Padrões de desmatamento e seus efeitos sobre paisagem e a biodiversidade: existem padrões não-lineares?

Padrões de desmatamento e seus efeitos sobre paisagem e a biodiversidade: existem padrões não-lineares?

Padrões de desmatamento e limiares Padrões de transformação da paisagem (desmatamento)

Padrões de desmatamento e limiares Efeitos na estrutura da paisagem

Padrões de desmatamento e limiares As mudanças na estrutura da paisagem caracterizam-se por serem não-lineares. Limiares críticos podem ser definidos como faixas de transição nas quais pequenas mudanças na estrutura espacial da paisagem produzem mudanças bruscas nas respostas ecológicas.

Modelos de dinâmica da paisagem - III Percolação em modelos neutros A percolação é uma propriedade utilizada inicialmente para descrever fluxo de líquidos e condutividade elétrica de matérias heterogêneas, como géis, polímeros, vidros. Não-Percola Percola

Percolação em modelos neutros A percolação foi inicialmente aplicada em paisagens neutras (obtidas por modelos neutros) Os modelos neutros podem ser definidos como um conjunto de regras para se criar um padrão espacial na ausência de um determinado processo sob estudo. Paisagem neutra vs Paisagem real

Percolação em modelos neutros A paisagem mais neutra é uma paisagem onde as unidades se distribuem de forma totalmente aleatória. P= 0,1 Paisagem neutra com 10% de habitat

Percolação em modelos neutros A paisagem mais neutra é uma paisagem onde as unidades se distribuem de forma totalmente aleatória. Paisagens neutras com 20% de habitat

Percolação em modelos neutros Regras para a definição de patches (manchas) Regra 1 Regra 2 Regra 3

Percolação em modelos neutros Limiar de percolação, P lim, em paisagens neutras: P lim = 0,5928 para a regra 1.

Percolação em modelos neutros Outras paisagens neutras paisagens hierárquicas P= 0,4 P= 0,2 P= 0,15 P= 0,05 P= 0,3 P= 0,1 P= 0,2 P= 0,4 P= 0,05 P= 0,15 P= 0,15 P= 0,05 P= 0,4 P= 0,2 P= 0,1 P= 0,3 P= 0,05 P= 0,15 P= 0,2 P= 0,4 Paisagem neutra com 20% de habitat

Percolação em modelos neutros Outras paisagens neutras fractais

Percolação em modelos neutros Limiares e a estrutura da paisagem (regra 1)

Percolação em modelos neutros Limiares e a estrutura da paisagem (regra 3)

Conseqüências dos limiares no deslocamento das espécies Kimberly With & Anthony King Dispersal success on fractal landscapes: a consequence of lacunarity thresholds Landscape Ecology 14: 73-82 A capacidade de deslocamento das espécies pode ser mais importante que parâmetros demográficos na persistência e abundância de uma espécie numa paisagem fragmentada. O sucesso na localização de novos habitats depende de uma relação entre a capacidade de deslocamento da espécie (escala de movimentação) e o espaçamento dos habitats (escala de fragmentação).

Conseqüências dos limiares no deslocamento das espécies Objetivo: simular o sucesso na dispersão em paisagens com diferentes estruturas Simulação das paisagens: 13 níveis de abundância de habitat (P= 0,01, 0,05, 0,1, 0,2...0,9, 0,95, 0,99) 1 paisagem aleatória e 3 paisagens fractais (H= 0, 0,5, 1) Total: 52 tipos de paisagens

Conseqüências dos limiares no deslocamento das espécies Simulação de deslocamento: Em cada modelo de deslacamento, a espécie sai de um pixel de habitat e caminha m pixels. O sucesso caracteriza-se por encontar um novo pixel de habitat. 1. Modelo de deslocamento aleatório Move-se numa direção e numa distância aleatória a cada passo Probabilidade de sucesso = 1 (1 P) m 2. Modelo de deslocamento area limited dispersal Move-se apenas num dos 4 pixels de contato ortogonal a cada passo; a direção é aleatória Probabilidade de sucesso avaliada para 1000 simulações

Conseqüências dos limiares no deslocamento das espécies Relação entre o sucesso de deslocamento e o número de passos m

Conseqüências dos limiares no deslocamento das espécies Relação entre o sucesso de deslocamento, o modelo de deslocamento e a proporção de habitat

Conseqüências dos limiares no deslocamento das espécies Outros resultados com a relação escala de deslocamento/espaçamento AUTOR EFEITO LIMIAR With & King 1999 sucesso na dispersão 0,1 < P < 0,4 Wiens et al. 1997 Farigh 1997 Andrén 1994 taxa de movimentação de coleópteros (menor para p < 0,2) (expr. em microescala). persistência de populações em paisagens fragmentadas (simulação) tipo de efeito da fragmentação em aves e mamíferos (área vs disposição) (revisão) P < 0,2 P < 0,2 0,1 < P < 0,3

Conseqüências dos limiares na propagação de perturbações Valores de P > P lim favorecem perturbações que se propagam pelo habitat (fogo, certos parasitas). Valores de P < P lim favorecem perturbações que se propagam pela matriz (espécies exóticas invasoras, espécies generalistas).

Limiares e diversidade biológica Relação entre conectividade estrutural, fragmentação e risco de extinção Metzger & Décamps 1997

4. Limiares e diversidade biológica: um modelo hipotético Modelo conceitual relacionando diversidade de espécies e proporção de habitat

Conseqüências dos limiares nos riscos de extinção Boa parte dos modelos de extinção é exponencial, i.e. apresenta limiares Exemplo de Lande 1987: limiar varia em função das características das espécies

Conseqüências dos limiares nos riscos de extinção AUTOR ORGANISMO ESTUDADO Plim McLellan et al. 1986 Lande 1989 espécies com baixa capacidade de dispersão e com grandes exigências de habitat. espécies com alto potencial demográfico (alta fecundidade e sobrevivência) (modelo de metapopulação) 0,4 < Plim < 0,6 0,25 < Plim < 0,5 Naiman et al. 1989 diversidade de espécies em geral (modelo) Plim próximo de 0,5 Frankham 1995 Drosophila melanogaster, D. virilis e Mus musculus Plim próximo de 0,5 Aumento exponencial do risco de extinção para P próximo de 0,5

PADRÃO DE DESMATAMENTO E EVOLUÇÃO DA ESTRUTURA DA PAISAGEM EM ALTA FLORESTA (MT) Dissertação de mestrado FRANCISCO JOSÉ BARBOSA DE OLIVEIRA FILHO Orientador: Jean Paul Metzger

Existem mudanças bruscas na estrutura da paisagem nos padrões mais comuns de desmatamento na Amazônia brasileira? Quais são as conseqüências dessas alterações para a comunidade biológica?

Área de estudo Área de estudo Alta Floresta Carlinda Pires área de estudo Amazônia Legal Rio Teles 0 15 30 km Imagem TM-LANDSAT WRS 227_067 de 28/06/1998

Área de estudo Por que escolhemos Alta Floresta? Alta Floresta Carlinda 1984 1998 0 15 30 km

Área de estudo - Padrões Espinha-de-peixe (EP) Agricultura

Área de estudo - Padrões Exploração de ouro Desordenado (DE)

Área de estudo - Padrões Grandes Propriedades (GD) Pecuária

Material e Métodos Seleção das áreas de estudo Padrões de desmatamento Desordenado (DE) Espinha de peixe (EP) Grandes prop. (GD) Imagem TM-LANDSAT WRS 227_067 de 28/06/1998.

Material e Métodos Classificação das Imagens 0 2 km Área de estudo (GD 1)

Material e Métodos Classificação das Imagens Área de estudo (GD 1) 0 2 km Floresta Não Floresta

Material e Métodos Evolução do desmatamento - Espinha de peixe (EP) 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998

Material e Métodos Evolução do desmatamento - Desordenado (DE) 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998

Material e Métodos Evolução do desmatamento - Grandes Propriedades (GD) 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998

Material e Métodos Evolução do desmatamento - Sim. Aleatória c/ Dep. (SAD) 95% 84% 72% 61% 49% 37% 26% 15%

Estrutura da paisagem - Resultados - Hipótese 1 12 GD 8 EP DE GIL 4 SAD 0 1.0 Proporção de Floresta (Ln) 0.1

Estrutura da paisagem - Resultados - Hipótese 2 Mudanças não-lineares Padrões Índices NF FMED GIL IHP DE L NL NL NL EP L NL NL L GD L NL NL NL SAD NL NL NL NL

Estrutura da paisagem - Resultados - Hipótese 2 Evolução linear Nº de Fragmentos 160 120 80 40 DE EP GD 0 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 proporção de floresta

Estrutura da paisagem - Resultados - Hipótese 2 Evoluções não-lineares 12 Padrão - DE Grau de isolamento 8 4 0 1.0 0.5 Proporção de Floresta 0.0 FMED 7500 5000 2500 Padrão - GD 0 1.0 0.5 Proporção de Floresta 0.0

Estrutura da paisagem - Resultados - Hipótese 3 Momento das mudanças bruscas 7500 DE 7500 EP FMED 5000 2500 5000 2500 0 1.0 PC 0.5 0.0 0 1.0 PC 0.5 0.0 7500 GD 7500 SAD FMED 5000 2500 5000 2500 0 1.0 PC 0.5 PF 0.0 0 1.0 PC 0.5 PF 0.0

Extinções - Material e Métodos Definição dos grupos funcionais Capacidade de Deslocamento 0 m 60 m 120 m 240 m 480 m Área de vida 4000 ha 2000 ha 1000 ha 500 ha 250 ha 125 ha Efeito de Borda sensível insensível

Extinções - Material e Métodos Definição dos grupos funcionais Capacidade de Deslocamento 0 m 60 m 120 m 240 m 480 m Área de vida 4000 ha 2000 ha 1000 ha 500 ha 250 ha 125 ha Efeito de Borda sensível insensível O m - 4000 ha - insensível Total de 60 grupos funcionais

Extinções - Material e Métodos Simulação O m - 4000 ha - insensível à borda 2300 ha 60 m 1300 ha 400 ha 45 m

Extinções - Resultados - Hipótese 2 a - Comparação geral entre os padrões de desmatamento 60 S 30 EP SAD GD DE 0 1.0 0.5 Proporção de Floresta 0.0

Extinções - Resultados - Hipótese 2 Sensibilidade à borda 30 20 S 10 EP borda interior 0 1.0 0.5 Proporção de Floresta 0.0

Extinções - Resultados - Hipótese 2 Padrões de desmatamento Efeito de borda Comparação da perda de espécies sensíveis ao efeito de borda nos padrões. (q crít. = 3,86 ; gl (k)3, 44; p 0,025) (n = 24, em cada padrão) Riqueza de espécies de interior (valores de q*) DE x EP 3,09 DE x GD 2,47 DE x SAD 9,69* EP x GD 5,44* EP x SAD 9,51* GD x SAD 10,99*

Extinções - Resultados - Hipótese 2 Efeito de deslocamento Resultado do teste de Tukey (q crít. = 4,37 ; gl (k) 3, 44; p 0,01) (n = 24) Padrões de desmatamento Não cruza 60m 120m 240m 480m DE x EP 2,61 2,60 1,73 1,29 1,80 EP x GD 3,45 3,02 2,12 1,51 1,15 DE x GD 1,29 0,94 0,67 0,34 0,61 DE x SAD 7,94* 7,73* 7,87* 7,76* 7,75* EP x SAD 7,06* 6,45* 6,45* 6,34* 6,34* GD x SAD 8,42* 7,72* 7,72* 7,28* 6,99*

Extinções - Resultados - Hipótese 2 Efeito de área mínima Resultado do teste de Tukey para espécies de 1000 ha de área de vida (p 0,05). Padrões de desmatamento q* q crítico gl (3) DE x EP 0,99 3,53 26 DE x GD 1,32 3,58 21 EP x GD 0,83 3,58 21 DE x SAD 3,51* 3,49 33 EP x SAD 5,71* 3,49 33 GD x SAD 4,21* 3,53 28

Extinções - Resultados - Hipótese 2 b - Comparação do início das perdas p/ padrões não-lineares (Área de vida) Início das perdas 10 2000 ha 2000 e 4000ha - sem diferenças S 5 500 e 1000ha - SAD padrões reais 250ha - SAD DE 0 1.0 0.5 0.0 125ha - não se extinguiram PF

Extinções - Resultados - Hipótese 2 c - Momento de extinção dos grupos funcionais 1 - Grupos muito sensíveis ao desmatamento - interior, 4000ha, até 120m de deslocamento 10 2000 ha S 5 Extinção 0 1.0 0.5 PF 0.0

Extinções - Resultados - Hipótese 2 c - Momento de extinção dos grupos funcionais 1 - Grupos muito sensíveis ao desmatamento - interior, 4000ha, até 120m de deslocamento 2 - Grupos sensíveis ao desmatamento e ao padrão de desmatamento - interior, 500 a 2000ha, deslocamento não influi - borda, 4000, até 60m padrões mais agregados diferem dos mais fragmentados

Extinções - Resultados - Hipótese 2 c - Momento de extinção dos grupos funcionais 1 - Grupos muito sensíveis ao desmatamento - interior, 4000ha, até 120m de deslocamento 2 - Grupos sensíveis ao desmatamento e ao padrão de desmatamento - interior, 500 a 2000ha, deslocamento não influi - borda, 4000, até 60m padrões mais agregados diferem dos mais fragmentados 3 Grupos sensíveis ao desmatamento, porém insensíveis ao padrão - borda, 1000 a 2000ha, deslocamento variado quanto maiores as capacidades de deslocamento e menores as exigências de áreas de vida, mais tarde ocorre a extinção

Extinções - Resultados - Hipótese 2 c - Momento de extinção dos grupos funcionais 1 - Grupos muito sensíveis ao desmatamento - interior, 4000ha, até 120m de deslocamento 2 - Grupos sensíveis ao desmatamento e ao padrão de desmatamento - interior, 500 a 2000ha, deslocamento não influi - borda, 4000, até 60m padrões mais agregados diferem dos mais fragmentados 3 Grupos sensíveis ao desmatamento, porém insensíveis ao padrão - borda, 1000 a 2000ha, deslocamento variado quanto maiores as capacidades de deslocamento e menores as exigências de áreas de vida, mais tarde ocorre a extinção 4 - Grupos pouco sensíveis ao desmatamento - borda, até 500ha, diferentes deslocamentos - poucas extinções

Extinções - Resultados - Hipótese 3 Mudanças bruscas estruturais e o momento de extinção de cada grupo funcional 1 - Grupos muito sensíveis ao desmatamento Os padrões reais apresentaram coincidência entre as perdas de grupos funcionais e o FMED.

Extinções - Resultados - Hipótese 3 Mudanças bruscas estruturais e o momento de extinção de cada grupo funcional 1 - Grupos muito sensíveis ao desmatamento Os padrões reais apresentaram coincidência entre as perdas de grupos funcionais e o FMED. 2 - Grupos sensíveis ao desmatamento e ao padrão de desmatamento ocorrem diferentes relações entre extinções e mudanças na paisagem: SAD, EP e DE - GIL GD e IHP

Extinções - Resultados - Hipótese 3 Mudanças bruscas estruturais e o momento de extinção de cada grupo funcional 1 - Grupos muito sensíveis ao desmatamento Os padrões reais apresentaram coincidência entre as perdas de grupos funcionais e o FMED. 2 - Grupos sensíveis ao desmatamento e ao padrão de desmatamento ocorrem diferentes relações entre extinções e mudanças na paisagem: SAD, EP e DE - GIL GD e IHP 3 Grupos sensíveis ao desmatamento, porém insensíveis ao padrão

Extinções - Resultados - Hipótese 3 Mudanças bruscas estruturais e o momento de extinção de cada grupo funcional 1 - Grupos muito sensíveis ao desmatamento Os padrões reais apresentaram coincidência entre as perdas de grupos funcionais e o FMED. 2 - Grupos sensíveis ao desmatamento e ao padrão de desmatamento ocorrem diferentes relações entre extinções e mudanças na paisagem: SAD, EP e DE - GIL GD e IHP 3 Grupos sensíveis ao desmatamento, porém insensíveis ao padrão 4 - Grupos pouco sensíveis ao desmatamento - poucas extinções

Importância de limiares para a conservação Em determinadas circunstâncias, uma pequena alteração da paisagem pode provocar grandes alterações funcionais (boas ou ruins). Pequenas alterações podem levar à ruptura da continuidade (ou ao estabelecimento desta continuidade)