Teoria da Biogeografia de Ilhas (MacArthur e Wilson, 1963;1967)

Transcrição

1 Teoria da Biogeografia de Ilhas (MacArthur e Wilson, 1963;1967)

2 Teoria da Evolução (Charles Darwin, 1859)

3 Teoria de Tectônica de Placas (Wegener, 1915)

4 Teoria dos Redutos e Refúgios Florestais na América do Sul (Haffer, 1969/1974; Ab Sáber e Vanzolini, 1970)

5 Teoria do Equilíbrio da Biogeografia Insular (MacArthur & Wilson, 1963;1967)

6 1. A Teoria do Equilíbrio da Biogeografia Insular (TEBI) e a Biogeografia

7 - Compreensão dos processos que auxilíam o entendimento da distribuição das espécies no tempo e no espaço (objeto da biogeografia). - Compreensão dos mecanismo de manutenção de espécies em ambientes reduzidos e isolados (objeto da conservação de paisagens fragmentadas)

8 2. Ilhas, Por Que Estudá-las?

9 Ilhas 3 classificações: Oceânicas, Continentais e Ambientais A) Ilhas Oceânicas: surgem nos oceanos como resultado da atividade vulcânica ou do crescimento de formações coralígenas. Ex: Fernando de Noronha. Surgem sem formas de vida e precisam ser colonizadas.

10 B) lhas Continentais Porções que se destacaram do continente em épocas mais ou menos remotas. Ex: Ilha Anchieta. Já estiveram em contato com o continente e suas formas de vida.

11 c) Ilhas Ambientais Qualquer área natural isolada por uma ambiente diferente. Ex: topos de montanhas, lagos, fragmentos de mata cercados por atividade agropecuária como o P.E Morro do Diabo.

12 2. Ilhas, Por Que Estudá-las? Representam em menor escala os fenômenos biológicos que ocorrem no continente. Ilhas, topos de montanhas, fontes, lagos e cavernas são ideais para experimentos naturais. - são bem definidas - possuem menos ambientes que os continentes - isoladas - numerosas

13 2. Ilhas, Por Que Estudá-las? Ilhas e arquipélagos são, em muitos aspectos, microcosmos do resto do mundo. São sistemas ecológicos e muitos sistemas ecológicos possuem atributos de ilhas (Losos e Ricklefs, 2010) - Desde o tempo de Darwin, ilhas são laboratórios para o estudo da evolução. (história da colonização, teste de hipóteses entre competição e adaptação, imigração e extinção)

14 2.1. As ilhas e as espécies

15 2.1. As ilhas e as espécies

16 2.1. As ilhas e as espécies

17 2.1. As ilhas e as espécies

18 2.1. As ilhas e as espécies

19 3. A Teoria Do Equilíbrio da Biogeografia de Ilhas TEBI - (MacArthur e Wilson, 1963;1967) 3.1 Cenário Histórico 3.2 Antecedentes da TEBI 3.3 A Teoria 3.4 Biogeografia Experimental 3.5 Pontos Fracos e Fortes

20 3.1. Cenário Histórico:

21 3.1. Cenário Histórico: No início do século XX: busca por modelos de equilíbrio dinâmico; Explicações para reações químicas, regulação térmica do corpo e a dinâmica das populações. Edward Osborne Wilson Robert H. MacArthur MacArthur e Wilson Afastam-se da abordagem clássica, estática e histórica Buscam explicações ecológica abrangentes.

22 3.2 Antecedentes da TEBI Ilhas são laboratórios lógicos da biogeografia e evolução. Existem milhares delas, por exemplo, as dez mil ilhas da Baía da Flórida. Existem diversos arranjos de fauna e flora isolados vivendo nelas. Cada uma é um experimento esperando por análise da ecologia e evolução (Wilson, 2010)

23 3.2 Antecedentes da TEBI Mostrei a MacArthur um conjunto de curvas área-espécie que havia coletado incluindo dados de formigas da Melanésia. Naquele tempo discutia-se sobre ilhas como saturadas (equilibradas) ou não saturadas (abaixo do equilíbrio). Logo MacArthur surgiu com as curvas cruzadas de taxas de imigração e extinção de espécies em ilhas, onde o cruzamento representava o nosso ponto de equilíbrio! (Wilson, 2010)

24 3.3 A Teoria (TEBI) Padrões Insulares A Teoria do Equilíbrio da Biogeografia de Ilhas (TEBI) de MacArthur e Wilson (1963,1967) foi desenvolvida para explicar dois padrões gerais: 1- a tendência do aumento do número de espécies com o aumento da área das ilhas, (Relação Espécie X Área). 2- a tendência da diminuição de espécies com o isolamento. (Relação Espécie X Distância) A inovação de MacArthur e Wilson foi propor uma teoria unificadora para explicá-los.

25 Relação Espécie-Área -O número de espécies tende a aumentar com o aumento da área. Relação espécies/área para as angiospermas da Inglaterra, (Williams & Began). Está relacionada diretamente às taxas de extinção de espécies, pela competição dos espaços de vida.

26 Relações Espécie-Isolamento - Desde 1800 conhecia-se o fato de que o número de espécies tende a diminuir conforme o isolamento de um local. Está relacionado diretamente ao potencial de dispersão das espécies e, conseqüentemente, às taxas de imigração.

27 Retorno das espécies (turnover) Renovação - É a taxa de renovação (troca), dada pela constante chegada de espécies. 3.3 A Teoria (TEBI) Parênteses: O Fenômeno de Krakatoa

28 Krakatau - ilha de Rakata (Indonésia) Erupção e extinção total aranha espécies de plantas espécies de plantas 30 aves marinhas (o mesmo) 30% das plantas já eram diferentes da comp. inicial

29 Com base no fenômeno de Krakatoa, MacArthur e Wilson observaram que o número de espécie de aves aumentou rapidamente poucos anos após o extermínio total da vida nessas ilhas pelo erupção vulcânica. O número total de espécies permaneceu relativamente constante, apesar das mudanças na composição da avifauna. Existindo uma taxa de renovação (turnover) constante.

30 Dispersão de Espécies: O organismos se dispersam pelas mais variadas formas e estratégias, ativamente ou passivamente. Organismos dispersores possuem adaptações que os permitem alcançar ilhas distantes.

31 Hipóteses para dispersão a longa distância: - Pontes ( landbridge ) entre o continente. - - Grandes ilhas de vegetação flutuantes com árvores e até pequenos mamíferos já foram avistadas a várias milhas dos continentes

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33 3.3 A Teoria (TEBI) Retomando, O Modelo de Processo de Colonização de Ilhas

34 Taxa Taxa O que ocorre com uma ilha oceânica recém formada? 1º momento Área Fonte Ilha sendo colonizada Imigração Extinção núm ero de espécies 1º Momento: Alta taxa de imigração núm ero de espécies 1º momento: Baixa velocidade de extinção

35 taxa 2º momento Área Fonte Ilha colonizada Extinção núm ero de espécies A velocidade de colonização cai drasticamente. Enquanto a velocidade de extinção sobe na mesma proporção.

36 Ponto de Equilíbrio O número de espécies chegará ao equilíbrio (S) quando a extinção for balanceada pela imigração (Wilson e MacArthur, 1963/1967)

37 Ponto de Equilíbrio (tendências) No equilíbrio, o número de espécies deve ser constante; O número de espécies de uma ilha continua o mesmo ao longo do tempo, embora a composição específica possa variar; Um certo número de espécies está continuamente sendo extinta nas ilhas.

38 Diferentes Distâncias (Taxa de imigração)

39 Diferentes Distâncias (Taxa de imigração) Quanto maior a distância de uma ilha em relação à área fonte, menor será o fluxo de imigração.

40 Diferentes Áreas. (Taxa de extinção)

41 Diferentes Áreas. (Taxa de extinção) Quanto menor for a área, maior será a chance de extinção.

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44 3.3 A Teoria (TEBI) MacArthur e Wilson (1963, 1967) com base na relação espécieárea, a relação espécie-isolamento e a renovação (turnover) de espécies, propuseram que: O número de espécies que habita uma ilha representa um equilíbrio dinâmico entre as taxas opostas de imigração e de extinção.

45 3.4 Biogeografia de Ilhas Experimental

46 3.4 Biogeografia de Ilhas Experimental A melhor abordagem para a biogeografia de ilhas experimental, pensei, seria começar com muitas ilhas pequenas, ecologicamente similares, mas variando em área e distância, depois torná-las miniaturas de Krakatoas, ou seja, achar um jeito de eliminar a fauna e depois seguir o processo de recolonização (Wilson, 2010)

47 3.4 Biogeografia de Ilhas Experimental Em dois anos o numero de espécies em todas as ilhas havia retornado para os níveis pré-exterminação. A ilha mais distante (E1) que tinha um baixo número de espécies, como esperado retornou ao mesmo nível. Assim a existência de um equilíbrio de espécies foi demonstrada (Wilson, 2010) No entanto, em um nível incrível, a composição de espécies diferia antes e depois e da defaunação (Simberloff e Wilson, 1971).

48 3.5 Pontos Fracos e Fortes Pontos Fracos - Muitas ilhas podem não estar em equilíbrio independentemente das taxas de colonização e extinção, por causa de fatores como: origem da ilha e processos de ocupação humana. - Podem existir diversas fontes, incluindo a dispersão sobre as águas, de outras ilhas, conexões pretéritas e especiação endêmica na ilha, o que tornaria o modelo mais complexo. - As áreas das ilhas são relativas: ilhas montanhosas podem ser muito diferentes em número de habitat em relação a ilhas planas.

49 Pontos Fracos - Pouco conhecimento sobre as formas precisas das curvas de extinção e de imigração, dificultando as previsões numéricas. - Simples distinção entre imigração e extinção. - Um equilíbrio perfeito entre imigração e extinção pode nunca ser alcançado, mas esta suposição nos capacitou a fazer previsões novas e válidas, o conceito de equilíbrio é útil.

50 Pontos Fortes: - Auxiliou no estímulo de novas ideias, juntando a biogeografia tradicional à ecológica - O modelo é simples e acessível a pessoas sem profundos conhecimentos matemáticos - As previsões do modelo são claras e testáveis - O modelo prevê tendências (acréscimo e decréscimo) no número de espécies e nas taxas de retorno em diferentes ilhas, que podem ser testadas com simples listas de espécies de tempos diferentes.

51 Estou muito contente que essa pesquisa (Teoria da Biogeografia de Ilhas) não tenha se tornado totalmente obsoleta. O que nós descobrimos e dissemos em 1960 apresenta-se, geralmente, como verdade. E isso é o melhor que qualquer cientista pode esperar. (Wilson, 2010)

52 4 Aplicações no Planejamento Ambiental - Estimulou o desenvolvimento de novas teorias: - Teoria de Metapopulações - Ecologia de Paisagem - Transposição do entendimento de ilhas para fragmentos florestais

53 A Teoria de Metapopulações (Richard Levins 1969;1970)

54 A Teoria de Metapopulações (Richard Levins 1969;1970)

55 4 Aplicações no Planejamento Ambiental O estudo de ilhas pode trazer um melhor entendimento sobre a relação área e biodiversidade juntamente com estudos sobre área mínima e efeito de borda pode dar valiosa contribuição para a conservação de ecossistemas artificialmente fragmentados, como parques e reservas continentais.

56 Efeito de Borda Resultado da separação de duas áreas de um ecossistema por uma transição abrupta. (Laurance, 1997). alterações abióticas alterações bióticas

57 Efeito de Borda resultado da separação de duas áreas de um ecossistema por uma transição abrupta. Efeitos físicos mudança nos ventos, penetração de luz, temperatura e umidade. Efeitos biológicos proliferação de vegetação secundária, invasão de vegetação e animais generalistas e alteração dos processos ecológicos (Laurance, 1997).

58 Forma A forma é importante por indicar qual fração está sujeita ao efeito de borda. Em fragmentos arredondados a razão borda/interior é baixa, ao contrário de fragmentos alongados (Vianna, 1990). Conectividade Caracteriza a capacidade de uma paisagem de facilitar ou impedir movimentos entre manchas florestais, favorecendo a troca de organismos e genes entre as populações (Taylor et al, 1993)

59 SLOSS Some Large or Several Small? Diamond, 1975

60 4 Aplicações no Planejamento Ambiental Projeto Dinâmica Biológica de Fragmentos Florestais (PDBFF)

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64 Aplicações no planejamento ambiental

65 4 Aplicações no Planejamento Ambiental Unidades de conservação têm sido criadas, mas com pouco conhecimento sobre as relações entre a área e a diversidade de espécies, bem como a área mínima para a sua conservação. (Angelo Furlan, 1992, 1996) O entendimento dessas relações são fundamentais como subsídios pra o estudos sobre o desenho da conservação.

66 Bibliografia BROWN J. H. & LOMOLINO M. V., Biogeografia, 2006 CARBONARI, M. P., Ecossistema Insular: importância de seu estudo, in: Caderno de Ciências da Terra, FURLAN S. A., As Ilhas do Litoral Paulista: turismo e áreas protegidas, in: Ilhas e Sociedades Insulares, org. Antônio Carlos Diegues, ZUNINO M. & ZULINI A., Biogeografía: la dimensión espacial de la evolución, LOSOS J. B & RICKLEFS R. E., The Theory of Island Biogeografy Revisited