Campos biogeográficos: juntando diversidade e distribuição

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1 Campos biogeográficos: juntando diversidade e distribuição Fabricio Villalobos Laboratorio de Ecologia Teórica e Síntese, ICB, UFG fabricio.villalobos@gmail.com

2 Padrões globais de biodiversidade Padrões geográficos: Variação na riqueza de espécies Variaçãono no tamanho das áreas de distribuição ( ranges )

3 Área de distribuição: fração do espaço geográfico onde uma espécie está presente e interage de forma não efêmera com o ecossistema (Zunino & Zullini 2003) Forma Estrutura Posição

4 Padrões globais de biodiversidade: estudo Duas linhas de pesquisa: Estudos correlativos Modelagem das áreas de distribuição Metodología padrão (ao nível continental) Sobreposição das áreas de distribuição em um dominio cuadriculado

5 Gradiente latitudinal na riqueza de especies George Gaylord Simpson ( )

6 Padrões globais de biodiversidade Representação visual: Mapas E as propiedades estatísticas? Relação diversidade-distribuição? a outra cara da moeda Frecuencia de sitios? Terribile, Diniz-Filho, Rodríguez & Rangel Global Ecology & Biogeography. 18, Riqueza de especies

7 Borregaard & Rahbek 2010

8 Outra maneira de descrever à estrutura interna do range Glossophaga morenoi Choeronycteris mexicana Glossophaga comissarisi Glossophaga leachii

9 Outra maneira de descrever à estrutura interna do range Espécie focal Outras espécies AD focal Dominio geográfico (e.g. Continente) # de sitios # de especies

10 Matrizes de presença-ausência Sítios Q analysis Espécies R analysis N n n n 3 S n s s 1 s 2 s 3 s n Somatória das riqueza de espécies ΣΣ Somatória dos valores de tamanho de range ΣΣ Arita HT. 2009

11 Matrizes de presença-ausência Sites Sites N N n 1 1 n 1 Species n n 3 Species 2 n 2 3 n 3 S n s S n s s 1 s 2 s 3 s n ΣΣ s 1 s 2 s 3 s n ΣΣ Empirical input data Output Arita HT. 2009

12 Tamanho das distribuições (RSFD) fixo Sites Sites N N n 1 1 n 1 Species n n 3 Species 2 n 2 3 n 3 S n s S n s s 1 s 2 s 3 s n ΣΣ s 1 s 2 s 3 s n ΣΣ Empirical input data Output Arita HT. 2009

13 Tamanho das distribuições (RSFD) fixo Sites Sites N N n 1 1 n 1 Species n n 3 Species 2 n 2 3 n 3 S n s S n s s 1 s 2 s 3 s n ΣΣ s 1 s 2 s 3 s n ΣΣ Empirical input data Output SRFD, Como comparar esses vetores? Arita HT. 2009

14 Average richness: s = ΣΣ N Average range size: n = ΣΣ S Arita HT. 2009

15 Average richness: s = ΣΣ N Proportional average richness: Proportional average range size: Average range size: s * = s S = ΣΣ SN n * = n N = ΣΣ SN n = ΣΣ S Arita HT. 2009

16 Average richness: s = ΣΣ N Proportional average richness: Proportional average range size: Average range size: s * = s S = ΣΣ SN n * = n N = ΣΣ SN n = ΣΣ S Arita HT. 2009

17 Average richness: s = ΣΣ N Proportional average richness: Proportional average range size: Average range size: s * = s S = ΣΣ SN n * = n N = ΣΣ SN n = ΣΣ S s * = n * Proportional average species richness = Proportional average range size Arita HT. 2009

18 Qr análise: Campo de dispersão conjunto de áreas de distribuição das espécies presentes em um sítio Sitios Especies Tamanho da área de distribuição da espécie i n j = 1 s i n j δ ij i=1 Área de distribuição promedio das espécies presentes no sítio j S Riqueza de espécies no sítio j Campo de dispersão: juntando a riqueza e a distribuição para estudar as assembléias com base no compartilhamento de espécies Graves & Rahbek PNAS. 102: Arita, Christen, Rodríguez & Soberón American Naturalist 172:

19 Rq análise: Campo de diversidade conjunto de valores de riqueza nos sítios onde ocorre uma espécie Sitios N Especies n n n 3 Tamanho da área de distribuição da espécie i Riqueza de espécies no sítio j n s S n s s 1 s 2 s 3 s n ΣΣ Riqueza promedio dos sítios dentro da AD da espécie i Campo de diversidade: juntando a riqueza e a distribuição para estudar as espécies individuais com base em a riqueza de outras espécies Arita, Christen, Rodríguez & Soberón American Naturalist 172: Villalobos, F. & H. T. Arita Global Ecology and Biogeography. 19,

20 Range-Diversity plots By sites (Qr-mode) n j = 1 s i S i=1 n j δ ij Proportional richness τ j = s j * (n j * n * ) Mean proportional per-site range Arita et al American Naturalist Arita et al Global Ecol Biogeogr. Villalobos et al Biological conservation

21 Range-Diversity plots By species (Rq-mode) ρ i = n i * (s i * s * ) Arita et al American Naturalist Arita et al Global Ecol Biogeogr. Villalobos et al Biological conservation

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23 Phyllostomidae

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25 Phyllostomidae: Variação geográfica da riqueza Frecuencia de sitios Riqueza de especies Villalobos & Arita Global Ecology and Biogeography. 19:

26 Campo de diversidade: exemplos individuais Leptonycteris nivalis Frecuencia de sitios Riqueza de especies Frecuencia de sitios Vampyrum spectrum Riqueza de especies Lonchophylla bokermanni Frecuencia de stios Frecuancia de sitios Riqueza de especies Glossophaga soricina Frecuencia de sitios Riqueza de sitios Anoura luismanueli Riqueza de especies Villalobos & Arita

27 Relação diversidade-distribuição: Phyllostomidae Por especies Por sitios Área de distribución Riqueza de especies Riqueza interna média Área de distribuição média Villalobos & Arita Global Ecology & Biogeography Villalobos et al. Submetido. Basic & Applied Ecology

28 Modelagem: diferentes maneiras de crear os ranges Nulo Coesão da AD Coesão + ambiente Coesão + ambiente + nicho

29 Padrões observados vs modelagem: Familia enteira Observada Nulo Frecuencia de sitios Riqueza de especies Áreas coesivas Coesão + ambiente + nicho Villalobos & Arita Global Ecology & Biogeography Villalobos et al. Submetido. Basic & Applied Ecology

30 Patrones observados vs Modelados: Familia completa Por especies Por sitios Frecuencia Frecuencia Área de distribución Riqueza de especies Riqueza interna promedio Area de distribución promedio Variance ra:o por especies Variance ra:o por si:os Villalobos et al. Submetido. Basic & Applied Ecology

31 Conclusões para os Filostomideos A família Phyllostomidae mostrou um nível de associação entre espécies muito alto. Co-distribuição e co-diversidade positiva entre espécies e sítios. Os padrões observados são resultado de uma combinação de fatores: geométricos (coesão), geográficos (tamanho e forma do continente), climáticos, históricos e idiosincráticos das espécies (interações ecológicas potenciais). Padrões de resposta vs variáveis individuais Modelos explicativos (incorporando processos importantes, mais do que teste de hipóteses, diferente de predisser explicar)

32 Necessidades de conservação Crise global de biodiversidade Altas taxas de extinção Recursos limitados Ameaças incrementado Proteger mais pelo menor custo Priorização, quais regiões proteger?

33 Abordagens pela conservação Diversidade (riqueza de espécies) Simples de entender Biodiversidade está localizada

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37 Abordagens pela conservação Diversidade (riqueza de espécies) Simples de entender Biodiversidade está localizada Os chamados HOTSPOTS

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39 Hotspots, o mais quente!

40 Abordágens pela conservação Diversidade (riqueza de espécies) Simples de entender Biodiversidade está localizada Os chamados HOTSPOTS Diferentes critérios de definição Riqueza, espécies ameaçadas, endemicidade

41 Abordágens pela conservação Diversidade (riqueza de espécies) Simples de entender Biodiversidade está localizada Os chamados HOTSPOTS Isolamento geográfico Congruência espacial entre diferentes critérios

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43 Abordágem alternativa Diversidade vs Distribuição Relação entre diversidade e distribuição? Congruente? Mais espécies, mais restritas? Novo arcabouço analítico Uso de informação primaria (presença-ausência) Análise simultânea da diversidade e da distribuição Metodologia simples e explícita Range-Diversity plots (Arita et al. 2008; 2012; Villalobos & Arita, 2010; Villalobos et al. 2013)

44 Caso de estudo: Avifauna mexicana Aves

45 Variação na riqueza de espécies Riqueza de espécies de aves Total avifauna endemics Villalobos et al Biological Conservation

46 Assembléias baseadas no tamaho do range Range médio por sítio Total avifauna endemics Villalobos et al Biological Conservation

47 Range-diversity plot by sites Total avifauna Endemic birds Villalobos et al Biological Conservation

48 Range-diversity plot by sites Total avifauna Endemic birds

49 Range-diversity plot by sites Total avifauna Endemic birds

50 Hotspots de riqueza-raridade Total avifauna Endemic birds

51 R-R Hotspots Total avifauna Total Domain 7887 Hotspots quar1le 1674

52 R-R Hotspots protegidos Total avifauna Total Protected (%) Domain (8.86) Hotspots quar1le (9.26)

53 Hottest Hotspots Total avifauna Total Protected (%) Domain (8.86) Hotspots quar1le (9.26)

54 R-R Hotspots priorizados Total avifauna Total Protected (%) Priority sites (#) Domain (8.86) 1313 (16.65) Hotspots quar1le (9.26) 431 (25.75)

55 Sítios com baixa covariança (menos parecidos) Total avifauna

56 R-R Hotspots Endemic birds Total Domain 7834 Hotspots quar1le 1397

57 R-R Hotspots protegidos Endemic birds Total Protected (%) Domain (8.86) Hotspots quar1le (3.86)

58 Hottest Hotspots Endemic birds Total Protected (%) Domain (8.86) Hotspots quar1le (3.86)

59 R-R Hotspots priorizados Endemic birds Total Protected (%) Priority sites (#) Domain (8.86) 1313 (16.65) Hotspots quar1le (3.86) 258 (18.47)

60 Sítios com baixa covariança (menos parecidos) Endemic birds

61 Caso de estudo: Anuros da América do Sul Villalobos et al PLOS ONE

62 Caso de estudo: Anuros da América do Sul Villalobos et al PLOS ONE

63 Caso de estudo: Anuros da América do Sul Villalobos et al PLOS ONE

64 Caso de estudo: Anuros da América do Sul Os anuros na América do Sul mostram um padrão complexo de riqueza-raridade. Ha uma relação positiva, mas não geral, entre riqueza e raridade Ha sítios com alta riqueza e raridade, mas também sítios com pouca riqueza e alta raridade. Esses últimos sítios são importantes pois podem ser deixados fora dos planos de conservação apenas baseados em riqueza O sistema de áreas protegidas cobre uma pequena fração dos sítios ricos-raros e dos pobres-raros Usando informação primaria baixo uma visão integral dos padrões de biodiversidade considerando riqueza e distribuição permite uma aproximação inicial, robusta para definir sítios relevantes para à conservação

65 Vantagens do enfoque diversidade-distribuição Informação biogeográfica básica + métodos simples, robustos podem ajudar no estabelecimento de prioridades de conservação Análises RD (by sites) descrevem características conjuntas, relevantes para à conservação de sítios em uma região Output (e.g. Hotspots de riqueza-raridade) Algoritmos de priorização (e.g. SCP, como input) Avaliações críticas das praticas comuns de conservação (APs, GAP ) Mapeando pela conservação juntando propriedades, descrevendo padrões, espacialmente explícito forneçendo uma abordagem de toma de decisões mais claro e explícito RD plots permitem interpretar os padrões em termos de processos ecológicos evolutivos

66 Matriz de incidência e seus descritores Diniz-Filho JAF. 2013

67 Matriz de incidência e seus descritores Node level Diniz-Filho JAF. 2013

68 Matriz de incidência e seus descritores Link level Diniz-Filho JAF. 2013

69 Adicionando outras variáveis à matriz básica Descritore s das células... Descritores das espécies... Diniz-Filho JAF. 2013

70 MATRIZ DE INCIDÊNCIA - Incidência ou abundância? - Como preencher (a questão da distribuição geográfica ou range); - A ligação intrínsica entre linhas e colunas (diversity/dispersal fields e o problema do 4th corner) Diniz-Filho JAF. 2013

71 DESCRITORES CÉLULAS DAS - Variáveis climáticas (mais frequente); - Processos ecofisiológicos e clima; - A questão das escalas e da resolução; - Outras variáveis (e.g., métricas filogenéticas); Diniz-Filho JAF. 2013

72 DESCRITORES DAS ESPÉCIES - Variáveis macroecologicas classicas (tamanho do corpo, abundância, distribuição geográfica); - Variação inter e intra-especifica Diniz-Filho JAF. 2013

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