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PADRÕES GLOBAIS DE BIODIVERSIDADE“a beleza da natureza está nos detalhes; a mensagem, nas generalidades” Stephen Jay Gould.

Ecologia de Comunidades é o estudo dos padrões na diversidade, abundância e composição de espécies em comunidades e dos processos responsáveis por esses padrões (Vellend 2010)

A abordagem do Curso“Tópicos em Ecologia de Comunidades”

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BIODIVERSIDADE DIVERSIDADE BIOLÓGICA DIVERSIDADE ECOLÓGICA

DIVERSIDADE BIOLÓGICA: variedade eabundância das espécies em uma unidadedefinida de estudo (Magurran 2010)

A DISTRIBUIÇÃO DA BIODIVERSIDADE NOPLANETA É HETEROGÊNEA (GASTON 2000)

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Facilitando a análise de padrões: os banco de dados

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Distribuição da diversidade: ferrramentas

Limitações???

QUAL A IMPORTÂNCIA DO CONHECIMENTO SOBRE OS PADRÕES

GLOBAIS DE BIODIVERSIDADE ?

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Prioridades de ConservaçãoComo a biodiversidade está necessariamente presa ao espaço, a tarefa de conservar a biodiversidade envolve escolher locais para as ações de conservação

ESTUDOS DE DISTRIBUIÇÃO DA DIVERSIDADE SÃO IMPORTANTES PARA DEFINIR PRIORIDADES

HOTSPOTS DE BIODIVERSIDADE: A escolha desses pontos críticos leva em

consideração que a biodiversidade não está igualmente distribuída ao redor do planeta

Cerca de 60% de todas as espécies de plantas e animais estão concentradas em apenas 1,4% da superfície terrestre

Prioriza as ações nas áreas mais ricas em biodiversidade

O critério mais importante é a existência de espécies endêmicas

Outro critério importante é o grau de ameaça aos ecossistemas

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The 34 hotspots identified by Conservation International cover 2.3 percent of the Earth's land surface, yet more than 50 percent of the world’s plant species and 42 percent of all terrestrial vertebrate species are endemic to these areas. All are threatened by human activities.

Distribuição da diversidade e prioridades para conservação

Biodiversity hotspots forconservation priorities

Norman Myers, Russell A. Mittermeier, Cristina G.

Mittermeier, Gustavo A. B. da Fonseca & Jennifer KentNATURE |VOL 403 | 24

FEBRUARY 2000 |P. 853-858

Hotspots Área Original (Km2)

% restante original

% protegida do hotspot

Espécies de plantas

% endemismo (300.000)

Espécies de vertebrados

% endemismo (27.296)

1. Cordilheira Andes 1.258.000 25 25.3 45.000 6.7 3.389 5.72. América Central 1.155.000 20 59.9 24.000 1.7 2.859 4.23. Caribe 263.500 11.3 100.0 12.000 2.3 1.518 2.94. Mata Atlântica 1.227.600 7.5 35.9 20.000 2.7 1.361 2.15. Equador 260.600 24.2 26.1 9.000 0.8 1.625 1.56. Cerrado 1.783.200 20 6.2 10.000 1.5 1.268 0.47. Chile Central 300.000 30 10.2 3.429 0.5 335.0 0.28. Província Florística California 324.000 24.7 39.3 4.426 0.7 584.0 0.39. Madagascar 594.150 9.9 19.6 12.000 3.2 967.0 2.810. Floresta Costeira Africa 30.000 6.7 100.0 4.000 0.5 1.019 0.411. Floresta Africa Ocidental 1.265.000 10 16.1 9.000 0.8 1320 1.012. Provincia Floristica Cabo 74.000 24.3 78.1 8.200 1.9 562 0.213. Karoo (África) 112.000 26.8 7.8 4.849 0.6 472 0.214. Mediterrâneo 2.362.000 4.7 38.3 25.000 4.3 770 0.915. Caucaso 500.000 10 28.1 6.300 0.5 632 0.216. Sundaland (Ásia) 1.600.000 7.8 72.0 25.000 5.0 1800 2.617. Wallacea (Ásia) 347.000 15.0 39.2 10.000 0.5 1142 1.918. Filipinas 300.800 3.0 43.3 7.620 1.9 1093 1.919. Burma (Índia) 2.060.000 4.9 100.0 13.500 2.3 2185 1.920. Centro Sul China 800.000 8.0 25.9 12.000 1.2 1141 0.721. Sri Lanka 182.500 6.8 100.0 4.780 0.7 1073 1.322. Sudoeste Australia 309.850 10.8 100.0 5.469 1.4 456 0.423. Nova Caledonia 18.600 28.0 10.1 3.332 0.9 190 0.324. Nova Zelândia 270.500 22.0 87.7 2.300 0.6 217 0.525. Polinésia/Micronésia 46.000 21.8 49.0 6.557 1.1 342 0.8Total 17.444.300 2.122.891 37.7 44.0 35.0

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A IMPORTÂNCIA DA HISTÓRIA E O PAPEL DO ACASO

Stephen Jay Gould (1941-2002)A felicidade não se compra, de Frank Capra. Inspiração para Gould.

“volte a história da vida e reinicie: não há garantias de que faremos parte dela novamente”

Adaptação às condições ambientais – é um processo histórico que ocorre numa populaçãoao longo de centenas ou milhares de gerações.

Os ambientes passados proporcionam o cenário histórico para a evolução das populações e a diversificação das espécies nas regiões

Aumentoda diversidadeao longo do tempo

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PLACAS TECTÔNICAS: DERIVA CONTINENTAL

As posições dos continentes mudam no tempo abrindo e fechando diferentes vias de dispersão entre massas de terras

Continentais e oceânicas e alterando o clima na terra.

A posição dos continentes também influencia o clima global: entre 50 e 30 milhõesde anos atrás grandes partes da América do Norte e Europa eram tropicais.

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Muitas florestas tropicais

Mudanças no nível do mar

DERIVA

Os ancestrais das aves ratitas(não voadoras) se distribuíam por toda Gonduana

Gonduana

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REGIÕES BIOGEOGRÁFICAS: animais e plantas evoluem durante períodosprolongados de isolamento geográfico

Gonduana

Laurásia

HISTÓRIA E BIOGEOGRAFIA

A linha de Wallace: A.R. Wallace notou as diferenças nasfaunas de mamíferos e aves entre regiões. Sumatra, Java,Bali e Borneo compartilham espécies com a fauna asiática.

Rinoceronte do Borneo

Possum do Sulawesi

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Eventos de dispersão

A AUSTRÁLIA COMO EXEMPLO: formas de vida distintas evoluíram ao longodo tempo de isolamento.

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Catástrofes:Impacto de meteoro (10 Km de diametro) 65 milhões anosatras teria causado a extinção dos dinossauros:extinções maciças.Catastrofes de grande magnitude são raras(intervalos de centenas de milhares de anos);Consequências:Eliminação de espéciesRespostas evolutivas rápidas às novas condiçõesCriam oportunidades para novos tipos de associações biológicas

Event Proposed causesMyr, million years. Kyr, thousand years.The Ordovician event ended ~443 Myr ago; within 3.3 to 1.9 Myr 57% of genera were lost, an estimated 86% of species.

Onset of alternating glacial and interglacial episodes; repeated marine transgressions and regressions. Uplift and weathering of the Appalachians affecting atmospheric and ocean chemistry. Sequestration of CO2.The Devonian event ended ~359 Myr ago; within 29 to

2 Myr 35% of genera were lost, an estimated 75% of species.

Global cooling (followed by global warming), possibly tied to the diversification of land plants, with associated weathering, paedogenesis, and the drawdown of global CO2. Evidence for widespread deep-water anoxia and the spread of anoxic waters by transgressions. Timing and importance of bolide impacts still debated.

The Permian event ended ~251 Myr ago; within 2.8 Myr to 160 Kyr 56% of genera were lost, an estimated 96% of species.

Siberian volcanism. Global warming. Spread of deep marine anoxic waters. Elevated H2S and CO2 concentrations in both marine and terrestrial realms. Ocean acidification. Evidence for a bolide impact still debated.

The Triassic event ended ~200 Myr ago; within 8.3 Myr to 600 Kyr 47% of genera were lost, an estimated 80% of species.

Activity in the Central Atlantic Magmatic Province (CAMP) thought to have elevated atmospheric CO2 levels, which increased global temperatures and led to a calcification crisis in the world oceans.

The Cretaceous event ended ~65 Myr ago; within 2.5 Myr to less than a year 40% of genera were lost, an estimated 76% of species.

A bolide impact in the Yucatán is thought to have led to a global cataclysm and caused rapid cooling.Preceding the impact, biota may have been declining owing to a variety of causes: Deccan volcanism contemporaneous with global warming; tectonic uplift altering biogeography and accelerating erosion, potentially contributing to ocean eutrophication and anoxic episodes. CO2 spike just before extinction, drop during extinction.

THE BIG FIVE: Has the Earth’s sixth mass extinctionalready arrived?Anthony D. Barnosky, et al. Nature 471, 51–57 (2011)

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Deslocamento de distribuição provocadopelas mudanças climáticas

Recuo das geleiras

PADRÕES LATITUDINAIS DE RIQUEZADE ESPÉCIES

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Padrão latitudinal de riqueza de espécies: Plantas

“Padrão latitudinal é uma abstração grosseira” (Gaston 2000)“Qualquer padrão é quebrado pela variação na riqueza de espécies em relação a outras variáveis de posição (longitude, elevação) e ambiental (topografia e aridez)” p.221.

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Padrões inversos de gradiente latitudinal

Processos em macroescalasgeográficas e temporaisinfluenciam a biodiversidadeA riqueza de espéciesestá conectadacom a Idade e área das zonas

Os Trópicos tem maior biodiversidade: mecanismosa) Os trópicos são mais antigosb) Os trópicos tem maior área (p.222)

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The mid-domain effect

O acaso como mecanismo para maior diversidade de espécies nos trópicos

Hipótese Energética é uma das explicações da maior diversidade nos Trópicos

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Relação energia-riqueza de espécies“ maior disponibilidade de energia permitiria que uma dada área suportasse maior biomassa; isso resultaria em mais indivíduos e consequentemente mais espécies que manteriam populações viáveis” Gaston 2000 p 223.

Diferenças entre hemisférios (Hawkins et al 2003)

Temperatura é mais importante no NortePrecipitação é mais importante no Sul

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Energia x heterogeneidade do ambiente

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a,b,c,d

c,g,i

c,g,h,i

b,d,e,f h,ib,c

,f,g

a,f

e,f,g

a,c,d

Gama

beta

Diversidade alfa, beta e gama

alfa

Ver Gaston 2000p.224

Relação entre diversidade local e regional

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Estudos da relação entrediversidade local e regional sustentama idéia de que as comunidades sãoabertas a invasão quando espéciesadicionais são produzidas numa região.

O fato das comunidades locais teremmenos espécies do que o pool regionalconfirma a idéia de seleção de espécies,com exclusão competitiva e limitaçãoà dispersão.

Pastagem Floresta

Efeito regional

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Modelo de conexão entre diversidade regional e local

Aumento exponencial de contribuições científicasna interseção biogeografia-ecologia

Embora a ecologia tenha tradicionalmente se focalizado nos processos locais e contemporâneos, ela tem recentemente expandido sua visão para abraçar os processos geográficos e históricos.

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Covariância taxonômica na riqueza de espécies

Edward O. Wilson (nascido 1929)Norte Americano, Professor Harvard

Robert MacArthur (1930-1972)Norte Americano

A Teoria da Biogeografia de Ilhas

Sugestão de leitura:

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BIOGEOGRAFIA DE ILHAS: ESTUDA OS FATORES QUE AFETAM ARIQUEZA DE ESPÉCIES DE COMUNIDADES NATURAIS ISOLADAS.

ArquipélagoLagos

Fragmentos florestais

A força da teoria da biogeografia de ilhas: aplicabilidade a grande número de casos

Relação Espécie-Área: mais espécies são encontradas em áreas grandes do que pequenas

S = cAz

Log S = log c + z log A

z varia no intervalo entre 0,20 (continente)e 0,35 (ilhas)

Quanto menor “z” mais área será necessária para conseguir S espécies”

(Arrhenius 1921)

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O Modelo MacArthur & Wilson

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Robert E. Ricklefs (nascido em 1943),Norte americano, ornitologista, ecólogo deComunidades.

“No início do Séc. XX, a diversidade de espécies era considerada, primariamente, um fenômeno histórico e portanto fora do escopoda Ecologia. A partir dos anos 60 as coisas mudaram e a diversidade de espécies começou a ser tratada como resultante das interações ecológicas, principalmente, competição, que ocorre em pequenas áreas e habitats. Recentemente, os ecólogos começaram a considerar processos em dimensões espaciais e temporais maiores, reconhecendo as conexões entre o local e o global e o momento e a longa históriada vida no planeta. ” Schluter & Ricklefs 1993.