diversificação e biogeografia da biota...
TRANSCRIPT
1
Diversificação e Biogeografia da
Biota Neotropical
Disciplina interdepartamental
Responsável: Ricardo Pinto da Rocha
Convidados: Antonio Carlos Marques,
Silvio Nihei, José Rubens Pirani, Cristina
Miyaki, Fernando Marques
2
1. Introdução (definições e conceitos) e História da Biog, 5.ago - Ricardo
2. Evolução Geológica da Terra, Paleoclima, clima, 12.ago - Ricardo
3. Georreferenciamento** – 19.ago - Ricardo
4. Área de distribuição e análise de endemismo** 26.ago - Ricardo
5. Teoria e métodos em Biogeografia Histórica– 9.set – SILVIO NIHEI
6. Teoria e métodos em Biogeografia Histórica**– 16.set - SILVIO NIHEI
7. Estudos de caso – plantas 1 –– 23.set - JOSE PIRANI
8. Estudos de caso – plantas 2 – 7.out – JOSE PIRANI
9. Estudos de caso Métodos, Padrões e Processos filogeográficos - 14.out
––– C. MIYAKI
10. Associações históricas (parasita-hospedeiro) - 21.out –F. MARQUES
11. Estudo de caso – água doce – 4.nov - Ricardo
12. Estudos de caso - marinho-11.nov –– A. MARQUES
13. Aplicações em análises ambientais/conservação da natureza: 18.nov -
Ricardo
14. Avaliação/Seminário: 25.nov- Ricardo
15. Recuperação: data a definir (dez/2013) - Ricardo
Programa
Site da disciplina:
http://lhe.ib.usp.br/BiogeografiaNeotropical/
3
•Avise, J.C. 2000. Phylogeography. The history and formation of species. Harvard University Press, 447
•Bicudo, C.E.M. & N.A. Menezes. 1996. Biodiversity in Brazil. A fisrt approach. CNPq. 326 p. Brown, J.H. & A.C. Gibson 1983. Biogeography. Mosby, 643 p.
•Cabrera, A.L. & A.Willink. 1973. Biogeografia de América Latina. Programa Regional de Desarrollo Científico y Tecnológico, 120 p.
•Crisci, J., L. Katinas & P. Posadas. 2003. Historical Biogeography: An introduction. Harvard University Press. 233 p.
•Carvalho, C.J.B. & E.A.B. Almeida (eds). 2011. Biogeografia da América do Sul. Padrões & Processos. Ed. Roca. 306 p.
•Humphries, C.J. & L.R. Parenti. 1986. Cladistic biogeography. Oxford; New York: Clarendon Press: Oxford University Press, 98 p.
•Lomolino, M.V., B.R. Riddle & J.H. Brown. 2005. Biogeography. Sinauer. 845 p.
•Lomolino, M.V., D.F. Sax & J.H. Brown. 1994. Foundations of Biogeography. Classic papers with commentaries. Chicago University Press, 1291 p.
•Morrone, J.J. 2009. Evolutionary Biogeography. An Integrative approach with case studies. 301 p.
•Nelson, G.J. & N.I. Platnick, 1981. Systematics and biogeography: cladistics and vicariance. Columbia University Press, 567 p.
•Souza, C.R.G., K. Suguio, A.M.S. Oliveira & P.E. Oliveira (eds.) Quaternário do Brasil. Holos Ed., Ribeirão Preto. 378 p.
•Whitmore, T.C. & G.T. Prance. 1987. Biogeography and Quaternary history in tropical America. Oxford: Clarendon Press, 214 p.
LITERATURA
O que é biogeografia?
Primeiras culturas já sabiam onde achar espécies/alimento,
montanhas, rios, etc...
Ciência que documenta e tenta
entender os padrões de distribuição
espacial dos organismos (de genes
até comunidades e ecossistemas),
causas e história.
OU
“Diversidade biológica resulta da
história da vida na Terra expressa
através de suas mudanças de forma
ao longo do espaço e tempo”
(Crisci et al. 2003)
4
História da Biogeografia
Tupã e a criação do mundo
Criou o infinito, depois Jaci (Lua), Iara
(irmã de Jaci) deusa dos lagos, Guaraci
(Sol, irmão de Jaci), que deram vida a
tudo. Pirarucu, deus do mal e Curupira,
deus protetor das florestas. Depois criou o
homem e a mulher.
Os deuses fizeram os animais e plantas
que se dispersaram.
O jardim do Éden (genesis 1440 ac)
Deus cria o homem e os bichos no 5-6 dia, eles se espalham
5
Localização
Importância: centro de origem e dispersão
Arca de Noé
7 casais de domésticos
1 casal do resto.
barca de 300 m
Plantas????
6
Holanda
Dilúvio,
extinção e
dispersão
Monte Ararat
(Armênia/Turquia)
Arca de Noé
Torre de Babel
Torre para o céu
Deus ordena o fim da obra
“desçamos e confundamo-
lhes” para povoar a
superfície da Terra
Centro de origem e
Dispersão do homem
7
Aristóteles
• Rios não são perenes, umidade varia, mar também deve variar. Se o mar avança e retrocede ele nem sempre foi assim.
• Distribuição dos animais
Idade Média
• Queimando bruxas e “livros”
Era das trevas
8
Grande navegações
Renascimento
Mauricio de Nassau
Descobertas
Cebus flavius, descrito
Marcgrave 1648
9
Linneu
Criação divina
Deus falou para o homem,
“catalogue tudo”
Stasis (Terra, clima, spp)
Jardim do Éden no topo de um
morro tropical (que tem todas as
estações do ano)
Ilha tropical, continentes em
expansão e dispersão.
Buffon
•Problemas nas explicações de Linneu
•Diferentes porções do globo com mesmo
clima e floresta tinham diferente fauna
•Migrações sobre ambientes inóspitos -
improváveis
•Origem da vida no NW Europa. Vida
migrou para Novo Mundo com esfriamento
do mundo, depois se modificou
(degeneração)
•LEI DE BUFFON – Ambiente similares em
regiões isoladas tem diferentes faunas de
mamíferos e aves
10
Banks
• Joseph Banks, HMS Endeavor 1768-1771 recolheu 1000 spp de plantas
• Lei Buffon
• SP cosmopolitas
Johann R. Forster
Viajou com Cook
Início da Biog de ilhas
(+ spp no continente,
nas ilhas + próximas,
nas ilhas maiores)
Willdenow 1765-1812
Províncias fitogeográficas na Europa
Vários locais de origem (divinos) de
spp no topo de montanhas, dispersão
posterior dos refúgios
Alexander von Humboldt
Pai fitogeografia
Isobar, isoterma
11
Augustin de Candolle
Diferenças locais (“estação”, características
ecológicas) e regionais (“habitações” biotas,
características geológicas/geográficas)
Ecological elements -*****
Fitogeografia (20 áreas), primera proposta
Termo endêmico e área de endemismo
Hutton - Lyell
Hutton (1795) e Lyell (1830) actualismo
(“uniformitarianism”) o mundo era mais velho do que se
imaginava. Fenômenos de hoje ocorreram no passado
Clima mudava, ação do nível do mar
Lyell - Fósseis, extinção mas, espécies eram imutáveis
(Terra Mutável), rejeitou criação divina.
Extinção seguida de criação divina
1800´s – Faltava: Estimar Idade da Terra, dinâmica dos
continentes, mecanismos de diversificação e dispersão
12
Sclater
Muitas áreas de criação (próximas a áreas
de distribuição atual)
1858 -Dividiu a Terra em regiões (Aves
Passeriformes) - fidelidade
6 Àreas tinham relação entre si
(Similaridade e dissimilaridade)
Darwin & Wallace
Origem da vida, dispersão e diversificação
Seleção natural- diversificação e adaptação
Dispersão por longas distâncias – isolamento
Darwin: dist. diferentes nos continentes
provaria Seleção Natural
13
Hooker
“Southern end of world” 1853
Extensionista – Pontes continentais
Vicariância, Terra X mar
Extensionismo
Extensionistas (Lyell, Forbes, Hooker) – dispersão por grandes e
perenes barreiras (cosmopolitas, dist. Disjunta)
Hooker – biogeografia causal (“vicariancia”)
Ilhas menos diversas cont, maior ilha mais divers. Maior distancia
menos diversa
14
XIX, morfo-ecogeográficos
• Bergmann (1847), clima frio, corpo grande, menor corpo/volume
(endotérmicos)
ártico deserto
• Allen (1878), apêndices curtas no clima + frio
XIX, morfo-ecogeográficos
•Golger (1833) – dentro da sp, indivíduos de clima úmido são escuros
•Cope (1877) – grupos evoluem em uma direção, p.ex. aumento
tamanho com tempo Darwin – spp amplilocadas tem altas densidades
populacionais
•Hilgard 1860, clima e plantas transformam rocha em solo
15
XIX, morfo-ecogeográficos
• Merriam 1894 – mudanças altitudinais na vegetação
são equivalentes as mudanças latitudinais (plantas)
Síntese XIX e metade do XX
• Centro de Origem
• Sentido da Dispersão N-S
16
Centro de origem
CRITÉRIOS CAIN 1944
• Área com maior número de táxons (diversidade aumenta com o tempo). ?Hawai
• Área com maior abundância de spp
?sp introduzidas
• Área com espécies mais derivadas
• Área com o fóssil mais antigo
• Área onde ocorre o táxon mais primitivo do grupo
• Área com as espécies de maior tamanho
Briggs 1984, Muller 1973 – centros de radiação evolutiva, centros secundários de evolução ou centros de diversificação. Parecidos com áreas de endemismo
Centro de origem nos trópicos
Biogeografia filogenética
• Hennig: Filogenia incorporada na Biogeografia. Progressão corológica (área habitada por spp primitivas são ancestrais) deviation rule (assume que especiação peripátrica é muito comum na natureza)
• Brundin 1966, aceitou tectônica e filogenética, idéias claras, influentes
• Usavam muito a dispersão
17
Croizat - Panbiogeografia
• Comparou distribuição de animais e plantas e descobriu padrões de distribuições concordantes, independente da capacidade de dispersão, se contrapondo ao modelo dispersialista.
• Vida e Terra evoluíram juntas
• “Space, time, form: the biological synthesis”
• tracks
1900-1960
• Dispersionistas (escola Nova Iorque)
• Paleontologia, origem, dispersão, declínio dos vertebrados, Ameghino, Romer, Simpson, von Ihering, Darlington, Mayr
• Faunas tem historia complexa que só pode ser compreendida com filogenia
18
1950-
• Tectônica de placas
• Cladística
• mecanismos limitam distribuições
• Biogeografia ecológica
Deriva continental
A. Snider-Pelligrini 1858 – teoria
sem fundamentos (Ortelis sec XVI)
A. L. Wegener publicou 1912-1956
evidências geológicas e algumas
biológicas
Provou idéias de Hooker, detonou
dispersialistas
Teoria da Deriva continental + expansão dos
fundos oceânicos = Tectonica de placas (déc. 60)
19
Biogeografia cladística
• Desenvolvido baseado na panbiogeografia
• Refuta dispersão como principal explicação
• Vários métodos, BPA, Paralogy-Free, Análise de Componentes
Filogeografia • John C. Avise (2000) Phylogeography
• Nova forma de interpretar as dist. Atuais e origens das espécies
20
Séc XX-XXI
• MacArthur & Wilson, 1963, 1967, biog de ilhas (imigração e extinção)
• GIS e PC - Métodos de análise: BPA, TAS, DIVA, etc...
• Filogeografia
• Biogeografia Ecológica e Histórica juntas
Classificação dos métodos
DISPERSÃO DISPERSÃO &
VICARIANCIA
Centro de origem
Panbiogeografia
Biogeografia filogenética
Biogeografia cladística
Filogeografia
Análise de parsimonia de
endemicidade (PAE)
N/A N/A
21
Classificação dos métodos
ÁREA TÁXON
Centro de origem
Panbiogeografia
Biogeografia filogenética
Biogeografia cladística
Filogeografia
Análise de parsimonia de
endemicidade (PAE)
Séc XXI
Biogeografia transformou-se em algo testável e
abandonou a associação irrestrita com
taxonomia
Descritivo - Narrativo – Interpretativo (teste)
FORMA – TEMPO - ESPAÇO
22
Conceitos
• Dispersão – movimento para fora do ponto de origem (dispersal x dispersion). Viajar para nova área, passar por áreas inóspitas e estabelecer uma população. Saltos x Difusão
• Bejerinck´s Law (dispersionista– tudo está em todo lugar, o ambiente seleciona. Com tempo a dispersão é inevitável para maioria spp. Incapacidade de se adaptar a todos os ambientes. (exceção micróbios)
dispersion
Conceitos
• Vagilidade – capacidade própria de dispersão
• Pagilidade – disperso por outros (físico ou biológico)
23
• Extinção – processo natural. Desaparecimento de uma linhagem.
• independe da idade evolutiva, mas depende do status ecológico. Relacionado com tam.populacional, taxa nascimento e morte.
• Extinção em massa, mudanças ambientais – 6 grandes extinções (Pleistoceno, Cretáceo, Permiano com 96% fauna marinha)
Conceitos
• Cosmopolita- largamente distribuído pelo mundo
• Conceito dependente da escala e nível taxonômico
Terrestres (Homo sapiens, alguns microorganismos, Falco peregrinus, planta Scencio, Vespertilionidae)
Mar, poucas espécies cosmopolitas (baleias)
Água doce, grupos de plantas (lentilhas, Salvinia) invertebrados (Daphnia, rotifera, Tardigrada)
Conceitos
24
• Endemismo – Restrição a um local (surgiu e nunca dispersou; existe em um local dif da origem; existe apenas em parte da dist original). Autóctone, alóctone
• Área de endemismo – onde ocorre 2 ou + organismos (não irmãos), várias definições
• Amplilocado – largamente distribuído (mais de uma área de endemismo)
Conceitos dependem da escala e nível taxonômico
Introduzidas, muitas espécies podem ser levadas pelo homem de propósito ou inadvertidamente (foresia)
Taxonomic relicts, biogeographic relicts = fóssil vivo.
Fragmentação – divisão (vicariância, homem, clima)
Conceitos