A CIÊNCIA BIOGEOGRAFICA. Prof. Dr. Mauro Parolin

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1 A CIÊNCIA BIOGEOGRAFICA Prof. Dr. Mauro Parolin

2 Biogeografia: é a ciência que se preocupa em documentar e compreender modelos espaciais de biodiversidade. É o estudo da distribuição dos organismos, tanto no passado quanto no presente, e dos padrões de variação ocorridos na Terra, relacionados à quantidade e aos tipos de seres vivos.

3 1 Por que uma espécie ou grupo taxonômico (gênero, família, ordem, etc..) é limitada ao seu espaço atual? 2 O que possibilita viver onde está e o que a impede de colonizar outras áreas? 3 Qual é a função do clima, topografia e interações com outros organismos, como limitantes da distribuição da espécie?

4 4 Como diferentes tipos de organismos substituem uns aos outros à medida que escalamos uma montanha, ou vamos de um litoral rochoso para uma praia arenosa próxima? 5 Como uma espécie se limitou a seu espaço atual?

5 6 Quais são os parentes mais próximos da espécie e onde são encontrados? 7 De que maneira eventos fisiográficos, como a deriva continental, a glaciação pleistocênica e mudanças climáticas recentes influiram na distribuição das espécies? 8 Por que animais e plantas de grandes regiões isoladas como Austrália, Nova Caledônia e Madagascar são tão distintos?

6 9 Por que grupos de espécies próximas estão limitados a uma determinada região e outros são encontrados do outro lado do mundo? 10 Por que há muito mais espécies nos trópicos do que em latitudes temperadas ou árticas? Como ilhas oceânicas isoladas são colonizadas e por que há quase sempre um número reduzido de espécies em ilhas do que nos mesmos tipos de habitats no continente?

7 A biogeografia é um amplo campo de investigação científica. Para ser um biogeógrafo completo, o pesquisador deve adquirir e combinar uma enorme quantidade de informação e alguns aspectos da discíplina nem sempre são de interesse de todos. FITOGEOGRAFIA - Plantas ZOOGEOGRAFIA - Animais BIOGEOGRAFIA HISTÓRICA origem BIOGEOGRAFIA ECOLÓGICA Interação entre o organismo e o ambiente PALEOECOLOGIA Reconstrução paleoambiental

8 Considerando que nenhum pesquisador ou aluno podese tornar um especialista e todas as áreas de biogeografia, a exposição a um vasto espéctro de organiscomos, métodos e conceitos leva a uma compreensão mais profunda da ciência. A biogeografia é uma ciência sintética, fundamentada em teoria e dados da ecologia, biologia de populações, sistemática, biologia evolutiva e ciências da Terra.

9 A BIOGEOGRAFIA É UM RAMO DA BIOLOGIA, E COM CERTEZA, UM BOM CONHECIMENTO NESTA ÁREA É UM IMPORTANTE PONTO DE PARTIDA.

10 Naturalmente é importante conhecer algo sobre geografia. Posição dos continentes Extensão das montanhas Desertos Lagos As maiores ilhas Arquipélagos e mares durante o passado e também no presente. Regimes climáticos do passado e do presente, as correntes oceânicas e marés. Modelos de variação abiótica clima, solo, condições oceanográficas e limnológicas.

11 Filosofia e Princípios Básicos. Essencialmente, os cientistas investigam as relações entre padrão e processo: Padrão: organização não-aleatória e repetitiva. A ocorrência de padrões no mundo natural implica que tenham sido causados por algum processo ou processos gerais.

12 Raciocínio indutivo: Aquele que parte de observações específicas para chegar a princípios gerais. Raciocínio dedutivo: Aquele que parte de construções gerais para chegar a casos específicos.

13 Novas teorias gerais ou paradigmas são as fontes elementares da maioria dos avanços científicos, e a maioria deles foi obtida através de métodos indutivos. Teoria da evolução Teoria do equilíbrio da biogeografia insular.

14 A Teoria da "biogeografia insular" afirma que o número de espécies que se encontram em equilíbrio biológico numa ilha é determinado por dois fatores: pelo efeito da distância ao continente e pela dimensão da ilha, que condicionam a taxa de extinção e o nível de imigração de espécies. Assim sendo, as ilhas próximas do continente Africano, como por exemplo as Canárias, têm possibilidade de receber maior número de espécies imigrantes do que os Açores, localizados no Centro do Atlântico Norte. Nas ilhas pequenas, a taxa de extinção é mais elevada do que nas ilhas maiores. o número de espécies que se encontram em equilíbrio biológico numa ilha é determinado

15 Biologia --- Ciência experimental Biogeografia --- Não experimental. Ao lidar com aspectos históricos de suas ciências, a maioria dos biogeógrafos faz uma suposição crítica que é virtualmente impossível de ser testada: Eles aceitam o principio da UNIFORMITARIANISMO OU ATUALISMO UNIFORMITARIANISMO É A SUPOSIÇÃO DE QUE OS PROCESSOS BÁSICOS FÍSICOS E BIOLÓGICOS QUE OPERAM HOJE NA TERRA PERMANECERAM IMUTÁVEIS AO LONGO DO TEMPO PORQUE SÃO MANIFESTAÇÕES DAS LEIS CIENTÍFICAS UNIVERSAIS.

16 A T U A L I S MO É CONCEITUALMENTE SIMILAR AO UNIFORMITARIANISMO METODOLÓGICO (GOLD 1965). BIOGEÓGRAFOS HISTÓRICOS EM PARTICULAR USAM ESSE PRINCÍPIO PARA EXPLICAR AS DISTRIBUIÇÕES DO PRESENTE E PASSADO, ASSUMINDO QUE OS PROCESSOS DE ESPECIAÇÃO, DISPERSÃO E EXTINÇÃO OPERARAM NO PASSADO ATRAVÉS DO MESMO MECANISMO DE HOJE. ESSA PREMISSA SE TORNOU UMA FERRAMENTA ACEITÁVEL PARA A INTERPRETAÇÃO DO PASSADO E PARA A PREVISÃO DO FUTURO. O PROBLEMA MAIS SÉRIO DAUTILIZAÇÃO DESSE PRINCÍPIO É DESCOBRIR QUAIS OS INFINITOS PROCESSOS QUE OPERARAM PARA PRODUZIR PADRÕES DIFERENTES.

17 A biogeografia é na maioria das vezes, uma ciência observacional comparativa ao invés de experimental porque normalmente lida com escalas de tempo e espaço nas quais a manipulação experimental é impossível. Assim a maioria das inferências sobre os processos biogeográficos deve vir do estudo de padrões desde comparações de amplitudes geográficas, da genética e de outras características de diferentes tipos de organismos ou dos mesmos organismos que vivem em diferentes regiões, até a observação das diferenças na diversidades das espécies e na composição das comunidades sobre a superfície da terrestre.

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19 Os biogeógrafos trabalham nas interfaces de várias disciplinas tradicionais: ecologia, sistemática, biologia evolutiva, geografia, paleontologia e as ciências da Terra da geologia, climatologia, limnologia e oceanografia.

20 O aparecimento da biogeografia como uma ciência moderna pode ser atribuído a várias coincidências e desenvolvimentos interativos. Uma é a transformação da disciplina e de sua imagem aos olhos de outros cientistas de uma ciência amplamente descritiva muito ligada à taxonomia tradicional em uma disciplina orientada conceitualmente e preocupada em construir e testar a teoria biogeográfica. A introdução de novas teorias matemáticas nos campos da ecologia, evolução e sistemática alavancou um maior progresso conceitual na biogeografia ecológica e histórica.

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22 A HISTÓRIA DA BIOGEOGRAFIA

23 Hipócrates (~460-~377 A.C.) Considerado como o fundador da medicina, uma das inúmeras aplicações das Ciências Biológicas.

24 Platão A.C.) Filósofo grego dos mais influentes, geometrista, via as coisas como registros imperfeitos do mundo real, ideal, onde tudo seria resultado de formas geométricas perfeitas.

25 Aristóteles ( A.C.) Discípulo de Platão, imagina a Natureza como uma grande cadeia de complexidade. Propôs a geração espontânea, idéia que fez parte do senso comum por anos.

26 Galeno ( ) Claudius Galenus. Médico nascido em Pergamon, que atuou na corte do império romano, escreveu centenas de livros que influenciaram a Medicina por cerca de 1500 anos.

27 A Idade Média ( )

28 Leonardo da Vinci ( ) Pintor, escultor, cientista e inventor italiano, comentou sobre a impossibilidade de que os fósseis de organismos marinhos encontrados em montanhas terem sido originados a partir do Dilúvio.

29 Página do livro de notas de da Vinci com suas considerações sobre fósseis.

30 Jan Swammerdam ( ) Microscopista holandês, estudou o desenvolvimento de insetos, refutou algumas idéias de geração espontânea, e lançou a base para a teoria preformacionista. Visualizou células vermelhas no sangue

31 Robert Hooke ( ) Inglês, inventou o microscópio composto e escreveu o livro Micrographia, com ilustrações muito detalhadas. Contemporâneo de Isaac Newton.

32 Francesco Redi ( ) Médico italiano, mostrou, através de experimentos, que não haveria geração espontânea de insetos e ratos conforme acreditado anteriormente.

33 Experimento de Redi (1668) 1. Frasco com carne deixado aberto Larvas 1. Frasco com carne coberto com gaze Larvas 1. Frasco com carne coberto com papel Sem Larvas

34 Anton van Leeuwenhoek ( ) Comerciante holandês muito curioso, desconhecedor das teorias vigentes, descobriu as bactérias, protozoários, células do sangue, e muitos outros organismos microscópicos.

35 Primeiro desenho de bactérias, de Leeuwenhoek

36 - A biogeografia teve uma longa história, intrinsecamente atrelada ao desenvolvimento da biologia evolutiva e ecologia. - Pais da disciplina LAMARCK, DARWIN e WALLACE. TEMAS PERSITENTES NA BIOGEGRAFIA 1. Classificação de regiões geográficas com base em suas biotas. 2. Reconstrução do desenvolvimento histórico de biotas, incluindo origem, expansão e diversificação. 3. Explicação das diferenças em números e em tipos de espécies entre as áreas geográficas. 4. Explicação da variação geográfica na características de indivíduos e populações de espécies próximas, incluindo tendências na morfologia, comportamento e demografia.

37 NATURALISTAS Época das Explorações 1) Precisavam desenvolver um esquema padronizado e sistemático para classificar o crescimento abundante e rápido de espécimes. 2) Estava se tornando muito óbvio que havia espécies demais para serem acomodadas na bíblica Arca de Noé.

38 Lineu ( ) Carolus Linnaeus ou Carl von Linné, naturalista francês, escreveu a obra Sistema naturae, lançando um sistema de classificação que é, grosso modo, empregado até hoje. Explicar a origem e expansão da vida. Espécies eram imutáveis. Padrões de diversidade.

39 Duas Hipóteses de Linneu

40 Lazzaro Spallanzani ( ) Italiano, padre e professor universitário de lógica, metafísica e grego. Reconhecido por ter refutado a geração espontânea de micróbios, descobriu a fecundação e realizou a primeira inseminação artificial em cães.

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42 Buffon ( ) Georges-Louis Leclerc, Comte de Buffon, naturalista francês. Escreveu 44 volumes da obra Histoire naturelle. Notou a extrema semelhança estrutural de homens e dos grandes macacos e chegou a postular a existência de um ancestral comum. Considerou a existência da evolução das espécies mas não propôs processo algum para isso.

43 Foi contemporâneo de Linnaeus, mas seus estudos de mamíferos vivos e fósseis o conduziram a uma visão muito diferente da origem e expansão da vida. Buffon notou dois problemas com a explicação de Linnaeus: 1) Ele observou que diferentes porções do globo, mesmo aquelas com condições climáticas e ambientais semelhantes eram comumente habitadas por tipos distintos de plantas e animais. Os trópicos, em particular, tinham grande diversidade de organismos incomuns. 2) Buffon raciocinou que a visão de Linnaeus sobre a expansão da vida exigia que as espécies migrassem através de habtats inóspitos depois do dilúvio.

44 Charles Lyell ( ) Sir Charles Lyell, advogado e geólogo escocês. Filho de um advogado com interesse em Botânica, foi cedo influenciado pelo pai para o estudo das Ciências naturais. Entre outras obras, escreveu Princípios de Geologia em 1833, onde propunha a doutrina do uniformitarismo, onde as mudanças geológicas ocorreriam de forma gradual durante todo o tempo, ao contrário do catastrofismo.

45 Thomas Malthus ( ) Economista político inglês, preocupado com a degradação das condições de vida da Europa, escreveu Essay on the principle of population, onde observava que o potencial reprodutivo é sempre muito maior do que o realizado nos organismos e tecia considerações sobre organização das sociedades humanas que não poderiam eliminar a pobreza.

46 Alfred Russell Wallace ( ) Naturalista e antropólogo inglês, teve uma vida atribulada, repleta de percalços financeiros. De 1848 a 1852, viajou para a Amazônia e, de 1854 a 1862 para o arquipélago malaio. Correspondeu-se com Darwin e, foi co-autor de uma apresentação feita por Darwin dos princípios de evolução por seleção natural na Linnean Society de Londres em 1858, oito meses antes da publicação de A origem das espécies. Fundou a moderna Biogeografia.

47 PRINCÍPIOS DA BIOGEOGRAFIA Alfred Russel Wallace 1 A distância por si só não determina o grau de afinidade biogeográfica entre duas regiões; áreas muito separadas podem compartilhar muitos táxons similares em nível de gênero ou família, enquanto que aquelas muito próximas podem exibir diferenças notáveis e até mesmo padrões anômalos. Lei de Buffon.

48 PRINCÍPIOS DA BIOGEOGRAFIA Alfred Russel Wallace 2 O clima tem um grande efeito na similaridade taxonômica entre duas regiões, mas as relações nem sempre lineares.

49 PRINCÍPIOS DA BIOGEOGRAFIA Alfred Russel Wallace 3 Os pré-requisitos para determinar padrões biogeográficos são: conhecimento detalhado de todas as distribuições dos organismos através do mundo; uma classificação verdadeira e natural de todos os organismos; a aceitação da teoria da evolução; detalhando conhecimento das formas extintas; e o conhecimento do assoalho oceânico e da estratigrafia para reconstruir antigas conexões geológicas ás massas continentais.

50 PRINCÍPIOS DA BIOGEOGRAFIA Alfred Russel Wallace 4 O registro fóssil é uma evidência positiva para antigas migrações de organismos.

51 PRINCÍPIOS DA BIOGEOGRAFIA Alfred Russel Wallace 5 A atual biota de uma área é fortemente influenciada pelas últimas séries de eventos geológicos e climáticos; estudos paleoclimáticos são muito importantes para analisar os padrões existentes de distribuição.

52 PRINCÍPIOS DA BIOGEOGRAFIA Alfred Russel Wallace 6 A competição, a predação e outros fatores bióticos exercem um importante papel na distribuição, dispersão extinção da flora e da fauna.

53 PRINCÍPIOS DA BIOGEOGRAFIA Alfred Russel Wallace 7 Amplitudes decontinas podem ocorrer por intermédio da extinção em áreas intermediárias ou através da fragmentação de habitats.

54 PRINCÍPIOS DA BIOGEOGRAFIA Alfred Russel Wallace 8 A especiação pode ocorrer através do isolamento geográfico de populações que subsequentemente se adaptam ao clima local e ao habitat.

55 PRINCÍPIOS DA BIOGEOGRAFIA Alfred Russel Wallace 9 A disjunção de gêneros é indicativa de maior antiguidade do que espécies únicas, o mesmo ocorrendo com categorias taxonômicas mais elevadas.

56 PRINCÍPIOS DA BIOGEOGRAFIA Alfred Russel Wallace 10 Dispersão a longa distância não é apenas possível, como também é o meio provável de colonização de ilhas distantes através de barreiras oceânicas; alguns táxons possuem uma maior capacidade de cruzar tais barreiras do que outros.

57 PRINCÍPIOS DA BIOGEOGRAFIA Alfred Russel Wallace 11 As distribuições de organismos não adaptados à dispersão a longa distância constituem uma boa evidência de antigas conexões continentais.

58 PRINCÍPIOS DA BIOGEOGRAFIA Alfred Russel Wallace 12 Na ausência de predação e competição, os organismos em massas continentais isoladas podem sobreviver e diversificar.

59 PRINCÍPIOS DA BIOGEOGRAFIA Alfred Russel Wallace 13 Quando duas massas continentais são reunidas após um longo período de separação, podem ocorrer extinções porque muitos organismos encontrarão novos competidores.

60 PRINCÍPIOS DA BIOGEOGRAFIA Alfred Russel Wallace 14 Os processos que atuam hoje podem não ter a mesma intensidade daqueles que existiam no passado.

61 PRINCÍPIOS DA BIOGEOGRAFIA Alfred Russel Wallace 15 As ilhas do mundo podem ser classificadas em três principais categorias biogeográficas: ilhas continentais recentemente separadas do continente-mãe, ilhas continentais separadas do continente-mãe em tempos pretéritos e ilhas oceânicas de origem vulcânica e coralínea. As biotas de cada tipo de ilha estão intimamente relacionadas à sua origem.

62 PRINCÍPIOS DA BIOGEOGRAFIA Alfred Russel Wallace 16 Estudos de biotas insulares são importantes porque as relações entre distribuição, especiação e adaptação são mais fáceis de serem visualizadas e compreendidas.

63 PRINCÍPIOS DA BIOGEOGRAFIA Alfred Russel Wallace 17 Para analisar a biota de qualquer região em particular, é necessário determinar não só a distribuição de seus organismos nesta região, mas também as distribuições de seus parentes mais próximos.

64 Ernst Haeckel ( ) Ernst Heinrich Philipp August Haeckel, zoólogo alemão, foi um dos primeiros defensores das idéias de Darwn, lecionando-as na Alemanha já em Desenvolveu a teoria da recapitulação, na qual a ontogenia recapitula a filogenia.