O que é biodiversidade?

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1 O que é biodiversidade? A diversidade se expressa nos mais diversos níveis de organização biológica. É a soma de toda a variabilidade biológica desde os genes até os ecossistemas

2 Por que nos preocuparamos com a biodiversidade? Base das atividades agropecuárias, florestais e pesqueiras Base do desenvolvimento biotecnológico, com a descoberta de novos produtos e novos usos Percepção da degradação acelerada dos habitats, com extinções e ameaça de extinções

3 O que é biodiversidade? Begon et al. O termo pode ser usado para descrever o número de espécies, a quantidade de variação genética ou o número de tipos de comunidades presentes numa área.

4 A diversidade genética A variedade genética entre os indivíduos de uma população (e, por extensão, de uma espécie)

5 A diversidade ecológica Riqueza e complexidade de uma região (diferentes comunidades, habitats, níveis tróficos, formas vegetativas, etc.)

6 Avaliar perturbações antrópicas Selecionar áreas prioritárias para proteção ambiental

7 A diversidade específica Número e equitabilidade de espécies (a mais comumente discutida e estudada)

8 Qual é o tamanho da biodiversidade na biosfera? O que conhecemos: espécies de animais e plantas ( spp de insetos, de vertebrados e de plantas) O que prevemos: De 5 a 30 milhões de espécies (Wilson, 1988)

9 A diversidade animal e vegetal

10 Como estimar a diversidade? O uso de índices - A riqueza de espécies: prós e contras

11 Conceitos: a diversidade ecológica no nível das espécies A diversidade é um dos principais componentes e descritores da estrutura das comunidades biológicas As duas comunidades ao lado têm a mesma diversidade?

12 Índices de diversidade Índice de Simpson ou índice de dominância Índice de Shannon-Weaver

13 A diversidade biológica ou biodiversidade Padrões recorrentes de variação sugerem a existência de alguns princípios básicos reguladores da diversidade, em vez do acaso

14 Padrões A riqueza diminui com a latitude Plantas superiores Taiga canadense Floresta tropical de Guaraqueçaba

15 A diversidade tende a ser maior em direção ao Equador ou áreas subtropicais, tanto em ambientes continentais como marinhos rasos

16 A riqueza diminui com a altitude (para todos os domínios) Aves Mamíferos Plantas

17 A diversidade aumenta com a profundidade: pico de riqueza de invertebrados bentônicos: ~ 2000 m (=limite do talude continental)

18 A diversidade aumenta ao longo do tempo evolutivo

19 A diversidade tende a ser maior em habitats mais heterogêneos (Mac Arthur, 1965) Mais habitats e mais nichos potenciais... mais oportunidades evolutivas Os próprios organismos constituem e alteram a heterogeneidade física Quanto mais complexa a estrutura vegetal, maior a riqueza de animais

20 A diversidade tende a ser maior em habitats mais heterogêneos Gradientes de Whittaker a diversidade e a estrutura vegetal aumentam com a umidade e temperatura

21 A produtividade como indutora da diversidade biológica Connel & Orias (1964) sugeriram que maiores taxas de produtividade resultariam em maior diversidade. A rigor, a hipótese não encontra maior sustentação se não levarmos em conta a complexidade estrutural dos habitats envolvidos

22

23 A diversidade como função da entrada total de energia nos sistemas ecológicos O nível de evapotranspiração potencial (PET), que associa a radiação solar e a temperatura, é um bom previsor da diversidade em larga escala Fundamentação hipotética: mais energia no sistema poderia ser compartilhada por mais espécies/maiores densidades populacionais reduziriam a taxa de extinção

24 As causas da diversidade biológica: o tempo geológico Quanto mais longa a história evolutiva de um ambiente, maior a diversidade que este ambiente poderia potencialmente suportar A ausência das perturbações pleistocênicas em áreas tropicais como explicação histórica para a elevada biodiversidade tropical Ambientes mais estáveis teriam taxas de extinção mais baixas Mais tempo para (co-)evolução especialização

25 Uma derivação influente na ecologia marinha Hipótese da estabilidade-tempo (Sanders, 1968) Ambientes favoráveis constantes, previsíveis Ausência de grandes perturbações (p.ex. glaciações pleistocênicas) Populações estáveis Baixas taxas de extinção Tempo para (co-)evolução especialização Diversas exceções...

26 As causas da diversidade biológica: a heterogeneidade ou complexidade espacial A heterogeneidade como indutora de um maior número de habitats e nichos potenciais (Mac Arthur, 1960): relação entre a diversidade de aves e a estrutura da copa das árvores

27 A competição como indutora da diversidade biológica ao longo do tempo evolutivo A intensificação das interações competitivas, supostamente mais evidentes ao longo da história de evolutiva de regiões tropicais, forçaria o deslocamento e redução dos nichos, aumentando a diversidade das comunidades

28 A predação como indutora da diversidade biológica A predação, supostamente mais comum nos trópicos, manteria as populações em baixas densidades, impedindo a exclusão de espécies com menores habilidades competitivas (Paine, 1966)

29 Hipótese da perturbação intermediária (Connell, 1975) Tipo, intensidade e freqüência das perturbações padrões locais de diversidade As perturbações são introdutoras de heterogeneidade mosaico de manchas espaciais e temporais Nível intenso de perturbação: exclusão da vida Nível baixo de perturbação: monopolização dos recursos pelas espécies dominantes Nível intermediário de perturbação: uma comunidade se torna um mosaico de habitats fragmentados

30 Diversidade e perturbação: o modelo do equilíbrio dinâmico

31 Teoria da biogeografia de ilhas Os vetores da densidade populacional instantânea Áreas pequenas terão menos espécies Áreas distantes também terão menos espécies

32 As taxas de extinção e imigração de aves foram medidas ao longo de 51 anos neste exemplo ao largo da Califórnia

33 A noção de ilhas para a teoria ecológica Aplica-se a qualquer tipo de ilha Topos de montanha Fragmentos de habitat Poças Uma árvore

34 Usos e abusos na utilização dos índices de diversidade A proliferação e o excesso de teorizações A relevância biológica: a correlação entre a diversidade e outros atributos das comunidades Índices de diversidade como indicadores biológicos de processos de poluição ambiental

35 Diversidade e estabilidade MacArthur (1956) sugeriu que quanto maior o número de espécies em uma rede trófica, mais estável seria a comunidade frente a perturbações, por causa do maior número de vias alternativas para o fluxo de energia Evidências adicionais: instabilidade de sistemas simples de predadores/presas/ vulnerabilidade de monoculturas/ a vulnerabilidade da fauna de ilhas às invasões biológicas O conceito de MacArthur foi generalizado para as comunidades e ecossistemas e se tornou um dos carros-chefe do conservacionismo mundial

36 Diversidade e estabilidade Maior diversidade leva a maior produtividade em comunidades vegetais, maximiza a aquisição de recursos a cada nível trófico e maximiza a retenção de nutrientes e recursos nos ecossistemas Alta diversidade reduz o risco de grandes mudanças nos processos ecossistêmicos como resposta a variações no ambiente estabilidade (!) Processos ecossistêmicos são mais variáveis (menos estáveis ou confiáveis) quando em baixa diversidade Alta diversidade reduz a probabilidade de grandes mudanças nos processos ecossistêmicos como resposta a invasões de patógenos e outras espécies

37 A hipótese de que a diversidade está relacionada com a estabilidade dos sistemas biológicos é na verdade uma metáfora poderosa, que exerce uma atração de natureza estética, acentuando a presumida unicidade da natureza e sua sensibilidade a pequenas alterações

38 Diversidade e instabilidade dos sistemas biológicos Gardner & Ashby (1970) e May (1972) sugeriram que a estabilidade de modelos teóricos de redes tróficas tende, na verdade, a diminuir à medida que novas espécies são adicionadas

39 Diversidade e estabilidade dos sistemas biológicos: o que sabemos hoje? Ou não há relação entre diversidade e estabilidade, ou esta relação é muito mais complexa do que se supunha, dependendo não apenas do número de espécies, mas também do número de conexões por espécie e da intensidade das interações entre espécies

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