Conservação Ecológica

(1)

Conservação Ecológica

Biogeografia de ilhas e

metapopulações

Jean Paul Metzger

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1. Definições

2. Por que conservar?

Causas de extinções Estimativas de perda

3. Sensibilidade das populações pequenas 4. Vulnerabilidade à extinção

Principais tópicos

I – CONCEITOS GERAIS DE CONSERVAÇÃO

II – ESTUDO DE POPULAÇÕES FRAGMENTADAS

5. Biogeografia de ilhas

(3)

SISTEMA NACIONAL DE UNIDADES DE CONSERVAÇÃO LEI No 9.985, DE 18 DE JULHO DE 2000.

Conservação da natureza

: todo tipo de

manejo da natureza (proteção total, utilização

sustentável e restauração) visando a perpetuação

das espécies e a manutenção dos recursos

naturais de forma sustentável.

(4)

• estéticas, cênicas • econômicas:

• valores diretos: consumo (lenha, caça), produtivo (madeira de lei, castanha do Pará, peixes, frutas, mel, cera de abelha,....)

• valores indiretos (serviços ambientais):

proteção de mananciais, contenção de erosões, deslizamentos e enchentes, controle climático, recreacional, eco-turismo

• valor de opção: banco genético para indústria de alimentos e de fármacos

• éticas (valor de existência)

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VALORES INSTRUMENTAIS:

•estéticas, cênicas • econômicas:

• valores diretos:

• valores indiretos (serviços ambientais): • valor de opção

VALORES INTRÍNSECOS

• éticas (valor de existência)

Por que conservar a biodiversidade ?

Qual a diferença de considerar valores intrínsecos ou instrumentais?

(6)

(7)

- Perda e fragmentação do habitat - Introdução de espécies exóticas

- Exploração direta

- Mudanças climáticas

Principais causas da crise da biodiversidade

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Exemplo do Mar de Aral

Antiga União Soviética (agora Cazaquistão – Uzbequistão) Era a quarta maior superfície de água doce do mundo – 68.00 km2

(9)

Exemplo do Mar de Aral

Alimentado por dois rios (Amu Daria e Sir Daria)

A partir dos anos 1960 foram utilizados para irrigação de culturas de algodão no

Uzbequistão (Amu Daria) e de arroz no Cazaquistão (Sir

Daria).

Até 90% da água destes rios foi retirada.

(10)

Exemplo do Mar de Aral

(11)

(12)

Exemplo do Mar de Aral

• O Mar de Aral praticamente secou (perdeu 60% do

seu volume);

• Com o aumento da salinidade, os peixes morreram

(20 das 24 espécies de peixes locais se

extinguiu) e a comunidade de pescadores locais (60 mil pessoas) abandonou as atividades;

• Os depósitos de sal nas áreas ressecadas foram

dispersas pelo vento, reduzindo a produtividade agrícola e acabando com a criação de gado

(13)

Exemplo do Mar de Aral

• O lençol freático baixou de 5 a 15 m nas áreas do

entorno e ficou salgada;

• Nas áreas irrigadas, o lençol subiu, provocando a

salinização do solo e sua desertificação

• O clima mudou, ficando mais quente no verão e

menos chuvoso.

• A população sofre com a alta densidade de areia e sal,

com a contaminação dos solos e da água por pesticidas (muito usados para o algodão) – a

amamentação não é recomendada devido à alta concentração de pesticidas no leite materno! A incidência de câncer de garganta e de doenças

(14)

Estimativas de perda de espécies

Arrhenius (1921):

S=c Az_{onde: S: riqueza}

A: área

(15)

Relação entre área de uma ilha e a taxa de extinção

A variação da riqueza em função da área da ilha pode ser modelizada a partir da equação logística:

S: riqueza específica A: área da ilha

c e z são duas constantes S = c Az

Log(S) = Log(c) + z Log(A)

Log(A) Log(S) Log(c) z A constante “z” parece representar as capacidades de colonização e as possibilidades de extinção das comunidades estudadas

(16)

Estimativas de perda de espécies

(17)

(18)

(19)

(20)

Estimativas de perda de espécies

(Wilson 1993)

• 1.500.000 espécies identificadas

(21)

Estimativas de biodiversidade

Erwin, T.L. 1982. Tropical forests: their richness in

Coleopterea and other Arthropod species.

Coleopterists Bulletin, 36: 74-75.

• Em uma árvore tropical: 1200 espécies de

besouros, das quais 163 específicas à aquela

espécie.

• 50 000 espécies de árvores: (* 163) = 8.150.000

espécies de besouros em áreas tropicais

• No total: 10 milhões de espécies de besouros

• Insetos (1/3 é besouro) = 30 milhões

(22)

• 1.500.000 espécies identificadas

• Estima-se de 10 a 100 milhões o número de espécies

• A extinção de espécies é estimada em função da perda da área de floresta tropical

• Para S=10 milhões, z= 0,15

==> extinção = 17.500 espécies/ano 74 espécies/dia

3 espécies/hora

• Taxa de extinção é hoje 100 a 1000 vezes maior

• Neste ritmo 10-50% das espécies devem desaparecer até 2030

Estimativas de perda de espécies

(Wilson 1993)

(23)

(24)

Taxa de extinção de fundo

vs

(25)

• éticas (valor de existência) • estéticas, cênicas

• econômicas:

• valores diretos: consumo (lenha, caça), produtivo (madeira de lei, castanha do Pará, peixes, frutas, mel, cera de abelha,....)

• valores indiretos (serviços ambientais):

proteção de mananciais, contenção de erosões, deslizamentos e enchentes, controle climático, recreacional, eco-turismo

• valor de opção: banco genético para indústria de alimentos e de fármacos

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Espécies extintas no Brasil

-11 espécies extintas nos últimos 500 anos (QUAIS????)

Coleoptero – Extinto

Ave (Mutm) – Extinto da Natureza Ave (Arara Azul Pequena) – Extinto Coleoptero – Extinto

Lepidoptera – Provavelmente extinto Lepidoptera – Provavelmente extinto Lepidoptera – Provavelmente extinto Lepidoptera – Provavelmente extinto Lepidoptera – Provavelmente extinto Lepidoptera – Provavelmente extinto Gastropodo – Extinto

Gastropodo – Extinto Gastropodo – Extinto

Annelida – Provavelmente extinto Annelida – Provavelmente extinto Onycophora – Provavelmente extinto

(27)

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(30)

(31)

(32)

• Na Mata Atlântica existem 188 a 199

espécies endêmicas, das quais 70 a 102

estão ameaçadas de extinção.

• O tempo de latência entre a perda do

habitat e a extinção de uma espécie de

ave pode ser de 50 a 100 anos.

(33)

Quantas espécies já foram extintas

ou estão em vias de serem extintas?

IUCN – Bankok (17-25 Nov 2004)

(34)

• O que significam as categorias?

CATEGORIA Característica

Extintas Espécies que não existe no ambiente natural

Críticas Probabilidade > 50% de extinção em 5 anos ou em duas gerações Ameaçadas Probabilidade de 20-50% de

extinção em 20 anos ou 10 gerações

Vulneráveis Probabilidade de 10-20% de extinção em 100 anos

Espécies em vias de serem extintas- IUCN

(35)

(36)

1 Subjetividade

BRASIL – anfíbios

-15 espécies ameaçadas de extinção (Célio Haddad)

- 110 espécies ameaçadas de extinção (IUCN)

Quantas espécies já foram extintas

ou estão en vias de serem extintas?

Î Na dúvida, é ameaçada….

PROBLEMAS:

2 Falta de conhecimento

(37)

• Lista de flora ameaçada de extinção está parada há 2

anos

• Herton Escobar- O estado de s. paulo

• A nova lista brasileira de plantas ameaçadas de

extinção, elaborada há mais de dois anos, está parada no Ministério do Meio Ambiente (MMA), que discorda da opinião dos cientistas. Preparada por um grupo de

quase 300 especialistas, ela inclui 1.495 espécies. A lista atual, de 1992, tem apenas 107 espécies e está completamente desatualizada, segundo os

pesquisadores.

• O ministério discordou do trabalho. Queria aprovar

apenas 400 espécies, segundo Gláucia Drummond,

superintendente técnica da Fundação Biodiversitas, ONG com sede em Belo Horizonte que coordena a elaboração da lista em convênio com o Ibama.

(38)

• - Quando o governo publica uma lista, ele é cobrado. Vai ser necessário tomar medidas, gastar mais recursos,

fazer mais estudos. Pessoas podem ser presas, pagar

multas etc. Pode haver comunidades indígenas ou

ribeirinhas que usem aquelas espécies. Por isso, temos que ter mais cuidado. E o cuidado é dos dois lados,

não se vai deixar uma espécie de fora. Se ela estiver ameaçada, ela está ameaçada e pronto. Mas temos

que ter critério - defende Lidio Coradin, da Diretoria de Conservação da Biodiversidade, do MMA.

• Para Coradin, a posição de uma organização

não-governamental é mais fácil, uma vez que suas

declarações não incorrerão em problemas jurídicos.

Esses também, embora relacionados à pesquisa científica, são citados pela IUCN.

(39)

1. Definições

Principais tópicos

6. A teoria de metapopulações 7. Ecologia de paisagens

(40)

5.300 ha da Reserva de Poço das Antas é suficiente para proteger o Mico-Leão-Dourado, sabendo que vivem lá cerca de 400 indivíduos?

QUAL É A POPULAÇÃO MINÍMA VIÁVEL?

Sensibilidade de populações

pequenas

(41)

O QUE É UMA POPULAÇÃO MINÍMA VIÁVEL?

“Uma PMV para uma espécie em um determinado local é a menor população isolada que tenha 99% de chances de continuar existindo por 1.000 anos, a despeitos dos efeitos

previsíveis de estocastividade genética, ambiental e demográfica, e de catástrofes naturais” (Shaffer 1981)

Eventos estocásticos : eventos probabilísticos

Sensibilidade de populações

pequenas

(42)

Sensibilidade de populações

pequenas

1. Deriva genética – redução na frequência de alelos

de uma geração para a outra Î declínio da heterozigozidade

2. Depressão endogâmica – acasalamento entre

parentes próximos Î cria fraca ou estéril (alelos nocivos)

ESTOCASTICIDADE GENÉTICA

(43)

Sensibilidade de populações

pequenas

Na capacidade de carga:

taxa média nascimento = taxa média de mortalidade Em populações pequenas, as taxas têm alta variância.

- Redução repentina no tamanho populacional - Desbalanceamento na proporção de sexos;

(44)

Sensibilidade de populações

pequenas

Efeito Allee: quanto menor a população, maior as chances dela se reduzir ainda mais…

ESTOCASTICIDADE DEMOGRÁFICA Tamanho da população (espécie ameaçada) Reprodução

(45)

-Sensibilidade de populações

pequenas

Efeito Allee: quanto menor a população, maior as chances dela se reduzir ainda mais…

- Dificuldade de encontrar os parceiros para acasalamento; - Capacidade de encontrar alimentos

- Capacidade de defender território contra ataques

(46)

Sensibilidade de populações

pequenas

- Variações climáticas (secas, cheias, …) Î disponibilidade de alimento

- Catástrofes: tempestades, terremotos, incêndios, erupções vulcânicas,…

Î Causam variações no tamanho populacional

Î Populações pequenas podem ser extintas por um destes eventos.

(47)

O QUE É UMA POPULAÇÃO MINÍMA VIÁVEL?

“Uma PMV para uma espécie em um determinado local é a menor população isolada que tenha 99% de chances de continuar existindo por 1.000 anos, a despeitos dos efeitos

previsíveis de estocastividade genética, ambiental e demográfica, e de catástrofes naturais” (Shaffer 1981)

Vertebrados: 500 – 1000 indivíduos Invertebrados: > 10.000 indivíduos

Sensibilidade de populações

pequenas

(48)

QUAL A ÁREA MÍNIMA NECESSÁRIA PARA A CONSERVAÇÃO DE UMA ESPÉCIE?

É a área necessária para manter um população mínima viável.

Mamíferos de pequeno porte: 10.000 – 100.000 ha Onças do Pantanal? Uma onça = 14.200 ha 1000 onças = 14.200.000 ha

Sensibilidade de populações

pequenas

(49)

1. Definições

Principais tópicos

(50)

Vulnerabilidade à extinção

- Densidade populacional baixa - Distribuição espacial restrita

- Grande especificidade de habitat

As espécies raras estão entre as mais vulneráveis à extinção…

(51)

(52)

Ameaças e endemismo

Ex.: Jararaca ilhoa

(53)

(54)

(55)

- Grandes exigências de espaço - Dificuldade de deslocamento - Baixa fecundidade

- Dependência por recursos imprevisíveis ou irregularmente distribuídos

- Ninhos no chão

- Intolerância a ambientes de borda - Interesse para populações humanas

São mais vulneráveis à extinção espécies com:

Vulnerabilidade à extinção

(56)

(57)

1. Definições

Principais tópicos

(58)

• Biogeografia de ilhas

• Conceituação • Aplicação

Bases para a conservação

I – MODELOS DE ILHAS E DE REDE

• Teoria de metapopulações • Conceituação • Aplicação II – MODELOS DE MOSAICOS • Ecologia de paisagens • Conceituação

(59)

2. Onde conservar?

A C B E D F G

(60)

2. Onde conservar?

A C B E D F G

(61)

Regras para definição de reservas “baseadas na teoria das ilhas”

(Terborgh 1974, 1975, Diamond 1975, Wilson & Willis 1975, IUCN 1980)

(62)

(63)

(64)

A teoria da biogeografia das ilhas

(MacArthur, R.H. and Wilson, E.O. 1967. The theory of island

biogeography. Princeton Univ. Press. Ed., Princeton)

Esta teoria estava baseada em três observações:

1. Comunidades insulares são mais pobres em espécies do que as comunidades continentais equivalentes (Sc > S1);

2. Esta riqueza aumenta com o tamanho da ilha;

3. Esta riqueza diminui com o aumento do isolamento da ilha.

S2 S3 S1 S4 Sc (S1 > S3) (S2 > S4)

(65)

Esta teoria estava baseada também numa premissa: 1. As ilhas não funcionam como um sistema fechado:

S2 S3 S1 S4 Sc (S1 > S2) (S3 > S4) (S1 > S3) (S2 > S4)

(66)

Î Existe um equilíbrio dinâmico entre extinção e colonização

Se

Taxa de colonização

(espécies

/ tempo)

Chegada de uma

Taxa de extinção (espécies

/ tempo)

Número de espécies

(67)

Î Existe um equilíbrio dinâmico entre extinção e imigração

Se

(espécies

/ tempo)

Espécies com maior

capacidade de locomoção Número de espécies

0 P

Predação e competição aumentam o risco de

(68)

Î Este equilíbrio dinâmico depende da área da ilha.

Segrd

(espécies

/ tempo)

0 Sepq P

grande pequena

(69)

Relação entre RIQUEZA e ÁREA de uma ilha:

A teoria da biogeografia das ilhas

Exemplo: riqueza de aves nas ilhas de Aland (Finlândia)

(70)

• Efeito de área ou efeito de heterogeneidade ?

(71)

Exemplo: experimentos de Simberloff em manguezais com invertebrados

Relação entre RIQUEZA e ÁREA de uma ilha:

(72)

• Redução da heterogeneidade do habitat;

• Área da ilha < Área mínima necessária para a sobrevivência de uma determinada população;

• Intensificação das competições inter e intra específicas devido à escassez de recursos;

• Extinções secundárias, devido ao desaparecimento de espécies-chave;

• Aumento dos riscos de extinções estocásticas.

(73)

Î Este equilíbrio dinâmico depende do isolamento da ilha.

Selonge

(espécies

/ tempo)

0 Seprox. P

Longe

(74)

Relação entre isolamento de uma ilha e a taxa de imigração

(75)

Î A riqueza de uma comunidade insular depende de

equilíbrio dinâmico entre as taxas de extinção e de

imigração, que, por sua vez, são influenciadas pela área e isolamento da ilha.

Î Trata-se de uma teoria simples, sedutora, fácil de ser testada e com muitas implicações práticas.

(76)

Os legados da teoria das ilhas para conservação : • A metáfora de refúgios/reservas como ilhas;

• O debate do SLOSS (“single large or several small”);

(77)

O debate do SLOSS (“single large or several small”)

single large or several small

(78)

Estratégia de maximização da riqueza específica

(Simberloff & Abele 1976, 1982, Järvinen 1982, Margules et al. 1982, Mclellan et al. 1986)

• Várias pequenas reservas permitem proteger um número maior de espécies

- Dados de campo

- Modelos baseados em equações logísticas

• No entanto: muitas espécies são de borda e generalistas (espécies focais podem não estar protegidas)

- Riqueza não implica numa maior estabilidade ou num “bom” funcionamento do ecossistema - A longo prazo, fragmentos pequenos só suportam

espécies se houver um fonte estável próxima

(79)

Estratégias de minimização dos riscos de extinção

(Diamond 1975, 1976, Wilson and Willis 1975, Terborgh 1974 et 1976, Whitcomb et al. 1976, Fahrig and Merriam 1985)

• Uma única reserva grande é melhor

- Quanto maior a reserva, menor os riscos de extinções (simulações)

- 5000 km2 _{para obter uma taxa de 0,5% em 100 anos}

(Terborgh 1976)

• No entanto, há maior risco de extinções em massa por perturbações raras de grande escala

(80)

2. Onde conservar?

A C B E D F G

(81)

(82)

Limitações do SLOSS na prática

1. Raramente a questão do SLOSS pode ser aplicada (e.g., “tem que conservar o que sobrou”)

2. As necessidades são muito mais de saber como gerenciar uma rede de reservas (reconhecer reservas-chave) 3. A pergunta do SLOSS não é espacialmente explícita

(83)

A pergunta do SLOSS não é espacialmente explícita: diferentes graus de fragmentação

single large or several small

(84)

A pergunta do SLOSS não é espacialmente explícita: diferentes isolamentos

several small or several small

(85)

A pergunta do SLOSS não é espacialmente explícita: diferentes distribuições espaciais

several small or several small

(86)

Mudança de paradigma na biologia da conservação (Hanski & Simberloff 1997)

Mudança de Paradigma

(87)

• Biogeografia de ilhas

• Conceituação • Aplicação

Bases para a conservação

I – MODELOS DE ILHAS E DE REDE

• Teoria de metapopulações • Conceituação • Aplicação II – MODELOS DE MOSAICOS • Ecologia de paisagens • Conceituação • Aplicação

(88)

• Conjunto de indivíduos de uma espécie, habitando um mesmo local, num mesmo tempo.

• É uma unidade panmítica: todos os indivíduos têm a

mesma chance de interagir (cruzar).

• Dinâmica: ênfase nas mortes e nascimentos de indivíduos da população.

(89)

1. Conjunto de populações locais isoladas

espacialmente em fragmentos de habitat e unidas funcionalmente por fluxos biológicos.

O que é uma metapopulação ?

(90)

2. As populações locais correm risco de extinção:

existe uma dinâmica de extinções e recolonizações

locais Tempo 1 Tempo 2 Fragmentos ocupados Fragmentos vazios

(91)

3. Este modelo clássico enfatiza principalmente o

turnover das populações locais (“indivíduo ==

pop. local”). Tempo 1 Tempo 2 Fragmentos ocupados Fragmentos vazios

O que é uma metapopulação ?

(92)

4. Se a taxa de recolonização = taxa de extinção, a metapopulação está em equilíbrio.

Tempo 1 Tempo 2 Fragmentos ocupados Fragmentos vazios P= 4/10 P= 6/10

(93)

• A abordagem de metapopulação advem da necessidade de espacializar a dinâmica de populações.

Taxa de extinção ÍÎ Tamanho

Taxa de recolonização ÍÎ Conectividade

(94)

• Duas premissas básicas :

1. as populações estão estruturadas em conjuntos

de populações reprodutivas locais;

2. a migração entre as populações locais tem uma

influência limitada na dinâmica local, permitindo principalmente o restabelecimento de populações locais extintas.

(95)

• As metapopulações apresentam um variedade de

estruturas que se organizam num contínuo indo desdes populações em desequilíbrio às “patchy populations”, ou do modelo de Levins a um modelo de continente-ilha

(96)

(97)

Um exemplo de metapopulação do tipo Levins: The

Glanville fritillary (Melitaea cinxia) metapopulation

• É uma espécie de boborleta ameaçada de extinção, que desapareceu da Finlândia no final dos anos 1970, e

agora ocorre, naquela região, apenas nas ilhas de Aland e em algumas ilhas ao redor.

• É uma das metapopulações mais bem estudadas (Ilkka Hanski)

(98)

Outros exemplos de metapopulação clássica

- 57 das 94 espécies de borboletas residentes da Finlândia (com muita incerteza)

- Insetos florestais que vivem em microhabitats, como tronco de árvores mortas (besouro)

- Daphnia em poças d’água em rochas; - Anfíbios em brejos/lagoas

- Aves e pequenos mamíferos em paisagens tendo pequenos bosques

(99)

A teoria das metapopulações :

1. Recuperou a importância dos pequenos fragmentos para a conservação. A teoria da biogeografia acentuava a importância dos

grandes fragmentos (que muitas vezes não existem numa escala local ou regional), relegando os pequenos fragmentos para um segundo plano.

2. Ressalta a importância da dinâmica de extinção e

recolonização, o que valoriza os fragmentos não-ocupados. 3. Mostra que proteger a paisagem onde uma população ocorre

hoje não vai necessariamente permitir sua conservação (p.e., as

“non-equilibrium metapopulation”).

4. Chama a atenção para a rede de fragmentos, e não apenas para

alguns grandes fragmentos.