Diversificação e Biogeografia da Biota Neotropical Disciplina interdepartamental Responsável: Ricardo Pinto da Rocha Convidados: Antonio Carlos Marques, Silvio Nihei, José Rubens Pirani, Cristina Miyaki, Fernando Marques 1
Programa 1. Introdução (definições e conceitos) e História da Biog, 5.ago - Ricardo 2. Evolução Geológica da Terra, Paleoclima, clima, 12.ago - Ricardo 3. Georreferenciamento** 19.ago - Ricardo 4. Área de distribuição e análise de endemismo** 26.ago - Ricardo 5. Teoria e métodos em Biogeografia Histórica 9.set SILVIO NIHEI 6. Teoria e métodos em Biogeografia Histórica** 16.set - SILVIO NIHEI 7. Estudos de caso plantas 1 23.set - JOSE PIRANI 8. Estudos de caso plantas 2 7.out JOSE PIRANI 9. Estudos de caso Métodos, Padrões e Processos filogeográficos - 14.out C. MIYAKI 10. Associações históricas (parasita-hospedeiro) - 21.out F. MARQUES 11. Estudo de caso água doce 4.nov - Ricardo 12. Estudos de caso - marinho-11.nov A. MARQUES 13. Aplicações em análises ambientais/conservação da natureza: 18.nov - Ricardo 14. Avaliação/Seminário: 25.nov- Ricardo 15. Recuperação: data a definir (dez/2013) - Ricardo Site da disciplina: http://lhe.ib.usp.br/biogeografianeotropical/ 2
LITERATURA Avise, J.C. 2000. Phylogeography. The history and formation of species. Harvard University Press, 447 Bicudo, C.E.M. & N.A. Menezes. 1996. Biodiversity in Brazil. A fisrt approach. CNPq. 326 p. Brown, J.H. & A.C. Gibson 1983. Biogeography. Mosby, 643 p. Cabrera, A.L. & A.Willink. 1973. Biogeografia de América Latina. Programa Regional de Desarrollo Científico y Tecnológico, 120 p. Crisci, J., L. Katinas & P. Posadas. 2003. Historical Biogeography: An introduction. Harvard University Press. 233 p. Carvalho, C.J.B. & E.A.B. Almeida (eds). 2011. Biogeografia da América do Sul. Padrões & Processos. Ed. Roca. 306 p. Humphries, C.J. & L.R. Parenti. 1986. Cladistic biogeography. Oxford; New York: Clarendon Press: Oxford University Press, 98 p. Lomolino, M.V., B.R. Riddle & J.H. Brown. 2005. Biogeography. Sinauer. 845 p. Lomolino, M.V., D.F. Sax & J.H. Brown. 1994. Foundations of Biogeography. Classic papers with commentaries. Chicago University Press, 1291 p. Morrone, J.J. 2009. Evolutionary Biogeography. An Integrative approach with case studies. 301 p. Nelson, G.J. & N.I. Platnick, 1981. Systematics and biogeography: cladistics and vicariance. Columbia University Press, 567 p. Souza, C.R.G., K. Suguio, A.M.S. Oliveira & P.E. Oliveira (eds.) Quaternário do Brasil. Holos Ed., Ribeirão Preto. 378 p. Whitmore, T.C. & G.T. Prance. 1987. Biogeography and Quaternary history in tropical America. Oxford: Clarendon Press, 214 p. O que é biogeografia? Ciência que documenta e tenta entender os padrões de distribuição espacial dos organismos (de genes até comunidades e ecossistemas), causas e história. OU Diversidade biológica resulta da história da vida na Terra expressa através de suas mudanças de forma ao longo do espaço e tempo (Crisci et al. 2003) Primeiras culturas já sabiam onde achar espécies/alimento, montanhas, rios, etc... 3
História da Biogeografia Tupã e a criação do mundo Criou o infinito, depois Jaci (Lua), Iara (irmã de Jaci) deusa dos lagos, Guaraci (Sol, irmão de Jaci), que deram vida a tudo. Pirarucu, deus do mal e Curupira, deus protetor das florestas. Depois criou o homem e a mulher. Os deuses fizeram os animais e plantas que se dispersaram. O jardim do Éden (genesis 1440 ac) Deus cria o homem e os bichos no 5-6 dia, eles se espalham 4
Localização Importância: centro de origem e dispersão Arca de Noé 7 casais de domésticos 1 casal do resto. barca de 300 m Plantas???? 5
Arca de Noé Dilúvio, extinção e dispersão Holanda Monte Ararat (Armênia/Turquia) Torre de Babel Torre para o céu Deus ordena o fim da obra desçamos e confundamolhes para povoar a superfície da Terra Centro de origem e Dispersão do homem 6
Aristóteles Rios não são perenes, umidade varia, mar também deve variar. Se o mar avança e retrocede ele nem sempre foi assim. Distribuição dos animais Idade Média Queimando bruxas e livros Era das trevas 7
Grande navegações Renascimento Mauricio de Nassau Descobertas Cebus flavius, descrito Marcgrave 1648 8
Linneu Criação divina Deus falou para o homem, catalogue tudo Stasis (Terra, clima, spp) Jardim do Éden no topo de um morro tropical (que tem todas as estações do ano) Ilha tropical, continentes em expansão e dispersão. Buffon Problemas nas explicações de Linneu Diferentes porções do globo com mesmo clima e floresta tinham diferente fauna Migrações sobre ambientes inóspitos - improváveis Origem da vida no NW Europa. Vida migrou para Novo Mundo com esfriamento do mundo, depois se modificou (degeneração) LEI DE BUFFON Ambiente similares em regiões isoladas tem diferentes faunas de mamíferos e aves 9
Banks Joseph Banks, HMS Endeavor 1768-1771 recolheu 1000 spp de plantas Lei Buffon SP cosmopolitas Johann R. Forster Viajou com Cook Início da Biog de ilhas (+ spp no continente, nas ilhas + próximas, nas ilhas maiores) Willdenow 1765-1812 Províncias fitogeográficas na Europa Vários locais de origem (divinos) de spp no topo de montanhas, dispersão posterior dos refúgios Alexander von Humboldt Pai fitogeografia Isobar, isoterma 10
Augustin de Candolle Diferenças locais ( estação, características ecológicas) e regionais ( habitações biotas, características geológicas/geográficas) Ecological elements -***** Fitogeografia (20 áreas), primera proposta Termo endêmico e área de endemismo Hutton - Lyell Hutton (1795) e Lyell (1830) actualismo ( uniformitarianism ) o mundo era mais velho do que se imaginava. Fenômenos de hoje ocorreram no passado Clima mudava, ação do nível do mar Lyell - Fósseis, extinção mas, espécies eram imutáveis (Terra Mutável), rejeitou criação divina. Extinção seguida de criação divina 1800 s Faltava: Estimar Idade da Terra, dinâmica dos continentes, mecanismos de diversificação e dispersão 11
Sclater Muitas áreas de criação (próximas a áreas de distribuição atual) 1858 -Dividiu a Terra em regiões (Aves Passeriformes) - fidelidade 6 Àreas tinham relação entre si (Similaridade e dissimilaridade) Darwin & Wallace Origem da vida, dispersão e diversificação Seleção natural- diversificação e adaptação Dispersão por longas distâncias isolamento Darwin: dist. diferentes nos continentes provaria Seleção Natural 12
Hooker Southern end of world 1853 Extensionista Pontes continentais Vicariância, Terra X mar Extensionismo Extensionistas (Lyell, Forbes, Hooker) dispersão por grandes e perenes barreiras (cosmopolitas, dist. Disjunta) Hooker biogeografia causal ( vicariancia ) Ilhas menos diversas cont, maior ilha mais divers. Maior distancia menos diversa 13
XIX, morfo-ecogeográficos MeuNome@Uma.Regra Bergmann (1847), clima frio, corpo grande, menor corpo/volume (endotérmicos) Allen (1878), apêndices curtas no clima + frio ártico deserto XIX, morfo-ecogeográficos Golger (1833) dentro da sp, indivíduos de clima úmido são escuros Cope (1877) grupos evoluem em uma direção, p.ex. aumento tamanho com tempo Darwin spp amplilocadas tem altas densidades populacionais Hilgard 1860, clima e plantas transformam rocha em solo 14
XIX, morfo-ecogeográficos Merriam 1894 mudanças altitudinais na vegetação são equivalentes as mudanças latitudinais (plantas) Síntese XIX e metade do XX Centro de Origem Sentido da Dispersão N-S 15
Centro de origem CRITÉRIOS CAIN 1944 Área com maior número de táxons (diversidade aumenta com o tempo).?hawai Área com maior abundância de spp?sp introduzidas Área com espécies mais derivadas Área com o fóssil mais antigo Área onde ocorre o táxon mais primitivo do grupo Área com as espécies de maior tamanho Briggs 1984, Muller 1973 centros de radiação evolutiva, centros secundários de evolução ou centros de diversificação. Parecidos com áreas de endemismo Centro de origem nos trópicos Biogeografia filogenética Hennig: Filogenia incorporada na Biogeografia. Progressão corológica (área habitada por spp primitivas são ancestrais) deviation rule (assume que especiação peripátrica é muito comum na natureza) Brundin 1966, aceitou tectônica e filogenética, idéias claras, influentes Usavam muito a dispersão 16
Croizat - Panbiogeografia Comparou distribuição de animais e plantas e descobriu padrões de distribuições concordantes, independente da capacidade de dispersão, se contrapondo ao modelo dispersialista. Vida e Terra evoluíram juntas Space, time, form: the biological synthesis tracks 1900-1960 Dispersionistas (escola Nova Iorque) Paleontologia, origem, dispersão, declínio dos vertebrados, Ameghino, Romer, Simpson, von Ihering, Darlington, Mayr Faunas tem historia complexa que só pode ser compreendida com filogenia 17
1950- Tectônica de placas Cladística mecanismos limitam distribuições Biogeografia ecológica Deriva continental A. Snider-Pelligrini 1858 teoria sem fundamentos (Ortelis sec XVI) A. L. Wegener publicou 1912-1956 evidências geológicas e algumas biológicas Provou idéias de Hooker, detonou dispersialistas Teoria da Deriva continental + expansão dos fundos oceânicos = Tectonica de placas (déc. 60) 18
Biogeografia cladística Desenvolvido baseado na panbiogeografia Refuta dispersão como principal explicação Vários métodos, BPA, Paralogy-Free, Análise de Componentes Filogeografia John C. Avise (2000) Phylogeography Nova forma de interpretar as dist. Atuais e origens das espécies 19
Séc XX-XXI MacArthur & Wilson, 1963, 1967, biog de ilhas (imigração e extinção) GIS e PC - Métodos de análise: BPA, TAS, DIVA, etc... Filogeografia Biogeografia Ecológica e Histórica juntas Classificação dos métodos Centro de origem Panbiogeografia Biogeografia filogenética Biogeografia cladística Filogeografia Análise de parsimonia de endemicidade (PAE) DISPERSÃO N/A DISPERSÃO & VICARIANCIA N/A 20
Classificação dos métodos ÁREA TÁXON Centro de origem Panbiogeografia Biogeografia filogenética Biogeografia cladística Filogeografia Análise de parsimonia de endemicidade (PAE) Séc XXI Biogeografia transformou-se em algo testável e abandonou a associação irrestrita com taxonomia Descritivo - Narrativo Interpretativo (teste) FORMA TEMPO - ESPAÇO 21
Conceitos Dispersão movimento para fora do ponto de origem (dispersal x dispersion). Viajar para nova área, passar por áreas inóspitas e estabelecer uma população. Saltos x Difusão dispersion Bejerinck s Law (dispersionista tudo está em todo lugar, o ambiente seleciona. Com tempo a dispersão é inevitável para maioria spp. Incapacidade de se adaptar a todos os ambientes. (exceção micróbios) Conceitos Vagilidade capacidade própria de dispersão Pagilidade disperso por outros (físico ou biológico) 22
Conceitos Extinção processo natural. Desaparecimento de uma linhagem. independe da idade evolutiva, mas depende do status ecológico. Relacionado com tam.populacional, taxa nascimento e morte. Extinção em massa, mudanças ambientais 6 grandes extinções (Pleistoceno, Cretáceo, Permiano com 96% fauna marinha) Conceitos Cosmopolita- largamente distribuído pelo mundo Conceito dependente da escala e nível taxonômico Terrestres (Homo sapiens, alguns microorganismos, Falco peregrinus, planta Scencio, Vespertilionidae) Mar, poucas espécies cosmopolitas (baleias) Água doce, grupos de plantas (lentilhas, Salvinia) invertebrados (Daphnia, rotifera, Tardigrada) 23
Conceitos Endemismo Restrição a um local (surgiu e nunca dispersou; existe em um local dif da origem; existe apenas em parte da dist original). Autóctone, alóctone Área de endemismo onde ocorre 2 ou + organismos (não irmãos), várias definições Amplilocado largamente distribuído (mais de uma área de endemismo) Conceitos dependem da escala e nível taxonômico Introduzidas, muitas espécies podem ser levadas pelo homem de propósito ou inadvertidamente (foresia) Taxonomic relicts, biogeographic relicts = fóssil vivo. Fragmentação divisão (vicariância, homem, clima) 24