CAUSAS DA PERDA DE BIODIVERSIDADE Causas próximas e causas últimas da perda de biodiversidade FORÇAS MOTRIZES: MUDANÇAS NO USO HUMANO DOS RECURSOS: IMPACTOS NOS ECOSSISTEMAS E PAISAGENS: EFEITOS NA ESTRUTURA E DINÂMICA DAS POPULAÇÕES: Crescimento populacional Crescimento do consumo Desenvolvimento tecnológico Modelo econômico Expansão e intensificação agrícola Expansão urbano-industrial Extrativismo, pesca, caça Perda, fragmentação e degradação dos hábitats Introdução de espécies exóticas Contaminação Exploração direta Mudança climática global Estocasticidade ambiental Estocasticidade demográfica Perda da variabilidade genética Quebra da estrutura de interações Perda da estrutura social/aprendizado EXTINÇÃO Por que se perde a diversidade biológica? Quais as causas das extinções atuais? Alteração de hábitats Introdução de espécies exóticas Exploração direta Avanço da fronteira agrícola Mudança da estrutura do ambiente Substituição de zonas de alta diversidade por monoculturas. 1
Mata Atlântica: Originalmente 1.205.780 km 2, hoje restam cerca de 146.000 km 2, apenas 31.000 km 2 (2,5 % da área original) em áreas protegidas. O maior fragmento cobre 7.000 km 2 Campos dos Pampas: Originalmente 300.000 km 2, praticamente inexistente na atualidade Fragmentação Subdivisão de ambientes em fragmentos rodeados por matriz de atividades humanas (10:10 a 16:00) Tiempo Fragmentação T2 P1 D1-3 P3 D1-2 D2-3 T1 P1 P2 P3 Abundância de certo tipo de ambiente Fragmentação À medida que o processo avança, a área média dos fragmentos e a área do hábitat se reduzem como aumenta a distância entre fragmentos Efeitos diretos da fragmentação Saunders et al., 1990 Subdivisão de populações Redução do tamanho das populações Desaparição de espécies de interior Desaparição de espécies de amplo home-range Intensificação do efeito de borda 2
Efeito de borda: Aumento de predadores oportunistas Aumento de parasitismo de cria Invasão por espécies exóticas Contaminação Caça Biogeografia de ilhas TAXA Baixa Alta COLONIZAÇÃO LONGE PERTO PEQUENA EXTINÇÃO GRANDE Baixo Número de espécies Alto Biogeografia de ilhas O número de espécies em uma ilha depende do balanço entre extinção e colonização. As ilhas mais próximas ao continente terão maiores taxas de colonização As maiores ilhas poderão alojar populações maiores (terão menores taxas de extinção) As maiores ilhas poderão interceptar mais imigrantes (terão maiores taxas de colonização) As ilhas mais próximas terão menores taxas de extinção por efeito de resgate. Ilhas com ponte de terra Ilhas com ponte de terra RELAXAMENTO Ilhas oceânicas Tempo 3
Laurance et al. 2002. Ecosystem decay of Amazonian forest fragments: a 22-year investigation Ecosystem decay of Amazonian forest fragments: a 22-year investigation Velocidade de extinção local inversamente proporcional à superficie do fragmento. Riqueza de espécies diminui con o tamanho dos fragmentos. Penetración del efecto borde Mudanças ecológicas: Hiperdinamismo (bordas menos estáveis) Mudanças diárias em temperatura e umidade muito mais marcados. Mudanças ecológicas: Hiperabundância (espécies aumentam por ausência de competidores ou simplesmente por superlotação no hábitat disponível). Alouatta seniculus Efeito sobre larvas de coleópteros Vento e luz solar fazem com que bordas de florestas sejam mais secos. Na Amazônia, menos espécies e populações menores de escaravelhos em fragmentos de 1 a 10 ha do que em floresta contínua (dessecação de larvas no solo). 4
Fragmentação e anfíbios dos campos A fragmentação aumenta a acessibilidade de caçadores, reduz a taxa de recolonização e a qualidade e a quantidade de recursos disponíveis para vertebrados frugívoro-granívoros. Peres 2001. Synergistic effects of subsistence hunting and habitat fragmentation on Amazonian forest vertebrates. Superfícies necessárias para caça sustentável Número de espécies de vertebrados Sem caça Com caça Superfícies necessárias para caça sustentável Áreas de 100 a 500 km 2 para a maioria das espécies, 2000 km 2 para a anta (Tapirus terrestris) Tamanho do fragmento (ha) Importância da matriz Floresta secundária menos agressiva do que áreas de pastagem. Várias espécies recolonizam os fragmentos após o crescimento da floresta secundária. Certos tipos de floresta secundária, como as dominadas por Cecropia, mais altas e diversas, são usadas por um número maior de espécies da fauna. Armadilhas ecológicas Fragmentos que atendem a chave de seleção de hábitat para certas espécies mas que apresentam níveis de mortalidade anormalmente altos ou taxas de reprodução particularmente baixas. 5
As causas da extinção: Contaminação MUDANÇA CLIMÁTICA GLOBAL Idéia central DDT Degrada-se lentamente, acumulando-se na cadeia alimentar. Interfere no metabolismo do cálcio, produzindo adelgaçamento na casca dos ovos de aves de rapina. A temperatura média global já aumentou em 0,7 o. C em relação à média do século XIX. MCG - Impactos na biodiversidade Mudanças na temperatura do ar e oceanos Mudanças na pluviosidade Aumento do nível dos oceanos - Perda de hábitats terrestres e de água doce - Desajuste climático com solos e vegetação - Barreiras à movimentação. - Mudanças nas interações entre espécies. - Mudanças na sazonalidade climática. Extinção de espécies e populações Biodiversidade e MCG Biodiversidade e MCG 15 a 37% das espécies estarão extintas até 2050. Ecossistemas mais vulneráveis: - Área úmidas - Lagoas costeiras - Manguezais - Florestas em geral - Ecossistemas montanos - Florestas boreais - Hábitats do ártico - Ilhas planas e atóis de coral - Barreiras de coral - Ecossistemas áridos e semi-áridos J. ALAN POUNDS & ROBERT PUSCHENDORF. 2004. Global warming is altering the distribution and abundance of plant and animal species. Application of a basic law of ecology predicts that many will vanish if temperatures continue to rise. Nature427, 107 109. 6
As causas da extinção: exploração direta Caça comercial e caça de subsistência. EXPLORAÇÃO COMERCIAL Baleias: A indústria foi baixando o tamanho da espécie conforme o declínio das espécies maiores REORGANIZANDO A DISTRIBUÇÃO DE PLANTAS E ANIMAIS Vinte e cinco casais de castores introduzidos na Terra do Fogo (Argentina) em novembro de 1946. Atualmente a espécie ocupa 20.000 km², 53 bacias e 91% dos rios. Invasões biológicas Acordo sobre a Diversidade Biológica (Rio de Janeiro, 1992) Promover a conservação da diversidade biológica, a utilização sustentável de seus componentes e a participação justa e equitativa nos benefícios derivados do seu uso. Castor canadensis (castor) na ilha da Terra do Fogo (Argentina e Chile) Efeitos sobre o ambiente Efeitos sobre o ambiente Diagnóstico Tradicionalmente as espécies exóticas invasoras têm sido menos consideradas no planejamento da conservação do que outros fatores de degradação da biodiversidade. Diagnóstico Hoje sabemos que as espécies exóticas invasoras se converteram na segunda causa de perda de biodiversidade a nível global e na primeira no caso de ilhas oceânicas e reservas naturais. 7
Impactos sobre a biodiversidade Impactos sobre a biodiversidade Diagnóstico As espécies exóticas invasoras não são somadas às espécies presentes em um ambiente? Considerando as espécies introduzidas pelo homem, Havaí, Nova Zelândia e ilhas Mauricio têm hoje um número muito maior de espécies do que ao longo de toda a sua história. Diagnóstico A nivel global, um conjunto de espécies cosmopolitas, adaptadas a conviver com os distúrbios produzidos pelo homem substituem as espécies nativas HOMOGEOCENO Mas, quais espécies são somadas e quais são perdidas? Impactos sobre a biodiversidade Impactos sobre a biodiversidade Diagnóstico A diferença para outros agentes de perda de biodiversidade é que as EEI produzem mudanças permanentes uma vez estabelecidas em um novo ambiente. AS INVASÕES BIOLÓGICAS SÃO PARA SEMPRE. Diagnóstico Como as EEI afetam a biodiversidade? Efeitos sobre outras espécies. Efeitos sobre as funções dos ecossistemas. Ratos Ratos Predadores e herbívoros O rato-de-esgoto (Ratus novergicus) e a ratazana (Rattus rattus) foram introduzidos na maioria das ilhas, onde encontraram presas que haviam evoluído na ausência de predadores terrestres. Em Galápagos, as duas espécies predam ovos e filhotes de aves marinhas (petréis) e tartarugas gigantes. Predadores e herbívoros O rato polinésio (Rattus exulans) foi introduzido há cerca de 1000 anos na Nova Zelândia pelos maoris. Durante 800 anos foi o único predador terrestre junto com o homem. Provocou a extinção ou retração de numerosas espécies de aves, morcegos e invertebrados. 8
A tilápia, um predador africano Peixes -Comportamento agressivo -Tolerância a extremos ambientais -Amplo nicho trófico -Reprodução semipermanente e precoce -Cuidados parentais Patógenos e parasitas Rã-touro Dominância ou swamping Gramíneas africanas no Brasil Competição Por vezes, espécies exóticas crescem desproporcionalmente e deslocam espécies nativas. Este fenômeno é denominado dominância, ou swamping, em inglês. Pinus exóticos crescendo em campos naturais da Argentina, afogam a vegetação subjacente. Aumentam a temperatura e a frequência do fogo produzido em incêndios em ambientes naturais. Matam plantas e sementes nativas e geram um mecanismo de retroalimentação positiva que promove seu próprio avanço. Por que se dão tão bem? As espécies exóticas deixam seus inimigos para trás. Por que se dão tão bem? Muitas vezes fazem algo que nenhuma outra espécie sabe fazer no novo ambiente. 9
Causas próximas e causas últimas da perda de biodiversidade FORÇAS MOTRIZES: MUDANÇAS NO USO HUMANO DOS RECURSOS: IMPACTOS NOS ECOSSISTEMAS E PAISAGENS: EFEITOS NA ESTRUTURA E DINÂMICA DAS POPULAÇÕES: Crescimento populacional Crescimento do consumo Desenvolvimento tecnológico Modelo econômico Expansão e intensificação agrícola Expansão urbano-industrial Extrativismo, pesca, caça Perda, fragmentação e degradação dos hábitats Introdução de espécies exóticas Contaminação Exploração direta Mudança climática global Estocasticidade ambiental Estocasticidade demográfica Perda da variabilidade genética Quebra da estrutura de interações Perda da estrutura social/aprendizado Demografia de populações pequenas Quais são as condições mínimas para a persistência de uma população a longo prazo? Quantos indivíduos são necessários? EXTINÇÃO Procesos demográficos Componentes determinísticos e estocásticos ou de incerteza Componentes determinísticos: perda de hábitat, falta de polinizadores, dificuldades para encontrar par, incapacidade de evitar predadores. Fontes de incerteza - Demográfica - Ambiental - De catástrofes - Genética Incerteza demográfica Mudanças na taxa de crescimento populacional derivados de variações individuais em sobrevivência e reprodução. Pode ocorrer ainda se as taxas esperadas de sobrevivência e reprodução não mudam de uma geração para a geração seguinte. 10
Fontes de incerteza Tempo de persistência Demográfica (relevante só à baixa densidade) Ambiental Incerteza demográfica Por exemplo proporção de sexos: Probabilidade de que todos os individuos sejam do mesmo sexo p = 2 1-N Si N = 100, p = 1,6. 10-30 Mas se N = 6, p = 0,03 20 anos De catástrofes 50 100 Abundância Incerteza demográfica Incerteza ambiental Ammodramus nigrescens Mudanças interanuais nas taxas de nascimento e mortalidade em resposta ao clima, enfermidades, competição, predação ou outros fatores externos à população. Pode afetar populações grandes. Extinto em 1987. Os últimos seis indivíduos são todos machos. Fontes de incerteza Incerteza de catástrofes Tempo de persistência Demográfica Ambiental Las catástrofes son una forma extrema de estocasticidad ambiental, se las considera por separado porque: Afeta populações pequenas e grandes. Son eventos que ocurren a intervalos aleatorios de tiempo en los que una porporción importante de los individuos de la población muere. De catástrofes Abundância 11
Incerteza de catástrofes Fuentes de incerteza Muchas veces son ignoradas en la planificación (en muchos casos es improbable que el investigador pueda siquiera presenciar una). Sin embargo, podrían representar la máxima amenaza para una población, aún cuando ocurrieran cada 50 ó 100 años. Tiempo de persistencia Demográfica Ambiental De catástrofes (importante aún con alta densidad) Abundancia Vórtices de extinção: Retroalimentação positiva entre diferentes tipos de incerteza que leva uma população à extinção. Variabilidade genética em populações naturais: As populações divergem como consequência de deriva gênica, mutação e seleção. O fluxo gênico vai contra essa tendência e depende da taxa de migração (m: número de indivíduos intercambiados entre populações por geração). O fluxo gênico aumenta a variabilidade intrapopulacional e reduz a divergência entre populações. O isolamento completo geralmente é uma situação extraordinária, em geral as populações estão conectadas em função de sua proximidade e da mobilidade dos organismos. 12
A atividade humana tipicamente reduz a taxa de migração (m) como consequência da fragmentação. Muitas populações encontram-se agora mais isoladas mais do que nunca antes estiveram e a isto se soma a redução do tamanho de suas populações (particularmente de Ne!). Limitações do enfoque genético: Secundário frente à disponibilidade de hábitat e interações e processos biológicos Genética ajuste fino em conservação depois de ter resolvido os problemas em nível de hábitat. 13