Conservação Ecológica

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1 Conservação Ecológica Biogeografia de ilhas e metapopulações Jean Paul Metzger Depto. Ecologia IB - USP

2 Principais tópicos I CONCEITOS GERAIS DE CONSERVAÇÃO 1. Definições 2. A crise de extinção Estimativas de perda Causas 3. Por que conservar? 4. Sensibilidade das populações pequenas 5. Vulnerabilidade à extinção II ESTUDO DE POPULAÇÕES FRAGMENTADAS 6. Biogeografia de ilhas 7. A teoria de metapopulações 8. Ecologia de paisagens

3 SISTEMA NACIONAL DE UNIDADES DE CONSERVAÇÃO LEI No 9.985, DE 18 DE JULHO DE Conservação da natureza: todo tipo de manejo da natureza (proteção total, utilização sustentável e restauração) visando a perpetuação das espécies e a manutenção dos recursos naturais de forma sustentável.

4 Ciência multidisciplinar, desenvolvida em resposta à crise da diversidade biológica, e que tem por objetivos: i) entender os efeitos da atividade humana nas espécies, comunidades e ecossistemas; ii) desenvolver abordagens práticas para prevenir a extinção de espécies e reintegrar as espécies ameaçadas ao seu ecossistema funcional. (Primack & Rodrigues 2001).

5 Principais tópicos I CONCEITOS GERAIS DE CONSERVAÇÃO 1. Definições 2. A crise de extinção Estimativas de perda Causas 3. Por que conservar? 4. Sensibilidade das populações pequenas 5. Vulnerabilidade à extinção II ESTUDO DE POPULAÇÕES FRAGMENTADAS 6. Biogeografia de ilhas 7. A teoria de metapopulações 8. Ecologia de paisagens

6 Quantas espécies já foram extintas ou estão em vias de serem extintas?

7 Dodô

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9 Tigre da Tasmânia

10 Quagga

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12 Quantas espécies já foram extintas ou estão em vias de serem extintas? IUCN Bankok (17-25 Nov 204)

13 Espécies extintas no Brasil -11 espécies extintas nos últimos 500 anos (QUAIS????)

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15 Por que conservar a biodiversidade? éticas (valor de existência) estéticas, cênicas econômicas: valores diretos: consumo (lenha, caça), produtivo (madeira de lei, castanha do Pará, peixes, frutas, mel, cera de abelha,...) valores indiretos: proteção de mananciais, contenção de erosões, deslizamentos e enchentes, controle climático, recreacional, ecoturismo valor de opção: banco genético para indústria de alimentos e de fármacos

16 Espécies em vias de serem extintas- IUCN O que significam as categorias? 1589 sp ameaçadas CATEGORIA Extintas Críticas Ameaçadas Vulneráveis Característica Espécies que não existe no ambiente natural Probabilidade > 50% de extinção em 5 anos ou em duas gerações Probabilidade de 20-50% de extinção em 20 anos ou 10 gerações Probabilidade de 10-20% de extinção em 100 anos

17 Espécies em vias de serem extintas- IUCN

18 Quantas espécies já foram extintas ou estão en vias de serem extintas? PROBLEMAS: 1 Subjetividade BRASIL anfíbios -15 espécies ameaçadas de extinção (Célio Haddad) espécies ameaçadas de extinção (IUCN) Na dúvida, é ameaçada. 2 Falta de conhecimento 1589 sp ameaçadas da análise de 3% das spp descritas

19 Estimativas de perda de espécies Arrhenius (1921): S=c A z onde: S: riqueza A: área c e z constantes (específicas) Arrhenius, O Species and area. J. of Ecology 9:

20 Relação entre área de uma ilha e a taxa de extinção A variação da riqueza em função da área da ilha pode ser modelizada a partir da equação logística: S = c A z Log(S) = Log(c) + z Log(A) S: riqueza específica A: área da ilha c e z são duas constantes Log(S) Log(c) z Log(A) A constante z parece representar as capacidades de colonização e as possibilidades de extinção das comunidades estudadas

21 Estimativas de perda de espécies z médio = 0,30 Arrhenius, O Species and area. J. of Ecology 9:

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23 mudança no padrão de uso e ocupação das terras...

24 48% da terra está diretamente transformada / alterada pelo Homem JP Metzger (FAO Lepac USP 2002)

25 Estimativas de perda de espécies (Wilson 1993) espécies identificadas Estima-se de 10 a 100 milhões o número de espécies

26 Estimativas de perda de espécies (Wilson 1993) espécies identificadas Estima-se de 10 a 100 milhões o número de espécies A perda de espécies estimada em função da perda da área de habitat Para S=10 milhões, z= 0,15 ==> extinção = espécies/ano 74 espécies/dia 3 espécies/hora Taxa de extinção é hoje 100 a 1000 vezes maior Neste ritmo 10-50% das espécies devem desaparecer até 2030

27 Principais causas da crise da biodiversidade - Perda e fragmentação do habitat - Introdução de espécies exóticas - Exploração direta - Mudanças climáticas

28 Relatório do IPCC (Painel Intergovernamental sobre Mudança Climática) Temperatura de Terra pode subir 1,5 a 6 graus até 2100 IMPACTOS: - mais tempestades e erosão litorânea na América do Norte; - inundações na Europa - secas severas ou enchentes repentinas na Oceania, Ásia, África e América Latina; - redução na produtividade agrícola em regiões tropicais; - aumento da seca e dos riscos de incêndio na Amazônia - alteração na distribuição dos ecossistemas naturais

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30 Relatório do IPCC (Painel Intergovernamental sobre Mudança Climática) Temperatura de Terra pode subir 1,5 a 6 graus até 2100 IMPACTOS: - mais tempestades e erosão litorânea na América do Norte; - inundações na Europa - secas severas ou enchentes repentinas na Oceania, Ásia, África e América Latina; - redução na produtividade agrícola em regiões tropicais; - aumento da seca e dos riscos de incêndio na Amazônia - alteração na distribuição dos ecossistemas naturais. - nível dos oceanos pode aumentar em 80cm

31 Estimativas de perda de espécies Sexta grande crise de extinção

32 Se extinções são naturais, por que se JP preocupar? Metzger Lepac USP

33 Taxa de extinção de fundo vs Taxa de especiação

34 Por que conservar a biodiversidade? éticas (valor de existência) estéticas, cênicas econômicas: valores diretos: consumo (lenha, caça), produtivo (madeira de lei, castanha do Pará, peixes, frutas, mel, cera de abelha,...) valores indiretos: proteção de mananciais, contenção de erosões, deslizamentos e enchentes, controle climático, recreacional, ecoturismo valor de opção: banco genético para indústria de alimentos e de fármacos

35 Principais tópicos I CONCEITOS GERAIS DE CONSERVAÇÃO 1. Definições 2. A crise de extinção Estimativas de perda Causas 3. Por que conservar? 4. Sensibilidade das populações pequenas 5. Vulnerabilidade à extinção II ESTUDO DE POPULAÇÕES FRAGMENTADAS 6. Biogeografia de ilhas 7. A teoria de metapopulações 8. Ecologia de paisagens

36 Sensibilidade de populações pequenas ha da Reserva de Poço das Antas é suficiente para proteger o Mico-Leão-Dourado, sabendo que vivem lá cerca de 400 indivíduos? QUAL É A POPULAÇÃO MINÍMA VIÁVEL?

37 Sensibilidade de populações pequenas O QUE É UMA POPULAÇÃO MINÍMA VIÁVEL? Uma PMV para uma espécie em um determinado local é a menor população isolada que tenha 99% de chances de continuar existindo por anos, a despeitos dos efeitos previsíveis de estocastividade genética, ambiental e demográfica, e de catástrofes naturais (Shaffer 1981) Eventos estocásticos : eventos probabilísticos

38 Sensibilidade de populações pequenas ESTOCASTICIDADE GENÉTICA 1. Deriva genética redução na frequência de alelos de uma geração para a outra declínio da heterozigozidade 2. Depressão endogâmica acasalamento entre parentes próximos cria fraca ou estéril (alelos nocivos) Perda da variabilidade gênica Perda da flexibilidade evolucionária

39 Sensibilidade de populações pequenas ESTOCASTICIDADE DEMOGRÁFICA Na capacidade de carga: taxa média nascimento = taxa média de mortalidade Em populações pequenas, as taxas têm alta variância. - Redução repentina no tamanho populacional - Desbalanceamento na proporção de sexos;

40 Sensibilidade de populações pequenas ESTOCASTICIDADE DEMOGRÁFICA Efeito Allee: quanto menor a população, maior as chances dela se reduzir ainda mais Tamanho da população - (espécie ameaçada) - Reprodução

41 Sensibilidade de populações pequenas ESTOCASTICIDADE DEMOGRÁFICA Efeito Allee: quanto menor a população, maior as chances dela se reduzir ainda mais - Dificuldade de encontrar os parceiros para acasalamento; - Capacidade de encontrar alimentos - Capacidade de defender território contra ataques

42 Sensibilidade de populações pequenas ESTOCASTICIDADE AMBIENTAL e CATÁSTROFES NATURAIS - Variações climáticas (secas, cheias, ) disponibilidade de alimento - Catástrofes: tempestades, terremotos, incêndios, erupções vulcânicas, Causam variações no tamanho populacional Populações pequenas podem ser extintas por um destes eventos.

43 Sensibilidade de populações pequenas O QUE É UMA POPULAÇÃO MINÍMA VIÁVEL? Uma PMV para uma espécie em um determinado local é a menor população isolada que tenha 99% de chances de continuar existindo por anos, a despeitos dos efeitos previsíveis de estocastividade genética, ambiental e demográfica, e de catástrofes naturais (Shaffer 1981) Vertebrados: indivíduos Invertebrados: > indivíduos

44 Sensibilidade de populações pequenas QUAL A ÁREA MÍNIMA NECESSÁRIA PARA A CONSERVAÇÃO DE UMA ESPÉCIE? É a área necessária para manter um população mínima viável. Mamíferos de pequeno porte: ha Onças do Pantanal? Uma onça = ha 1000 onças = ha

45 Principais tópicos I CONCEITOS GERAIS DE CONSERVAÇÃO 1. Definições 2. A crise de extinção Estimativas de perda Causas 3. Por que conservar? 4. Sensibilidade das populações pequenas 5. Vulnerabilidade à extinção II ESTUDO DE POPULAÇÕES FRAGMENTADAS 6. Biogeografia de ilhas 7. A teoria de metapopulações 8. Ecologia de paisagens

46 Vulnerabilidade à extinção As espécies raras estão entre as mais vulneráveis à extinção O que é uma espécie rara? - Densidade populacional baixa - Distribuição espacial restrita - Grande especificidade de habitat

47 Vulnerabilidade à extinção

48 Ameaças e endemismo Ex.: Jararaca ilhoa Bothrops insularis Ilha Queimada-Grande

49 Ameaças e endemismo

50 Ameaças e endemismo

51 Vulnerabilidade à extinção São mais vulneráveis à extinção espécies com: - Grandes exigências de espaço - Dificuldade de deslocamento - Baixa fecundidade - Ciclos de vida curtos (+ ou -) - Dependência por recursos imprevisíveis ou irregularmente distribuídos - Ninhos no chão - Intolerância a ambientes de borda - Interesse para populações humanas

52 Vulnerabilidade à extinção Henle et al. 2004

53 Principais tópicos I CONCEITOS GERAIS DE CONSERVAÇÃO 1. Definições 2. A crise de extinção Estimativas de perda Causas 3. Por que conservar? 4. Sensibilidade das populações pequenas 5. Vulnerabilidade à extinção II ESTUDO DE POPULAÇÕES FRAGMENTADAS 6. Biogeografia de ilhas 7. A teoria de metapopulações 8. Ecologia de paisagens

54 Estudo de populações fragmentadas I MODELOS DE ILHAS E DE REDE (hoje) Conceituação Conservação Biogeografia de ilhas Teoria de metapopulações Biogeografia de ilhas Teoria de metapopulações PALESTRAS: Carlos Scaramuzza (WWF) (próxima aula) Robert Pressey (New South Wale, Australia) (palestra) II MODELOS DE MOSAICOS (última aula) Ecologia de paisagens conceituação Ecologia de paisagens aplicação para conservação

55 O que é fragmentação de habitat? Quantidade de habitat Tamanho dos fragmentos Conectividade dos fragmentos Isolamento entre os fragmentos Número de fragmentos Borda habitat/não-habitat

56 Introdução Fragmentação do habitat e Extinção No fragmento (efeito local): diminuição de área Na paisagem (efeito de contexto): aumento das bordas diminuicão da conectividade Aumento do risco de extinção local Diminuição das possibilidades de recolonização local = EXTINÇÃO Perda/Fragmentação de habitats são as principais causas de extinção

57 COMO ESTUDAR A FRAGMENTAÇÃO? ANALOGIA ILHA - FRAGMENTOS

58 ANALOGIA ILHA - FRAGMENTOS

59 A teoria da biogeografia das ilhas (MacArthur, R.H. and Wilson, E.O The theory of island biogeography. Princeton Univ. Press. Ed., Princeton) Esta teoria estava baseada em três observações: 1. Comunidades insulares são mais pobres em espécies do que as comunidades continentais equivalentes (Sc > S1); 2. Esta riqueza aumenta com o tamanho da ilha; 3. Esta riqueza diminui com o aumento do isolamento da ilha. (S1 > S3) S3 S1 Sc S4 (S2 > S4) S2 (S3 > S4) (S1 > S2)

60 A teoria da biogeografia das ilhas (MacArthur, R.H. and Wilson, E.O The theory of island biogeography. Princeton Univ. Press. Ed., Princeton) Esta teoria estava baseada também numa premissa: 1. As ilhas não funcionam como um sistema fechado: (S1 > S3) S3 S4 (S2 > S4) S1 S2 Sc (S3 > S4) (S1 > S2)

61 A teoria da biogeografia das ilhas (MacArthur, R.H. and Wilson, E.O The theory of island biogeography. Princeton Univ. Press. Ed., Princeton) Existe um equilíbrio dinâmico entre extinção e imigração Taxa de colonização (espécies / tempo) Taxa de extinção (espécies / tempo) Chegada de uma espécie nova na ilha 0 Se P Número de espécies

62 A teoria da biogeografia das ilhas (MacArthur, R.H. and Wilson, E.O The theory of island biogeography. Princeton Univ. Press. Ed., Princeton) Existe um equilíbrio dinâmico entre extinção e imigração Taxa de colonização (espécies / tempo) Taxa de extinção (espécies / tempo) Espécies com maior capacidade de locomoção chegam mais rapidamente 0 Se P Número de espécies Predação e competição aumentam o risco de JP Metzger extinção Lepac USP

63 A teoria da biogeografia das ilhas (MacArthur, R.H. and Wilson, E.O The theory of island biogeography. Princeton Univ. Press. Ed., Princeton) Este equilíbrio dinâmico depende da área da ilha. Taxa de colonização (espécies / tempo) pequena grande Taxa de extinção (espécies / tempo) 0 Sepq Segrd P Número de espécies

64 A teoria da biogeografia das ilhas Relação entre RIQUEZA e ÁREA de uma ilha: Efeito de área ou efeito de heterogeneidade? Exemplo: riqueza de aves nas ilhas de Aland (Finlândia)

65 A teoria da biogeografia das ilhas Relação entre RIQUEZA e ÁREA de uma ilha: Efeito de área ou efeito de heterogeneidade?

66 A teoria da biogeografia das ilhas Relação entre RIQUEZA e ÁREA de uma ilha: Efeito de área ou efeito de heterogeneidade? Exemplo: experimentos de Simberloff em manguezais com invertebrados

67 A teoria da biogeografia das ilhas Relação entre RIQUEZA e ÁREA de uma ilha: Redução da heterogeneidade do habitat; Área da ilha < Área mínima necessária para a sobrevivência de uma determinada população; Intensificação das competições inter e intra específicas devido à escassez de recursos; Extinções secundárias, devido ao desaparecimento de espécies-chave; Aumento dos riscos de extinções estocásticas.

68 A teoria da biogeografia das ilhas (MacArthur, R.H. and Wilson, E.O The theory of island biogeography. Princeton Univ. Press. Ed., Princeton) Este equilíbrio dinâmico depende do isolamento da ilha. Taxa de colonização (espécies / tempo) Próxima Longe Taxa de extinção (espécies / tempo) 0 Selonge Seprox. P Número de espécies

69 A teoria da biogeografia das ilhas Relação entre isolamento de uma ilha e a taxa de imigração Exemplo: aves nas ilhas das Bahamas

70 A teoria da biogeografia das ilhas A teoria da biogeografia das ilhas (MacArthur, R.H. and Wilson, E.O The theory of island biogeography. Princeton Univ. Press. Ed., Princeton) A riqueza de uma comunidade insular depende de equilíbrio dinâmico entre as taxas de extinção e de imigração, que, por sua vez, são influenciadas pela área e isolamento da ilha. Trata-se de uma teoria simples, sedutora, fácil de ser testada e com muitas implicações práticas.

71 Estudo de populações fragmentadas I MODELOS DE ILHAS E DE REDE Conceituação Conservação Biogeografia de ilhas Teoria de metapopulações Biogeografia de ilhas Teoria de metapopulações II MODELOS DE MOSAICOS Ecologia de paisagens conceituação Ecologia de paisagens aplicação para conservação

72 O que é uma população? Conjunto de indivíduos de uma espécie, habitanto um mesmo local, num mesmo tempo. É uma unidade panmítica: todos os indivíduos têm a mesma chance de interagir (cruzar). Dinâmica: ênfase nas mortes e nascimentos de indivíduos da população.

73 O que é uma metapopulação? 1. Uma metapopulação seria uma população formada por populações locais interativas. Richard Levins (1969) Conjunto de populações locais isoladas espacialmente em fragmentos de habitat e unidas funcionalmente por fluxos biológicos.

74 O que é uma metapopulação? 2. As populações locais correm risco de extinção: existe uma dinâmica de extinções e recolonizações locais Tempo 1 Tempo 2 Fragmentos ocupados Fragmentos vazios P= 4/10 P= 5/10 P: Proporção de manchas ocupadas.

75 O que é uma metapopulação? 3. Este modelo clássico enfatiza principalmente o turnover das populações locais ( indivíduo == pop. local ). Tempo 1 Tempo 2 Fragmentos ocupados Fragmentos vazios P= 4/10 P= 5/10 P: Proporção de manchas ocupadas.

76 O que é uma metapopulação? 4. Se a taxa de recolonização = taxa de extinção, a metapopulação está em equilíbrio. Tempo 1 Tempo 2 Fragmentos ocupados Fragmentos vazios P= 4/10 P= 5/10 P: Proporção de manchas ocupadas.

77 O que é uma metapopulação? A abordagem de metapopulação advem da necessidade de espacializar a dinâmica de populações. Taxa de extinção Tamanho Taxa de recolonização Conectividade

78 O que é uma metapopulação? Duas premissas básicas : 1. as populações estão estruturadas em conjuntos de populações reprodutivas locais; 2. a migração entre as populações locais tem uma influência limitada na dinâmica local, permitindo principalmente o restabelecimento de populações locais extintas.

79 O que é uma metapopulação? As metapopulações apresentam um variedade de estruturas que se organizam num contínuo indo desdes populações em desequilíbrio às patchy populations, ou do modelo de Levins a um modelo de continente-ilha

80 O que é uma metapopulação?

81 Um exemplo de metapopulação do tipo Levins: The Glanville fritillary (Melitaea cinxia) metapopulation É uma espécie de boborleta ameaçada de extinção, que desapareceu da Finlândia no final dos anos 1970, e agora ocorre, naquela região, apenas nas ilhas de Aland e em algumas ilhas ao redor. É uma das metapopulações mais bem estudadas (Ilkka Hanski)

82 Um exemplo de metapopulação do tipo Levins: The Glanville fritillary (Melitaea cinxia) metapopulation -A área de ocorrência na Finlândia é de 1200 km 2 de terra, numa região de 50 por 70 km 2. - Ela tem duas plantas hospedeiras (Plantago e Veronica) que ocorrem em campos secos, que são os patches potenciais de habitat para Melitaea cinxia. - Há 1502 manchas de campos secos na área de ocorrência.

83 Um exemplo de metapopulação do tipo Levins: The Glanville fritillary (Melitaea cinxia) metapopulation A pergunta inicial é de saber se a peristência da espécie nestas condições de fragmentação está condicionada pela dinâmica de metapopulações ou pela dinâmica das populações locais.

84 Glanville fritillary (Melitaea cinxia) metapopulation Uma abordagem de metapopulação baseada no modelo clássico de Levins parece ser útil quando 4 condições são obedecidas: 1. O habitat ocorre em manchas distintas que podem suportar populações reprodutoras da espécie. 2. Todas as populações locais apresentam um risco elevado de extinção, inclusive as que ocorrem nos maiores patches. 3. As manchas de habitat não podem ser demasiadamente isoladas para impedir a recolonização (nem próximas demais para formar uma única população). 4. As populações locais não podem ter uma dinâmica totalmente sincrônica (se isso ocoresse, a metapopulação se extinguiria rapidamente)

85 Glanville fritillary (Melitaea cinxia) metapopulation 1. A extinção de Melitaea cinxia evidenciou na Finlândia no final dos anos 1970 está provavelmente relacionado com a diminuição da densidade de habitats ao longo daquela década. 2. Não há população local estável e desta forma a manutenção de Melitaea cinxia depende de uma dinâmica (não sincrônica) de extinções e recolonizações, na qual as recolonizações têm que superar as extinções locais.

86 O quão comun é o modelo de metapopulação de Levins? A estrutura do tipo metapopulação de Levins parece ser o caso de: - 57 das 94 espécies de borboletas residentes da Finlândia (com muita incerteza) - Insetos florestais que vivem em microhabitats, como tronco de árvores mortas (besouro) - Daphnia em poças d água em rochas; - Anfíbios em brejos/lagoas - Aves e pequenos mamíferos em paisagens tendo pequenos bosques

87 Estudo de populações fragmentadas I MODELOS DE ILHAS E DE REDE Conceituação Conservação Biogeografia de ilhas Teoria de metapopulações Biogeografia de ilhas Teoria de metapopulações II MODELOS DE MOSAICOS Ecologia de paisagens conceituação Ecologia de paisagens aplicação para conservação

88 Conservação baseada na teoria da ilhas Os legados da teoria das ilhas para conservação : A metáfora de refúgios/reservas como ilhas; O interesse na fragilidade da biota em pequenos refúgios; O debate do SLOSS ( single large or several small ); As regras de conservação de refúgio.

89 Conservação baseada na teoria da ilhas O debate do SLOSS ( single large or several small ) single large or several small

90 Conservação baseada na teoria da ilhas O debate do SLOSS ( single large or several small ) Estratégia de maximização da riqueza específica (Simberloff & Abele 1976, 1982, Järvinen 1982, Margules et al. 1982, Mclellan et al. 1986) Várias pequenas reservas permitem proteger um número maior de espécies - Dados de campo - Modelos baseados em equações logísticas No entanto: muitas espécies são de borda e generalistas (espécies focais podem não estar protegidas) - Riqueza não implica numa maior estabilidade ou num bom funcionamento do ecossistema - A longo prazo, fragmentos pequenos só suportam espécies se houver um fonte estável próxima

91 Conservação baseada na teoria da ilhas O debate do SLOSS ( single large or several small ) Estratégias de minimização dos riscos de extinção (Diamond 1975, 1976, Wilson and Willis 1975, Terborgh 1974 et 1976, Whitcomb et al. 1976, Fahrig and Merriam 1985) Uma única reserva grande é melhor - Quanto maior a reserva, menor os riscos de extinções (simulações) km 2 para obter uma taxa de 0,5% em 100 anos (Terborgh 1976) No entanto, há maior risco de extinções em massa por perturbações raras de grande escala

92 Conservação baseada na teoria da ilhas O debate do SLOSS ( single large or several small ) Limitações do SLOSS na prática 1. Raramente a questão do SLOSS pode ser aplicada (e.g., tem que conservar o que sobrou ) 2. As necessidades são muito mais de saber como gerenciar uma rede de reservas (reconhecer reservas-chave) 3. A pergunta do SLOSS não é espacialmente explícita

93 Conservação baseada na teoria da ilhas A pergunta do SLOSS não é espacialmente explícita: diferentes graus de fragmentação single large or several small Quantos several smalls?

94 Conservação baseada na teoria da ilhas A pergunta do SLOSS não é espacialmente explícita: diferentes isolamentos several small or several small Qual distanciamento?

95 Conservação baseada na teoria da ilhas A pergunta do SLOSS não é espacialmente explícita: diferentes distribuições espaciais several small or Qual disposição? several small

96 Conservação baseada na teoria da ilhas Regras para definição de reservas baseadas na teoria das ilhas (Terborgh 1974, 1975, Diamond 1975, Wilson & Willis 1975, IUCN 1980)

97 Mudança de Paradigma Mudança de paradigma na biologia da conservação (Hanski & Simberloff 1997)

98 Estudo de populações fragmentadas I MODELOS DE ILHAS E DE REDE Conceituação Conservação Biogeografia de ilhas Teoria de metapopulações Biogeografia de ilhas Teoria de metapopulações II MODELOS DE MOSAICOS Ecologia de paisagens conceituação Ecologia de paisagens aplicação para conservação

99 Conservação baseada em metapopulações Como explicar a mudança de paradigma? As premissas das duas teorias são muito semelhantes : não há por que rejeitar uma e aceitar a outra. Teoria das ilhas Teoria de metapopulação Objeto de pesquisa Riqueza de espécies Presença/ausência de uma espécie Objeto de estudo Ilhas verdadeiras Fragmentos de habitat Principais fatores considerados Área e isolamento Área e isolamento

100 Conservação baseada em metapopulações Como explicar a mudança de paradigma? 1. Crescente descrença de extinções locais em massa (muitas espécies permanecem em pequenos fragmentos). 2. Aplicação crescente da genética de populações na biologia da conservação (problemas de endocruzamento, deriva genética) maior atenção para populações e espécies. 3. Escala de análise: a biogeografia de ilhas foi muito voltada para explicar padrões em escalas muito amplas (nacionais, continentais), com uma única fonte (fragmentos grandes), enquanto a teoria de metapopulações está mais voltada para a escala de paisagem, com fragmentos pequenos, onde ocorrem as alterações e o manejo da paisagem. A persistência de espécies nestas paisagens depende de uma dinâmica regional.

101 Conservação baseada em metapopulações Em termos de conservação, o que necessitamos em geral saber é se: 1. A espécie focal (ameaçada de extinção, espécie sensível à fragmentação) vai persistir num determinado conjunto de fragmentos. 2. Se um ou outra mancha de uma determinada paisagem for eliminada, o que vai acontecer com a espécie focal. 3. Existe um número mínimo de manchas para manter uma população numa paisagem fragmentada? Modelos de metapopulação permitem responder a estas perguntas

102 Conservação baseada em metapopulações A. Persistência na paisagem Uma vez tendo estimados (e testados) os parâmetros dos modelos de metapopulação e conhecendo o valor de P, é possível prever como a metapopulação vai reagir a qualquer paisagem fragmentada (patch network). Exemplo: 4 espécies de borboletas, P inicial = 0,5

103 Conservação baseada em metapopulações B. Importância de cada mancha Importância de cada mancha: probabilidade de reocupação da rede de manchas a partir de uma única mancha Exemplo de Melitia cinxia

104 Conservação baseada em metapopulações C. Tamanho mínimo de uma metapopulação Minimum Viable Population size (MVP) - Número mínimo de indivíduos numa população que tem uma boa chance de sobreviver num período de tempo amplo (e.g., 99% de sobrevivência em 1000 anos). - É um conceito de difícil utilização. Minimum Viable Metapopulation size (MVM) É definido como sendo o número mínimo de populações locais para a persistência a longo prazo da metapopulação. Minimum Amount of Suitable Habitat (MASH)

105 Conservação baseada em metapopulações C. Tamanho mínimo de uma metapopulação Tempo esperado de vida de uma metapopulação(t M ), baseado num modelo de Levins (Gurney & Nisbet 1978): T M = 2 ( HP )/( 2( 1 P) T e ) L Onde: T L é o tempo esperado de extinção local H é o número de habitats disponíveis (número de patches) P é a proporção de patches ocupados no equilíbrio

106 Conservação baseada em metapopulações C. Tamanho mínimo de uma metapopulação Definindo uma persistência a longo prazo da metapopulação como sendo T M > 100 T L, então: 2 ( HP )/( 2( 1 P) T T e ) M = L 2 ( HP )/( 2( 1 P) 100.T = T e ) L L P H 3 Se H= 50, P > 0,42, MVM= 21 Se P alto, H min = 10, MASH=10

107 Conservação baseada em metapopulações C. Tamanho mínimo de uma metapopulação Relação entre T M e o produto P H 3 para Melitia cinxia

108 Conservação baseada em metapopulações C. Tamanho mínimo de uma metapopulação O conceito de T M depende das características da espécie (refletido por P) e das características da paisagem (H), o que implica que os conceitos de MVM e MASH não podem ser aplicados independentemente. Todas estas predições supõem que não há uma sincronia na extinções (extinções e recolonizações são estocásticas). Apenas um bom modelo faz uma boa previsão O modelo depende do tipo de metapopulação É mais fácil avaliar um MVM do que um MVP

109 Conservação baseada em metapopulações A teoria das metapopulações : 1. Recuperou a importância dos pequenos fragmentos para a conservação. A teoria da biogeografia acentuava a importância dos grandes fragmentos (que muitas vezes não existem numa escala local ou regional), relegando os pequenos fragmentos para um segundo plano. 2. Ressalta a importância da dinâmica de extinção e recolonização, o que valoriza os fragmentos não-ocupados. 3. Mostra que proteger a paisagem onde uma população ocorre hoje não vai necessariamente permitir sua conservação (p.e., as non-equilibrium metapopulation ). 4. Chama a atenção para a rede de fragmentos, e não apenas para alguns grandes fragmentos. 5. Indica que um mínimo de 10 a 15 fragmentos bem conectados são necessários para a persistência de uma metapopulação a longo prazo (metapopulação do tipo Levins com alto P)

110 UNIDADES DO ZONEAMENTO -Zona intangível (proteção intergral) - Zona Primitiva (uso mínimo) - Zona de uso extensivo (trilhas, ) - Zona de uso intensivo (visitação em Parques) - Zona de uso especial (sede/serviços) - Zona de recuperação - Zona histórico-cultural - Zona de uso conflitante - Zona de uso temporário (pop. Residente) e indígena - Zone de interferência experimental

111 Causas da diversidade