Perguntas baseadas no texto: Adaptive monitoring based on ecosystem services. (Chapman, 2012)

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1 PÓS-GRADUAÇÃO EM ECOLOGIA E BIOMONITORAMENTO PROVA DE CONHECIMENTO ESPECÍFICO/2014 AS RESPOSTAS RELATIVAS A CADA ARTIGO DEVEM SER FEITAS EM UMA ÚNICA FOLHA DE ALMAÇO Perguntas baseadas no texto: Functional Extinction of Birds Drives Rapid Evolutionary Changes in Seed Size (Galetti et al. 2013) 1. Conforme o estudo de Galetti e colaboradores [Science (2013), 340: ], explique o mecanismo pelo qual a fragmentação da Mata Atlântica afeta o tamanho das sementes da palmeira juçara Euterpe edulis e quais são as consequências desse processo para as populações dessa palmeira. Nas suas respostas, considere os conceitos de interação ecológica e de funções ecossistêmicas. (Peso: 1,25). 2. Explique o processo de seleção natural e como esse processo está associado ao problema apresentado pelo estudo de Galetti et al. (2013). (1,25). Perguntas baseadas no texto: Ecological and functional roles of mycorrhizas in semi-arid ecosystems... (Barea et al., 2011) 3. Micorriza é um nome dado a uma associação ecológica simbiótica entre fungos do solo e as raízes das plantas. O resultado dessa interação pode ser medido através dos seus efeitos em alguns processos ou fatores ecológicos como: (i) ciclagem de nutrientes, (ii) qualidade do solo e (iii) saúde das plantas. No caso da saúde das plantas, por exemplo, a associação fungo/planta (microrriza) atua como um efeito emergente que possui a característica de inibir o crescimento e a disseminação de vários organismos patogênicos no ecossistema. Dessa forma, portanto, pode-se dizer que a planta desenvolve um mecanismo de resistência a várias doenças. Baseado nessa lógica e no trabalho de Barea et al. (2011), responda as seguintes questões: (i) (ii) Defina a importância da micorriza para a ciclagem de nutrientes no ecossistema (1,0). Discuta como o aumento da eficiência da ciclagem de nutrientes pode acarretar em um mecanismo de adaptação da planta ao regime pluviométrico do semi-árido (1,0). (iii) Indique como transformar esse conhecimento em um produto biotecnológico (0,5). Perguntas baseadas no texto: Habitat área, quality and connectivity... (Hodgson et al. 2011) 4. Defina conectividade funcional (0,75). 5. Defina metapopulação, destacando os elementos chaves de sua estrutura e dinâmica espacial. Por que os autores afirmam que apenas metapopulações próximas ao limiar de extinção seriam fortemente limitadas pela conectividade? (0,75)

2 6. Os autores comparam a importância da área e qualidade dos habitats em relação à conectividade funcional, para a definição de estratégias de conservação robustas, de fácil entendimento e implantação, num cenário de mudança climática. Faça uma apreciação desta argumentação dos autores, colocando em perspectiva a crítica que fazem sobre a precisão com que esses diferentes fatores poderiam predizer as chances de conservação das espécies (ou viabilidade das populações) nas paisagens em mosaico, no longo prazo. (1,5) Perguntas baseadas no texto: Adaptive monitoring based on ecosystem services. (Chapman, 2012) 7. A introdução de um estressor tem o potencial de afetar o funcionamento do ecossistema e, assim, afetar os serviços do ecossistema que são valiosos para o ser humano. Elabore as diretrizes para a realização de um monitoramento adaptativo ligado à manutenção dos serviços dos ecossistemas sob o efeito de um estressor, e porque este monitoramento idealmente deveria ser realizado em um período de longo prazo? (1,25) 8. O que é uma Unidade de Prestação de Serviço (i.e., Service Providing Unit; SPU)? Qual sua utilidade num programa de monitoramento? Forneça um exemplo de Unidade de Prestação de Serviço. (1,25)

3 PÓS-GRADUAÇÃO EM ECOLOGIA E BIOMONITORAMENTO Gabarito da prova de conhecimento específico. 1. A fragmentação e as ameaças associadas (por exemplo, o maior acesso de caçadores aos animais presentes nos menores fragmentos) causam a perda preferencial de aves de grande porte capazes de dispersar as maiores sementes. Sem esses dispersores, ocorre a redução do tamanho médio das sementes, uma vez que o tamanho das sementes é herdado. 2. O processo de seleção natural pode ser descrito da seguinte maneira: considerando organismos que se reproduzem e tem características que variam e são transmitidas pelos progenitores à sua prole; sendo o ambiente incapaz de suportar todos os membros de uma população em crescimento; sendo determinadas características associadas a uma maior taxa de sobrevivência; então aqueles membros com características mais adaptativas (de acordo com o ambiente) serão mais representados na população. O processo de seleção natural é o mecanismo fundamental pelo qual os autores esperam que a extinção das aves de grande porte tenha causado a modificação do tamanho dos frutos das palmeiras localizadas em fragmentos sem aves de grande porte. Onde essas aves estão ausentes, as palmeiras que apresentam frutos menores, capazes de serem dispersos pelas aves de pequeno porte terão uma representação maior na população. 3. A resposta deve conter as seguintes noções e/ou citações: (i) Presença de micorriza aumenta a concentração de enzimas no solo que melhoram a liberação e dissolução de nutrientes (fosfatases, uréases, proteases e outras que atuam na solubilização de carbono orgânico). A interação fungo/planta também melhora a taxa de absorção de nutrientes pela planta por aumentar a concentração de nutrientes no solo perto da raiz da planta e também por melhorar os mecanismos de transporte solo-planta. (ii) Em regime de semi-aridez a presença da micorriza pode rapidamente disponibilizar nutrientes no período de chuva e assim acelerar o processo de crescimento da planta antes do período de seca. (iii) O produto biotecnológico seria a comercialização de sementes previamente inoculadas e/ou outro processo que auxilie na disseminação de fungos micorrizos. 4. Conectividade funcional é a resposta de indivíduos à perda de conectividade física ou estrutural num habitat (ou à fragmentação do habitat), na escala da paisagem em mosaico. Expressa a mobilidade dos indivíduos através de matrizes de não-habitat e a habilidade deles acessarem porções isoladas de habitat no mosaico. A conectividade funcional é uma propriedade espécie-específica numa dada paisagem. [Poderia apresentar definições similares baseadas em diferentes autores, mas sempre colocando em perspectiva a resposta espécie-específica às propriedades de uma paisagem em mosaico e de que modo isso afeta a mobilidade (ou dispersão)].

4 5.Toda meta-população é uma população em mosaico conectada por migração. A dinâmica de metapopulação envolve basicamente extinção com possibilidade de re-colonização de sub-populações em manchas discretas de habitat (habitats em mosaico). A dinâmica metapopulacional também pressupõe assincronia (e independência) entre as dinâmicas das sub-populações locais. Para haver independência, a migração na escala do mosaico não pode ser alta a ponto de influenciar a dinâmica local (este pressuposto não se mantém em certas metapopulações, por exemplo, quando há efeito resgate). A assincronia implica que as flutuações nas manchas não ocorrem ao mesmo tempo nem na mesma direção (enquanto uma subpopulação aumenta, outra pode estar em queda, num dado momento, p.ex.). O equilíbrio dinâmico da metapopulação resulta da dinâmica de ocupação de manchas de habitat no mosaico, conectadas por migração: enquanto a taxa de colonização ficar acima da taxa de extinção de manchas, o mosaico total ou metapopulação mantém-se viável. Quanto menor a proporção de manchas de habitat ocupadas, menor a taxa de migração entre manchas na escala do mosaico e haverá um ponto (teórico) em que uma pequena queda adicional na migração inviabiliza o equilíbrio, isto é, a taxa de extinção torna-se maior do que a taxa de colonização. A redução na migração também pode acontecer por perda de conectividade da matriz (deterioração da qualidade da matriz) ou aumento das distâncias entre manchas de habitat (por redução global de sua cobertura na paisagem). 6. A resposta deve mencionar e explicar que fatores seriam mais precisos (menor grau de incerteza) quanto à capacidade de prever a viabilidade populacional, nas paisagens fragmentadas expostas a mudanças de longo prazo. Deve contextualizar, por um lado, se há evidências prévias de que variações num dado fator são mais ou menos importantes e têm maior ou menor valor preditivo do que variações em outros fatores. Por outro lado, precisa considerar as dificuldades de isolar, estimar e/ou modelar efeitos da variação em um determinado fator (conectividade x qualidade da matriz x agregação do habitat, etc.) em relação aos efeitos de outros fatores, incorporando ainda flutuações no longo prazo (já que as mudanças climáticas são o contexto). Resposta detalhada. Há mais ou menos incerteza ou imprecisão nas estimativas de efeitos de diferentes fatores (qualidade do habitat x conectividade, p.ex.) sobre a viabilidade de populações em mosaico, nas paisagens fragmentadas. Os autores questionam em particular se a variação na conectividade seria uma métrica com valor preditivo da expansão na distribuição espacial, ao longo de muitas gerações (longo prazo), por dois motivos: primeiro, porque a conectividade contribuiria pouco para aumentar a viabilidade de populações em mosaico em relação a outros fatores (p.ex., área e qualidade dos habitats); segundo, por que vários fatores teriam influência sobre a conectividade, incluindo os atributos espécie-específicos. Por um lado, a contribuição da conectividade funcional para a viabilidade das populações em mosaico parece ser relativamente pequena; por outro lado, tem sido observada baixa eficiência de medidas mitigadoras da perda de conectividade (corredores, manejo da qualidade das matrizes, etc.). A conectividade funcional dependeria de vários fatores, tais como a mobilidade (ou habilidade de dispersão) e resposta comportamental da espécie, qualidade da matriz, tamanho populacional (que se relaciona com área e qualidade do habitat remanescente) e configuração espacial dos elementos na paisagem em mosaico (grau de cobertura e agregação espacial do habitat, extensão da matriz, etc.). A modelagem de fatores complexos como a conectividade pode exigir muitos parâmetros (cada um com sua imprecisão) e com isso tenderia a perder robustez e valor preditivo, principalmente em cenários de mudanças climáticas.

5 Se o efeito da conectividade também depende da qualidade e área dos habitats, que afetam diretamente as populações (capacidade de crescimento, chances de sucesso de colonização da mancha de habitat pósdispersão, etc.), então também seria mais razoável priorizar esses dois últimos fatores. Em termos pragmáticos, argumentam que estratégias de conservação baseadas em poucos fatores, com efeito direto sobre a viabilidade populacional (p.ex., área e qualidade dos habitats) são relativamente robustas, de fácil compreensão e implantação/acompanhamento. Assim, propõem que sejam concentrados esforços na manutenção ou ampliação da área dos habitats e/ou na recuperação de sua qualidade, deixando em segundo plano as abordagens relativas à conectividade. O aspecto crítico desta linha de argumentação está na ênfase dos autores em estratégias de longo prazo (muitas gerações), em face de mudanças climáticas (que, em última análise, afetariam a distribuição espacial dos diferentes habitats). Talvez se possa questionar com igual veemência (ainda que com menos pragmatismo) até que ponto é prudente subestimar o restabelecimento da conectividade em paisagens com elevada perda de habitat, muito fragmentadas e com alta diversidade (como a Mata Atlântica), onde mesmo um pequeno ganho de tamanho nas populações reprodutivas (conectadas por dispersão entre mosaicos de habitat) melhoraria a viabilidade no curto prazo (p.ex., de meta-populações próximas ao limiar de extinção; populações em mosaico sob efeito Allee, etc.), que também tornariam possíveis as ações de mais longo prazo (para fazer frente às mudanças climáticas, p.ex.). 7. É importante determinar, primeiramente quais processos ou elementos do ecossistema específico estão ligados aos serviços do ecossistema de interesse (e.g., ciclagem de nutrientes, produção primaria, controle da erosão...), assim como determinar formas de quantificar estes processos ou elementos (e.g., em base/taxa por área, ou em densidade individual, ou por peso...) e comparar o taxa deste processo do ecossistema com a taxa de processo na ausência do estressor, sob condições e características comparáveis de habitat. Um monitoramento medindo uma tendência contínua do estressor é preferível a estudos de presença x ausência. Por fim determinar limiares potenciais do estressor (em termos quantitativos) para a perda da função do ecossistema. Este monitoramento deve ser conduzido com uma hipótese a priori, segundo o qual a presença do estressor pode se tornar um modificador significativo do ecossistema. Como a maioria dos estressores introduzidos num ecossistema varia seu impacto ao longo do tempo, o monitorado irá informar as tendências de mudança nas funções ecossistêmicas de interesse: se essas funções se mantiverem estáveis, diminuem ou aumentam ao longo do tempo. Como as condições naturais do ecossistema podem variar, afetando o efeito do estressor, esta contextualização é fundamental a fim de relacionar o efeito do estressor sob diferentes condições ambientais. Se os impactos do estressor sobre o serviços do ecossistema são maiores do que o nível de background, estas informações se tornam importantes para determinar se ações são necessárias. 8. A Unidade de Prestação de Serviço pode ser definida como alguma função ou processo ecológico que está relacionado a um serviço do ecossistema que promove direta ou indiretamente bem estar aos seres humanos. Unidades de Prestação de Serviço podem ser itens a serem monitorados em um programa de monitoramento, pois são serviços a serem preservados ou mantidos na presença de estressores. A prestação de serviços e a delimitação das Unidades de Prestação de Serviço podem ocorrer em vários níveis e dependerão tanto da sociedade que se beneficia dos serviços, quanto dos elementos do ecossistema (populações, comunidades, etc) que dependem das Unidades de Prestação de serviço.

6 Exemplos de UPS: população toda de uma determinada espécie de árvore que pode fornecer o serviço global de seqüestro de carbono; populações regionais da mesma espécie de árvore podem fornecer um serviço de filtragem de água que beneficia as comunidades locais; polinizadores generalistas que podem ser visitantes para determinadas espécies de plantas, mas apenas durante certas condições sazonais, quando outros recursos de floração são escassos, ou certas populações de polinizadores que são importantes apenas para as culturas agrícolas durante períodos cruciais de floração. Neste sentido a Unidade de Prestação de Serviço se torna relacionada com o tempo.