aplicación de genética geo-espacial para identificar áreas

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Aplicación de Genética Geo-espacial para identificar áreas prioritarias de

conservación para el manatí Antillano (Trichechus manatus manatus) y el

manatí Amazónico (Trichechus inunguis) en Colombia.

Sebastián Tirado Díaz

Asesora: Susana Josefina Caballero Gaitán

Resumen

Las poblaciones de manatí Antillano (Trichechus manatus manatus) y manatí Amazónico

(Trichechus inunguis) se encuentran actualmente consideradas como vulnerables, con

respecto a sus estado de conservación, por varias entidades involucradas en conservación

ambiental. Estas especies presentan características ecológicas y ubicaciones geográficas

similares, por lo que estudiarlas en conjunto puede traer hallazgos interesantes.

Actualmente, la asociación de herramientas de análisis genético y biogeográfico ha

permitido dar establecer relaciones con respecto a sobre el flujo genético en población, así

como la diversidad genética temporal y espacialmente. De esta manera el presente proyecto

buscó establecer dichas relaciones teniendo en cuenta información geográfica y genética

recopilada previamente para poblaciones de estas dos especies en Colombia. Lo resultados

presentan posibles evidencias geoespaciales para la existencia de flujo genético a través de

zonas geográficas extensas en el caso del manatí Antillano. Estos resultados no solo son

importantes en términos de conservación de estos individuos, ya que también resultan

fundamentales para la preservación de los cauces naturales en la región.

Palabras clave: flujo genético, poblaciones, barreras geográficas, análisis espacial.

Abstract

The populations of Antillean manatees (Trichechus manatus manatus) and Amazonian

manatees (Trichechus inunguis) are currently considered vulnerable by several entities

involved in environmental conservation, due to their conservation status. These species

have similar ecological characteristics and geographical locations, so studying them

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together can bring interesting findings. Currently, the association of genetic and

biogeographical analysis tools has allowed establishing relationships associated to the

genetic flow in population, as well as temporal and spatial genetic diversity. The present

project sought to establish such relationships taking into account geographic and genetic

information previously collected for populations of these two species in Colombia. The

results present possible geospatial evidence for the existence of genetic flow through

extensive geographic zones in the case of the Antillean manatee. These results are not only

important in terms of conservation of these individuals, as they are also vital for the

preservation of the natural channels in the region.

Key words: Genetic flow, populations, geographical barriers, spatial analysis.

Introducción

El manatí Antillano, Trichechus manatus manatus, es considerado como un mamífero de

tamaño grande, asociado a sistemas dulceacuícolas. Suele encontrarse en ambientes

lagunares en donde se alimenta y genera un espacio de refugio. Por estos motivos se conoce

como una especie sensible a los cambios ambientales de su ecosistema, siendo así indicador

de la salud del ecosistema. Existen reportes que indican que estos mamíferos tienen un

periodo diario de alimentación de entre 6 y 8 horas, pese a desconocerse la cantidad de

alimento requerida en estado silvestre (en cautiverio deben consumir por lo menos el 6% de

su peso) (Heinsohn, 1976) (Bertram & Bertram, 1964) (Hartman, 1979).

Estos animales se caracterizan por tener una dieta herbívora estricta, entre las que se

incluyen especies de plantas de agua dulce, salobre y salada. Suelen considerarse como

herbívoros generalistas y oportunistas, consumiendo plantas emergentes, flotantes y

sumergidas. Algunos individuos incluso se alimentan en las riberas, manteniendo una

porción de su cuerpo fuera del agua (Hartman, 1979).

Esta especie se considera en peligro de extinción por parte la Convención sobre el

Comercio Internacional de Especies Amenazadas de Fauna y Flora Silvestres (CITES),

además de entrar en la categoría vulnerable frente a la Unión Internacional para la

Conservación de la Naturaleza (UICN) (Deutch et. al., 2008). Los manatís se ven afectados

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por factores biológicos y ecológicos propios de su entorno, así como por las presiones

ejercidas por poblaciones humanas, siendo estos parámetros determinantes para su

abundancia y distribución (Colmenero-Rolon, 2005).

Por otra parte, el manatí Amazónico -Trichechus inunguis- es una especie encontrada en

Colombia, Ecuador, Perú y Brazil, en la cuenca amazónica, siendo endémica de esta región

(Domning, 1981) (Best, 1984) (Timm et al., 1986). Se conoce que suelen tardar 11 meses

en gestación, dando a luz a una sola cría, con un periodo entre crías usualmente mayor a 3

años (do Nascimento et al., 2002).

Esta especie de manatí es conocida como en sirénido más pequeño, así como el único que

es exclusivamente dulceacuícola. Su imposibilidad de recudir su pérdida de calor limita su

distribución a aguas tropicales, razón por la que se encuentra distribuido en la cuenca

amazónica, principalmente en aguas tranquilas y lagunas. Se caracterizan por su coloración

oscura (gris a negra) y la ausencia de uñas en sus aletas, a diferencia de otros manatíes.

Además de esto son conocidos por su baja capacidad de retención de oxígeno, lo que limita

sus periodos de inmersión (Weber Rosas, 1994).

Esta especie además ha sido comercialmente explotada desde 1542 aproximadamente,

principalmente por su piel y su carne. Esta alta tasa de explotación, en asociación con la

baja tasa de reproducción ha llevado a una reducción considerable de la población. Incluso

pese a estar protegida legalmente por varios países involucrados con la cuenca del

amazonas, el cumplimiento y severidad de las leyes es mínimo, por lo que la cacería aun no

cesa (Martins et al., 2005).

Por estos motivos esta especie se encuentra categorizada como vulnerable por la UICN,

enfrentando además amenazas asociadas a cacería ilegal, captura de individuos vivos para

exhibición en cautiverio de manera particular, además de los procesos acelerados de

contaminación y degradación de su ecosistema (Hacon et al., 2008; Reeves et al., 1996;

Soto, 2007).

Hasta el momento las estimaciones poblacionales no han sido exitosas, a causa de la

dificultad de realizar estos estudios (principalmente porque estos individuos respiran

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exponiendo muy poco su cuerpo, además de mantenerse en hábitats extensos de aguas

turbias). Se sabe que sus poblaciones probablemente estén enfrentando drásticas

disminuciones, como en el caso de Puerto Nariño, Colombia, donde pescadores de la zona

han indicado que los avistamientos han sido menos, comparado con años anteriores.

Además de esto, algunas percepciones por parte de la población en general resultan

preocupantes, como en el caso de la Reserva de Desarrollo Sostenible Amanã, Brasil, en

donde 62% de los cazadores considera que las poblaciones de estos animales han

disminuido, pero en su totalidad, los cazadores opinan que esta especie no se puede

extinguir (Calvimontes, 2009).

Ahora bien, la genética geoespacial ha sido entendida como un área de investigación capaz

de combinar información asociada a ecología del paisaje, así como de sistemas de

información geográfica, con datos referentes a genética de poblaciones, con técnicas

geoespaciales y genómicas avanzadas. Esto permite cuantificar los efectos de las posibles

configuraciones del paisaje, así como de otros impactos ambientales, sobre el flujo genético

en población, así como la diversidad genética temporal y espacialmente (Grgicak-Mannion

& Keyghobadi, 2012). El presente trabajo buscará entonces emplear estas metodologías

para realizar un análisis de datos genéticos del manatí Antillano y del manatí Amazónico,

para determinar posibles interacciones entre poblaciones y si estas responden a patrones

geográficos.

De esta manera, el presente estudio buscó generar y actualizar una base de datos de

información genética de manatíes en poblaciones colombianas y peruanas para llevar a

cabo un análisis empleando sistemas de información geográfica. Del mismo modo, se

esperó desarrollar análisis sobre las posibles relaciones biogeográficas entre las poblaciones

peruanas y colombianas de manatíes de río, sus posibles conexiones y/o barreras

geográficas. Esto con el fin de determinar posibilidades de flujo genético a partir de

información obtenida de sexaje, puntos de colecta, análisis geográficos y ADN

mitocondrial.

Materiales y Métodos

Revisión de literatura

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Se realizó una revisión bibliográfica extensa y específica sobre los temas asociados al

presente estudio, principalmente asociados al estado actual de las poblaciones de manatíes

Amazónico y Antillano. De igual manera se buscó información sobre el estado del arte de

estudios biogeográficos y de la importancia de la conservación no solo de los individuos

sino del ecosistema en el que habitan y los corredores ecológicos que emplean para su

desplazamiento.

Obtención de datos

Por otra parte se obtuvieron datos asociados a las investigaciones de Satizábal y Caballero

(2012), con algunos datos más recientes para generar una base de datos de información,

para las dos especies de manatí de interés, con respecto a sexaje, ADN mitocondrial,

haplotipos, microsatélites, y puntos de colecta. Estos datos fueron tratados y montados en

una base de datos capaz de analizar empleando la herramienta de información geográfica

ArcGIS/ArcMap

Análisis geoespacial

Previó al estudio realizado, con las muestras obtenidas de manatíes se siguió una

metodología de análisis similar a la empleada por Satizábal et al., 2012. Una vez los datos

estuvieron procesados y curados, se procedió a realizar la base de datos de información

geográfica (puntos de colecta) y su respectiva información genética. Dicha información se

estudió en la plataforma de ArcMap, para determinar geoespacialmente como se establecen

relaciones genéticas en las poblaciones de Trichechus manatus manatus y Trichechus

inunguis.

Interpretación de resultados

Con la bibliografía asociada al proyecto y el resultado gráfico (mapa) se buscó establecer

relaciones entre poblaciones de manatís presentes en Colombia y en Perú, determinar de

qué manera se lleva a cabo el flujo genético en los sistemas ribereños de estas zonas,

teniendo en cuenta las condiciones ambientales y geográficas, así como la información

genética.

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Resultados

Se analizaron un total de 50 muestras de Trichechus manatus manatus y 6 muestras de

Trichechus inunguis, pertenecientes a nueve ubicaciones presentes en ríos en Colombia: en

el río Sinú (n=12), en el río San Jorge (n=10), en la cuenca baja del río Magdalena (n=12),

en la cuenca media del río Magdalena (n=9), en el río Meta (n=2), en el río Orinoco (n=3),

en el río Amazonas (n=5), y en el río Frío (n=2).

Se obtuvo entonces, de los 56 datos analizados, información pertinente con respecto a la

especie Trichechus manatus manatus, encontrando información nula para el Trichechus

inunguis. Esto principalmente debido a la ausencia de un número de datos capaz de dar

información representativa de la población analizada. Ahora bien, esta información se

categorizó inicialmente en grupos geográficos. Sin embargo, no se emplearon 9 categorías,

sino 6 exclusivamente, tras excluir las muestras del manatí Amazónico y agrupar muestras

en puntos de colecta muy cercanos. Los resultados geográficos se presentan a continuación,

en las Figuras 1 a 6.

Figura 1. Categorización de los individuos analizados en grupos asociados genéticamente con respecto al territorio

nacional de Colombia, indicando además los cuerpos de agua principales asociados, siendo estos los posibles corredores

del flujo genético evidenciado. Población genéticamente agrupada con individuos en el río Sinú.

Se puede observar, en la Figura 1, que para la población agrupada genéticamente para el río

Sinú, a nivel geográfico, no hay resultados extraños, por lo que se concluye que el flujo

genético en este caso ocurre de manera esperada, entre la misma población

geográficamente establecida.

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del flujo genético evidenciado. Población genéticamente agrupada con individuos en ríos Magdalena y San Jorge.

La Figura 2 indica que para la población agrupada genéticamente entre el río Magdalena y

el rio San Jorge, a nivel geográfico, tampoco se presentar resultados fuera de lo esperado,

mostrando flujo genético entre la misma población geográficamente establecida.



del flujo genético evidenciado. Población genéticamente agrupada con individuos en los ríos Sinú, San Jorge, Magdalena,

Orinoco y Meta.

Para el caso de la Figura 3, agrupando individuos que resultan presentes en los ríos Sinú,

San Jorge, Meta, Orinoco y Magdalena, hay resultados esperados y ligeramente

interesantes. Si bien la mayoría de los datos obtenidos están geográficamente relacionados,

mostrando que el flujo genético en este caso ocurre entre la misma población

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geográficamente establecida, existen algunos con una distancia geográfica mucho más

larga, indicando un flujo genético a través de corredores geográficos de largas distancias.



del flujo genético evidenciado. Población genéticamente agrupada con individuos en el río Magdalena.

Como lo indica la Figura 4, se observa que para la población agrupada genéticamente para

el río Magdalena, a nivel geográfico, no hay resultados extraños, indicando que el flujo

genético ocurre entre la misma población geográficamente establecida.



del flujo genético evidenciado. Población genéticamente agrupada con individuos en los ríos San Jorge y Meta.

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Ahora bien, la Figura 5 presenta un comportamiento extraño, ya que para una población

genéticamente establecida los puntos geográficos censados son considerablemente distantes

entre ellos, encontrándose en el río Meta y en el río San Jorge.



del flujo genético evidenciado. Población genéticamente agrupada con individuos en los ríos Magdalena y Orinoco.

De igual manera ocurre para el 6to grupo poblacional genéticamente agrupado, en donde

las distancias van del río Magdalena al río Orinoco.

Discusión

De acuerdo a la información obtenida, tanto de la distribución genética de los datos, como

su posterior ubicación geográfica, se puede enunciar que la población geográfica del río

Sinú coincide con la información genética que implica flujo dentro de esta misma zona, por

lo que el flujo genético de esta población se encuentra ligeramente restringido a esta

ubicación. Sin embargo, también se flujo genético entre la población asociada a las cuencas

del río Magdalena y esta población (Sinú).

Del mismo modo, resultó evidente como entre las poblaciones del río San Jorge y

Magdalena existe flujo genético. Ahora bien, de acuerdo a lo establecido en las Figuras 1 a

6, presentadas previamente, la mayor cantidad de datos relacionados corresponde a un flujo

fuerte establecido entre los ríos Sinú, San Jorge, Magdalena, Orinoco y Meta.

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Las relaciones con mayor distancia entre ellas, que indican un recorrido geográfico amplio

entre los individuos implicados se presentó, por un lado, en los ríos Magdalena y Orinoco;

y por otro lado en los ríos San Jorge y Meta. Sin embargo es necesario destacar que estas

relaciones se presentan entre pocos individuos (3 en el primer caso y 2 en el segundo).

Teniendo en cuenta entonces la información obtenida, y generando un análisis espacial que

permitió determinar las rutas migratorias por las cuales se podría dar el flujo genético

evidenciado, se encontró que la costa caribe Colombiana (entre el río Sinú y el río

Magdalena) es muy probablemente una ruta de migración y flujo genético entre las

unidades descritas.

Ahora bien, es importante resaltar que las relaciones establecidas ocurren exclusivamente

entre individuos del manatí Antillano. Es posible que para el manatí Amazónico exista una

agrupación similar con base en los resultados genéticos, sin embargo la evidencia es baja y

dado el tamaño poblacional (n) pequeño no se puede confirmar.

De esta manera, con la información obtenida se logró identificar posible evidencia de flujo

genético a través de zonas geográficas extensas, comprobando la importancia de los cauces

naturales y su preservación. Se identificaron 6 grupos genéticos y todos se establecieron

para el manatí antillano. Es fundamental entonces considerar, dentro de los procesos

asociados a la generación de estrategias de conservación, el movimiento de las poblaciones

de interés, para no limitar así las posibilidades de ampliar el pool genético, especialmente

en poblaciones tan vulnerables como las estudiadas en este proyecto.

Por otra parte, no se identificó patrón alguno entre los datos asociados al manatí

amazónico, probablemente debido a la diferencia en la cantidad de muestras (50 a 5). Es

posible que estos patrones se vean si el tamaño muestral es aumentado. Por este motivo es

importante generar campañas de investigación de manera eficiente, tanto de una perspectiva

política y legal, como desde el punto de vista académico, que permitan desarrollar estudios

grandes con un trasfondo importante.

Por este motivo se considera importante, para establecer adecuadamente estos flujos

genéticos, generar censos periódicos de poblaciones de manatíes, así como la identificación

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de los individuos, por lo que se exhorta a continuar los esfuerzos encaminados a alcanzar

estos objetivos.

Es necesario considerar la importancia de esta especie de mamíferos acuáticos, no solo

dentro de los marcos de diversidad, sino por los servicios ecosistemicos que ejerce,

principalmente en su ciclo de alimentación. De igual forma resulta vital considerar las rutas

de flujo genético y migraciones entre las poblaciones de manatíes, tanto confirmadas como

potenciales, promoviendo así la conservación de estos individuos. Ahora bien, ampliar este

tipo de estudios con mayor cantidad de muestras y que no solo incluyan el territorio

nacional es vital para determinar adecuadamente las rutas de flujo mencionadas y garantizar

su preservación. Se exhorta además a generar metodologías que permitan realizar censos

poblacionales efectivos y de manera más periódica.

Agradecimientos

Agradezco cordialmente la colaboración de Camila Giral y Paula Satizábal por contribuir

con la información genética y geográfica requerida para el estudio. De manera especial

agradezco la colaboración y el ánimo recibido por la profesora Susana Caballero, en la

dirección de esta tesis, así como a Federico Riet por su contribución respecto a cada duda

grande o pequeña que le presente. A todo el equipo que conforma el laboratorio de

Ecología Molecular de Vertebrados Acuáticos, LEMVA de la Universidad de los Andes

durante el desarrollo de este trabajo. A mi madre y toda mi familia, amigos y la gente

maravillosa que se ha cruzado en el camino conmigo; gracias infinitas por su apoyo

incondicional.

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