7 escala
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Escala, padrões e processos
Pós-Graduação em Ecologia de EcotonosUFT
Fernando M. Pelicice
Como identificar e explicar o fenômeno ecológico?
Padrões“eventos que repetem, entidades recorrente, relações replicadas, ou trajetórias uniformes ou erráticas observadas no tempo ou no espaço”
Processos“um conjunto de fenômenos no qual eventos seguem subseqüentemente no tempo e espaço. Eles podem estar causalmente conectados ou não.”
Fenômeno“Qualquer evento observável, entidades, ou relações de interesse ao ecólogo.”
Picket et al. (1994)
Processos
Fenômenos
Padrões
Natureza & Percepção
Percepção
Espaço e tempo
Processos ecológicos
● Eventos que produzem fenômenos, estrutura e padrões
● Causas e mecanismos
● Evocados para explicar padrões
FENÔMENOS E PADRÕES
ECOLÓGICOS
EspeciaçãoDispersão
Competição
EutrofizaçãoDistúrbio
Estocasticidade
Produção primária
Qualidade hábitat
Forças locais
Forças regionais
ESPAÇO
Presente Passado
TEMPO
COMUNIDADE ECOLÓGICA
Processos
Locais
Interações bióticas
Meio físico-químico
Distúrbios
Regionais
Dispersão
Clima
Geomorfologia
Distúrbios
(ESPAÇO)
Hoeinghaus et al (2007)
Processos
Presente
Interações bióticas
Meio físico-químico
Invasão
Passado
Histórico das forças
História biogeográfica
Especiação
(TEMPO)
Clima
Harrison et al (2006)
Local/presente
Regional/presente
Processos
Passado
Forças locais
Forças regionais
ESPAÇO
Presente Passado
TEMPO
COMUNIDADE ECOLÓGICA
Determinismo local
• Forças locais determinantes
• Forças atuando no presente
• Comunidades com elevado grau de determinismo
Chase (2003)
Luiz et al. (2004)
Pelicice et al. (2010)
Bini & Thomaz (2005)
Chase (2003)
História de invasão?
Chase (2003 - modificado)
História do ambiente?
Environ
ment1
Environment 1
Environment 1
Chase (2003 - modificado)
História do ambiente?
ABC
ABC
ABC
Forças locais
Forças regionais
ESPAÇO
Presente Passado
TEMPO
COMUNIDADE ECOLÓGICA
Escala espaço-temporal
Escala Escala
Regional - presente
Regional - passado
Local - presente
Local - passado
Regional - presente
Regional - passado
Luiz et al (2004)
Luiz et al (2004)
Hoeinghaus et al (2007)
Hoeinghaus et al (2007)
Moerke & Lamberti (2006)
Moerke & Lamberti (2006)
Rajaniemi (2006)
Vegetação em dunas - Israel (Mediterrâneo)
Cornnell & Lawton (1992)
Enriquecimento regional
Saturação local
7 9
95
13 15
1012
25 27
2823
17 19
2022
0
5
10
15
20
25
30
0 10 20 30 40
SR Regional
SR
Lo
ca
l
10 17
25 35
7 9
95
13 11
1012
15 14
1413
14 15
1213
10 17
25 35
0
5
10
15
20
25
30
0 10 20 30 40
SR Regional
SR
Lo
ca
l
Cornnell (1985)
Caley & Schluter (1997)
Caley & Schluter (1997)
Griffiths (1997)
Huston (1999)
Huston (1999)
Limitação ambiental
Exclusão competitiva
Booth & Swanton (2002)
Ejrnaes et al. (2006)
Main effects: Composição
Oberdorff et al. (1997)
Tedesco et al. (2005)
Harrison et al. (2007)
Willis & Whittaker (1997)
“Portanto, variáveis que melhor explicam a riqueza de espécies numa escala espacial local ou numa escala temporal recente podem não ser as mesmas que explicam a riqueza em escalas espaciais regionais ou escalas temporais mais longas.”
Willis & Whittaker (1997)
Harrison et al. (2008)
Harrison et al. (2006)
Processos locais
Processos regionais
Padrões na comunidade
Escala espacial
Percepção e padrões
Problema da escala?
Padrões“eventos que repetem, entidades recorrente, relações replicadas, ou trajetórias uniformes ou erráticas observadas no tempo ou no espaço”
Picket et al. (1994)
Identificando padrões
• Ordem, estrutura e relações
• Dependem da escala (tempo/espaço)
• Dependem da percepção humana
MacArthur (1960)
McGill (2006)
Dewdney (2003)
Gaston (2000)
Gaston (2000)
Soininen et al. (2007)
ISAAC NEWTON(1642 – 1727)
TEMPO & ESPAÇO
Absoluto
Relativo
Dependência com a escala
● Padrões dependem de atributos da escala
●Mesmas relações com tendências opostas
● Razão para confusão
Produtividade
Diversi-dade
?
Local 1 Local 2
Local 3
Moore & Keddy (1989)
Escala de site
withinvegetation
Escala de região
betweenvegetation
Waide et al. (1999)
Waide et al. (1999)
Chase & Leibold (2002)
Diversidade
Invasão
?
Resistência biótica
Aceitação biológica
Shea & Chesson (2002)
Escala de site
Escala local (350 cm2)
Levine (2000)
Stohlgren et al. (2006)
Knight & Reich (2005)
Escala de mancha (1m2)
Escala de paisagem (1ha)
Stohlgreen et al. (2008)
Invasão de plantas
Área
Diversi-dade
?
Inglaterra
Localidade (Broken Hill)
Rosenzweig (1995)
Crawley & Harral (2001)
Tempo
Diversi-dade
?
Knoll (1986)
Rosenzweig (1995)
50 M.a.
400 M.a.
22 anos
1 ano
Outros padrões...
anos
Composição
séculos
Composição
Não-equilíbrio?
Equilíbrio?
0
300
600
900
1200
1500
1800
a1 a10 a19 a28 a37
Anos
Co
mp
os
içã
o
0
10
20
30
40
50
60
a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7 a8 a9 a10
Anos
Co
mp
os
içã
o
Mcgarvey & Ward (2008)
Sale & Douglas (1984)
Bellwood & Hughes (2001)
Escala de mancha
Escala continental
Caley & Schluter (1997)
1
23
4
5
6
7
verde vermelho
local 1 0 1
local 2 1 0
local 3 0 1
local 4 1 0
local 5 0 1
local 6 1 0
local 7 0 1
1
2
3
4
verde vermelho
local 1 1 0
local 2 0 1
local 3 1 0
local 4 0 1
1
2
3
4
verde vermelho
local 1 1 1
local 2 1 1
local 3 1 1
local 4 1 1
Porque existe dependência?
● Natureza complexa dos processos
● Natureza complexa da observação
Processos complexos...
Processos
Múltiplos
Multi-escalares
Atravessam escalas
Processos locais
Processos regionais
Padrões na comunidade
Escala espacial
Willis & Whittaker (1997)
A
A
B
B
C
C
FATORES NÍVEL DE ATUAÇÃO EXEMPLOS
Regionais
Locais
Micro-escala
-clima, geologia, flutuações dos níveis de água, área do reservató- rio e “pool” de espécies
- braços
- estandes
- estado trófico, declividade, características do sedimento e “fetch”
- interações interespecíficas(competição, predação eparasitismo) e heterogeneidadedo sedimento em micro-escala
- reservatório como um todo
Chuva ácida, contaminação do rio
principal
Eutrofização, contaminação do
tributário
Erosão das margens, desmatamento
Wiens (1989)
Níveis de organização
Átomos
Objetos físicos
Universo
Leis de Newton
Forças nucleares
(escala espacial)
Relatividade geral
Leis da química
Observação complexa...
Percepção do fenômeno
Grain
Extensão
Wiens (1989)
grain
extent
grain
grain
α
diversidade
β
Wiens (1989)
extensão
α
diversidade
β
Domínios de escala
● Intervalos na escala com comportamento característico
● Predominância de processos particulares
● Domínios separados por transições abruptas
Wiens (1989)
generalização
??
Smith et al. (2005)
Escala versusprevisibilidade
● Baixa previsão em escalas menores (caótico)
● Dependência entre escala e previsão
● Variação é suavizada (averaged) em escalas maiores
Levin (1992)
Planeta Terra
cm, m, ha
Wiens (1989)
1 coleta
5 anos de coleta
“Essa é a principal técnica da investigação científica: ao mudar a escala de descrição, nós mudamos de casos individuais imprevisíveis e únicos, para conjuntos de casos no qual o comportamento é regular o suficiente para permitir que generalizações sejam feitas.”
Levin (1992, p. 1947)
Como escolher a escala certa?
● natureza do objeto em estudo
● questão a ser respondida
Dibble et al. (2006)
McAbendroth et al. (2005)
Dibble et al. (2006)
Kotliar & Wiens (2006)
“; cada indivíduo e cada espécie experimenta o ambiente num intervalo único de escalas, e então responde à individualistamente àvariabilidade. Portanto, nenhuma descrição de variabilidade e previsibilidade do ambiente faz sentido sem referência ao intervalo de escalas que é relevante ao organismo ou processos sendo examinados. ”
Levin (1992, p. 1959)
“Deve-se reconhecer que a descrição do sistema varia com a escolha da escala; que cada espécie, incluindo a espécie humana, amostrará e experimentará o ambiente em um intervalo único de escalas; e que, mais do que tentar determinar a escala correta, nós devemos simplesmente entender como a descrição do sistema muda através das escalas.”
Levin (1992)
“O problema de relacionar fenômenos através da escala é o problema central na biologia e em todas as ciências. Estudos multi-escalares são fundamentais para complementar estudos tradicionais conduzidos em escalas mais estreitas de espaço, tempo e complexidade organizacional... ”
Levin (1992, p. 1961)
Vamos restaurar... Qual o ponto de referência?
15.000 a.C.
1492 1800 1900