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
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
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.
A diversidade genética A variedade genética entre os indivíduos de uma população (e, por extensão, de uma espécie)
A diversidade ecológica Riqueza e complexidade de uma região (diferentes comunidades, habitats, níveis tróficos, formas vegetativas, etc.)
Avaliar perturbações antrópicas Selecionar áreas prioritárias para proteção ambiental
A diversidade específica Número e equitabilidade de espécies (a mais comumente discutida e estudada)
Qual é o tamanho da biodiversidade na biosfera? O que conhecemos: 1 400 000 espécies de animais e plantas (750 000 spp de insetos, 41 000 de vertebrados e 250 000 de plantas) O que prevemos: De 5 a 30 milhões de espécies (Wilson, 1988)
A diversidade animal e vegetal
Como estimar a diversidade? O uso de índices - A riqueza de espécies: prós e contras
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?
Índices de diversidade Índice de Simpson ou índice de dominância Índice de Shannon-Weaver
A diversidade biológica ou biodiversidade Padrões recorrentes de variação sugerem a existência de alguns princípios básicos reguladores da diversidade, em vez do acaso
Padrões A riqueza diminui com a latitude Plantas superiores Taiga canadense Floresta tropical de Guaraqueçaba
A diversidade tende a ser maior em direção ao Equador ou áreas subtropicais, tanto em ambientes continentais como marinhos rasos
A riqueza diminui com a altitude (para todos os domínios) Aves Mamíferos Plantas
A diversidade aumenta com a profundidade: pico de riqueza de invertebrados bentônicos: ~ 2000 m (=limite do talude continental)
A diversidade aumenta ao longo do tempo evolutivo
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
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
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
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
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
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...
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
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
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)
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
Diversidade e perturbação: o modelo do equilíbrio dinâmico
Teoria da biogeografia de ilhas Os vetores da densidade populacional instantânea Áreas pequenas terão menos espécies Áreas distantes também terão menos espécies
As taxas de extinção e imigração de aves foram medidas ao longo de 51 anos neste exemplo ao largo da Califórnia
A noção de ilhas para a teoria ecológica Aplica-se a qualquer tipo de ilha Topos de montanha Fragmentos de habitat Poças Uma árvore
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
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
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
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
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
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