sítio, espaçamento, taxas de desconto e preço da madeira, considerando plantios realizados em terras da própria empresa e em terras arrendadas. O modelo desenvolvido baseia-se no conceito de compatibilidade em área basal entre o modelo para o povoamento e o modelo por classe diamétrica. Utiliza-se a distribuição Weibull, que em conjunto com os atributos do povoamento permite fazer a prognose para diferentes estratos e idades desejadas. Aplica-se então o simulador de desbaste para obter a floresta remanescente desejada. A partir desta faz-se nova prognose até a idade desejada, e novamente aplica-se o simulador de desbaste. Este procedimento é repetido até o corte final, utilizando-se para tal do software SPPpinus - Sistema de Prognose da Produção para Pinus sp. Na análise econômica foram testados dois cenários, com diversos números, épocas e intensidade de desbaste, a partir de diferentes densidades iniciais de plantio, considerando vários níveis de produtividade. Foi realizada uma análise de sensibilidade da lucratividade dos regimes de manejo gerados, considerando três taxas de desconto, dois níveis de preço da madeira e as opções de plantar Pinus sp. em terras arrendadas e em terra da própria empresa, viabilizada através da integração do SSPpinus com o software de análise de investimento Invest. Concluiu-se que o modelo de crescimento e produção desenvolvido não apresentou tendenciosidade nas estimativas, sendo, portanto, um sistema preciso; os regimes de manejo com a realização de um desbaste pré-comercial seguido de dois desbastes comerciais e desrama devem ser adotados; arrendar terras para plantar Pinus taeda é uma opção lucrativa, contudo, para o estudo em questão, o plantio de Pinus taeda em terras próprias é mais lucrativo que o plantio em terras arrendadas; a densidade inicial de plantio ideal é de 833 árvores/ha, podendo-se também adotar 1.111 árvores/ha como alternativa; e a lucratividade dos regimes de manejo aumenta bastante quando se considera a elevação do preço da madeira, devido à melhoria de sua qualidade promovida pela desrama das árvores.

Propriedades de resistência e rigidez da madeira juvenil e adulta de Pinus taeda L.

O objetivo do presente trabalho foi o estudo da variabilidade das propriedades de resistência e rigidez à flexão estática e à densidade aparente (12%) entre a madeira juvenil e adulta de Pinus taeda L., de 37 anos de idade, procedente do Horto Florestal de Manduri, Estado de São Paulo. Na primeira parte do trabalho foram determinadas a região de madeira juvenil, a região de transição e a região de madeira adulta, por meio de estudos anatômicos (comprimento dos traqueídes axiais), segundo as recomendações das normas ABNT e IAWA. Os resultados mostraram que a região de madeira juvenil dessa espécie ocorre aproximadamente até o 18º anel de crescimento. Na segunda parte do trabalho foram analisados a resistência (módulo de ruptura - MOR) à flexão, o módulo de elasticidade (MOE) nessa mesma solicitação e a densidade aparente (12%) para as madeiras juvenil e adulta. Os resultados mostraram que o MOE e o MOR da madeira juvenil foram menores e mais variáveis que aqueles obtidos para madeira adulta. A densidade apresentou a mesma tendência observada nas propriedades avaliadas no ensaio de flexão estática.

Avaliação de algumas propriedades da madeira de Eucalyptus grandis, Eucalyptus saligna e Pinus elliottii

O objetivo deste trabalho foi determinar o rendimento em madeira serrada, bem como a massa específica, contração volumétrica, resistência à flexão estática, resistência à compressão paralela, qualidade da linha de cola e trabalhabilidade das madeiras de Eucalyptus grandis, Eucalyptus saligna e Pinus elliottii. Foram colhidas três árvores de cada uma destas espécies, com idades aproximadas de 50, 40 e 40 anos, respectivamente. De cada árvore foram retiradas três toras, sendo uma na base, uma no meio e uma no topo do fuste. Foram analisadas as variações em algumas propriedades, no sentido medula-casca e no sentido longitudinal. Os resultados mostraram que todas as propriedades físicas e mecânicas variaram dentro da árvore nos sentidos radial e longitudinal. A densidade básica e as resistências à flexão e à compressão aumentaram na direção medula-casca, enquanto a contração volumétrica diminuiu. Portanto, para obtenção de madeiras mais densas, mais estáveis e com maior resistência à flexão e à compressão, é necessária a colheita de árvores mais velhas. Observou-se ainda que as toras da porção média do fuste, de modo geral, apresentaram menores valores para todas as propriedades determinadas do que as da base e do topo. A resistência da linha de cola e a porcentagem de falha na madeira para madeira juvenil e adulta apresentaram pouca diferença em todas as posições no fuste. No ensaio de confecção de espiga e furação para espiga, todas as espécies apresentaram resultados satisfatórios, sem ocorrência de defeitos.