Variación geográfica y determinantes de la distribución del delfín chileno, Cephalorhynchus eutropia (Gray, 1846): Aproximación morfológica y molecular
cephalorhynchus eutropia
Pérez-Álvarez, M. J
https://repositorio.uchile.cl/handle/2250/192116
El estudio de la variación geográfica de rasgos de organismos ha sido de particular interés en los campos de la ecología y la evolución, en parte debido a su relevancia en el proceso de divergencia adaptativa dentro de las especies. Esta variación es paradójica en especies con una alta capacidad de movilidad, en ambientes aparentemente homogéneos como los marinos, donde las barreras geográficas son menos evidentes que en ambientes terrestres. Además, las variaciones climáticas asociadas a los ciclos glaciares han influenciado las variaciones geográficas, los patrones biogeográficos y la distribución actual de muchas especies, especialmente en regiones polares y templadas frías.
El delfín chileno, Cephalorhynchus eutropia, habita dos áreas costeras diferentes: una zona norte con costas expuestas, bahías y estuarios desde Valparaíso (33°02'S) hasta Chiloé (42°00'S), y una zona sur con una costa interior altamente fragmentada, canales y fiordos entre Chiloé e Isla Navarino (55°00'S), que ha sido repetidamente afectada por períodos glaciares. Utilizando análisis molecular (secuenciación del bucle Dloop del ADN mitocondrial y genotipado de microsatélites) y morfometría craneal, este estudio reporta la variación geográfica latitudinal, la estructura poblacional y la diversidad genética del delfín chileno. También analiza la contribución de los ciclos glaciares, especialmente el Último Máximo Glacial (LGM), en los patrones de distribución, estructura poblacional y diversidad genética de la especie, proponiendo un escenario demográfico-histórico.
Se identificaron dos unidades genéticas poblacionales para la especie (NZ y SZ). La diferenciación genética entre estas dos poblaciones fue alta y significativa tanto para los microsatélites como para el ADN mitocondrial, indicando poco o ningún flujo génico actual. El mismo patrón de diferenciación (NZ y SZ) se obtuvo en base a medidas craneométricas, diferenciadas significativamente por variables funcionales relacionadas con el ancho parietal, longitud del rostro, altura de la cresta supraoccipital, ancho premaxilar y fosas ventrales. Esta variación geográfica puede deberse a la especialización trófica y al desarrollo del proceso de ecolocalización debido a la adaptación a diferentes ambientes.
Además, se encontró una relación positiva entre medidas de tamaño corporal y áreas de alta productividad a lo largo de la costa chilena (Hipótesis de Productividad de Rosenweig). Considerando una escala geográfica más restringida, se encontró diferenciación genética intra-poblacional (entre localidades de NZ y SZ), consistente con la variación craneométrica geográfica por localidades y también con los resultados preliminares del enfoque dietético (isótopos estables), sugiriendo que no existe una superposición trófica entre localidades.
Estos resultados son consistentes con el comportamiento filopátrico y los movimientos geográficos reducidos descritos para este género. Finalmente, la señal genética del ADN mitocondrial muestra valores más bajos tanto de diversidad de haplotipos como nucleotídica para la SZ. Esto, junto con la genealogía de haplotipos y la distribución de desajuste, sugiere una expansión poblacional reciente para esta área (11,000-16,000 años). Esta información es consistente con la datación de los ciclos glaciares reportados para estas latitudes, particularmente durante el LGM.
Se propone que la distribución actual del delfín chileno se ajusta al modelo biogeográfico de Expansión-Contracción, y que las poblaciones del sur se originaron a partir de las poblaciones del norte después del retroceso de la cobertura de hielo, probablemente como un proceso de recolonización postglacial caracterizado por efectos fundadores y crecimiento poblacional. Esta investigación es una contribución importante al estudio de la variación geográfica y la biogeografía histórica de los mamíferos marinos en el hemisferio sur, y en particular para la única especie endémica de cetáceos de Chile. Se destaca también la importancia y utilidad de un estudio integrador (molecular, morfométrico y ecología trófica)
The study of the geographic variation of organism traits has been of particular interest in the fields of ecology and evolution, partly because of its relevance in the adaptive divergence process within species. This variation is paradoxical in species with a high mobile capacity, within apparently homogeneous environments such as marine environments where geographic barriers are less evident than in terrestrial environments. Additionally, climatic variations associated with glacial cycles have influenced geographic variations, biogeographic patterns and current distribution of many species, particularly in polar and cold temperate regions. The Chilean dolphin, Cephalorhynchus eutropia, inhabit two different coastal areas: a northern area with exposed coastlines, bays and estuaries from Valparaiso (33002'S) to Chiloe (42000'S; NZ) and a southern area with highly fragmented inshore coastline, channels and fjords between Chiloe and Navarino Island (55°00'S; SZ), which has been affected repetitively by glacial periods. Using molecular analysis (mtDNA Dloop sequencing and microsatellite genotyping) and cranial morphometry, this study reports latitudinal geographic variation, population structure and genetic diversity of Chilean dolphin. It also analyzes the contribution of glacial cycles, particularly the Last Glacial Maximum (LGM) on the distribution patterns, population structure and genetic diversity of the species proposing a demographic-historical scenario. Two genetic population units for the species (NZ and SZ) were identified. Genetic differentiation between these two populations was high and significant for both microsatellite and mtDNA, indicating little or no current gene flow. The same differentiation pattern (NZ and SZ) was obtained based on craniometric measures, significantly differentiated by functional variables related to the parietal width, rostrum length, supraoccipital crest height, premaxillary width and ventral fosses. That geographic variation may result from trophic specialization and echolocation process development due to adaptation to different environments. Additionally, a positive relationship between proxies of body size measures and areas of high productivity along the Chilean coast (Rosenweig Productivity Hypothesis) was found. Considering a more restricted geographic scale, intra-population genetic differentiation was found (between NZ localities and SZ localities), this is consistent with the craneometric geographic variation by localities and also with the preliminary results of the dietary approach (stable isotopes), suggesting that a trophic overlap between localities does not exist. These results are consistent with the philopatric behavior and the reduced geographical movements described for this genus. Finally, the genetic signal from mtDNA Dloop shows lower values of both haplotype and nucleotide diversity for the SZ. This together with the haplotype genealogy and mismatch distribution suggests a recent population expansion for this area (11000-16000 years). This information is consistent with the dating of glacial cycles reported for these latitudes, particularly during the LGM. It is proposed that the current distribution of Chilean dolphin fits the Expansion-Contraction biogeographic model, and the southern population were originated from the northern populations after the retreat of ice cover, probably as a postglacial recolonization process, characterized by founder effects and populations growth. This research is an important contribution to the study of geographical variation and historical biogeography of marine mammals in the southern hemisphere, and in particular for the only endemic cetacean species of Chile. The importance and usefulness of an integrative study (molecular, morphometric and trophic ecology) is also highlighted.
