Tema 2 Teorias Biogeográficas. Teoria da Biogeografia de Ilhas (TEBI)

Tema 2 – Teorias Biogeográficas

Teoria da Biogeografia de Ilhas (TEBI)

 Aula de campo –

Sábado

(22/09) – entregar

exercícios 02/10

 Próxima Aula de campo –

Sábado

(06/10) –

entregar exercícios 09/10

 Desenho do perfil da vegetação

 Levantamento florístico e fitossociológico em

parcelas fixas

 Levantamento florístico e fitossociológico por

quadrante centrado

Teoria da Biogeografia de Ilhas

(MacArthur e Wilson, 1963;1967)

 Compreensão dos processos que auxiliam o entendimento da distribuição das espécies no tempo e no espaço

(objeto de estudo da biogeografia)

 Compreensão dos mecanismo de manutenção de espécies em ambientes pequenos e isolados

(objeto da conservação de paisagens fragmentadas)

1. Importância da Teoria do Equilíbrio da

Teoria da Evolução (Charles Darwin, 1859)

Teoria de Tectônica de Placas (Wegener, 1915)

Teoria dos Redutos e Refúgios Florestais na América do Sul (Haffer, 1969/1974; Ab’Sáber e Vanzolini, 1970)

Edward O. Wilson Robert H. MacArthur

Teoria do Equilíbrio da Biogeografia Insular

Ilhas

3

Ilhas

3

Ilhas Oceânicas: surgem nos oceanos como resultado da atividade vulcânica ou do crescimento de formações coralígenas.

Ex: Arquipélago de Fernando de Noronha.

lhas Continentais

Porções que se destacaram do continente por eventos tectônicos e/ou eustáticos. Ex: Parque Estadual da Ilha Anchieta (Peia).

Já estiveram em contato com o continente e suas formas de vida são derivadas de isolamento geográfico e dispersão.

“Ilhas Ambientais”

Qualquer área natural isolada por uma mudança do uso da terra que resulta num ambiente diferente.

Ex: topos de montanhas, lagos, fragmentos de Floresta Estacional Semidecidua cercada por atividade agropecuária como o P.E Morro do Diabo.

As ilhas são importantes objetos de estudo.

Representam em menor escala os fenômenos biológicos que ocorrem no continente em situação de isolamento

(fragmentação).

Ilhas, topos de montanhas, fontes, lagos e cavernas são ideais para experimentos naturais.

 são bem definidas

 possuem menos ambientes que os continentes  isoladas

 numerosas

Ilhas e arquipélagos são, em muitos aspectos, microcosmos do mundo.

Muitos sistemas ecológicos possuem atributos de ilhas

(Losos e Ricklefs, 2010)

2. Ilhas: Por Que Estudá-las?

 Desde o tempo de Darwin, ilhas são laboratórios naturais para o estudo da evolução dos seres vivos.

(história da colonização, teste de hipóteses entre competição e adaptação, imigração e extinção)

 Representam experimentos naturais sobre os efeitos do isolamento geográfico na especiação e extinção.

3. A Teoria do Equilíbrio da Biogeografia de Ilhas

– TEBI - (MacArthur e Wilson, 1963;1967)

 Antecedentes da TEBI

 A Teoria

 Biogeografia Experimental

 Pontos Fracos e Fortes

Antecedentes da TEBI

3.1 Antecedentes da TEBI

“Ilhas são

laboratórios lógicos da biogeografia

e

evolução eu disse. Existem milhares delas, por

exemplo, as dez mil ilhas da Baía da Flórida. Existem

diversos arranjos faunas e floras isoladas vivendo

nelas. Cada uma é um experimento esperando por

analise da ecologia e evolução” (Wilson, 2010)

Padrões Insulares

A inovação de MacArthur e Wilson foi reconhecer os temascomuns

A Teoria (TEBI)

1- a tendência do aumento do número de espécies com o aumento da área das ilhas,

(Relação Espécie X Área).

2- a tendência da diminuição de espécies com o

isolamento.

Relação espécies/área para as angiospermas da Inglaterra, (Williams & Began).

Relação Espécie-Área

O número de espécies tende a aumentar com o aumento da área.

Está relacionada diretamente às taxas de extinção de espécies, pela competição dos espaços de vida.

Relações Espécie-Isolamento

Desde 1800 conhecia-se o fato de que o número de espécies tende a diminuir conforme o isolamento de um local.

Está relacionado diretamente ao potencial de dispersão das espécies e, consequentemente, às taxas de imigração.

Retorno do número de espécies (turnover) – Renovação

É a taxa de renovação (troca), dada pela constante chegada de espécies.

Baseados no fenômeno de Krakatoa, MacArthur e Wilson observaram que o número de espécie de aves aumentou rapidamente poucos anos após o extermínio total da vida nessas ilhas pelo erupção vulcânica. O número total de espécies permaneceu relativamente constante, apesar das mudanças na composição da avifauna. Existindo uma taxa de renovação (turnover) constante.

3.3 A Teoria (TEBI) Parênteses –

1883 - Erupção e extinção total 1884 - 1 aranha

1887 – 24 espécies de plantas 1933 – 271 espécies de plantas

30 aves marinhas (o mesmo)

30% das plantas já eram diferentes da comp. inicial

Dispersão de Espécies:

O organismos se dispersam pelas mais variadas formas e estratégias, ativamente ou passivamente. Organismos dispersores possuem adaptações que os permitem alcançar ilhas distantes.

Hipóteses para dispersão a longa distância:

- Pontes (‘landbridge”) entre o continente.

- Grandes ilhas de vegetação flutuantes com árvores e até pequenos mamíferos já foram avistadas a várias milhas dos continentes

3.2 A Teoria (TEBI)

Retomando...

Área Fonte

O que ocorre com uma ilha oceânica recém formada?

1º momento

1º Momento:

Alta taxa de imigração

Imigração núm ero de espécies T a x a Extinção núm ero de espécies T a x a

Ilha sendo colonizada

1º momento:

Área Fonte 2º momento Ilha colonizada Extinção núm ero de espécies ta x a A velocidade de colonização cai drasticamente. Enquanto a velocidade de

extinção sobe na mesma proporção.

Ponto de Equilíbrio

“O número de espécies chegará ao equilíbrio (S) quando a extinção for balanceada pela imigração” (Wilson e MacArthur, 1963/1967)

 No equilíbrio, o número de espécies deve ser

constante;

 O número de espécies de uma ilha continua o mesmo

ao longo do tempo, embora a composição específica

possa variar;

 Um certo número de espécies está continuamente

sendo extinta nas ilhas.

Área Fonte

Diferentes Áreas. (Taxa de extinção)

Quanto maior a área, maior o número de espécies

Quanto menor for a área, maior será a chance

Diferentes Distâncias – (Taxa de imigração)

Quanto maior a distância de uma ilha em relação à área fonte, menor será o fluxo de imigração.

Portanto, quanto mais próxima da área fonte, mais espécies terá a ilha.

MacArthur e Wilson (1963, 1967) com base na relação espécie-área, a relação espécie-isolamento e a renovação (turnover) de espécies, propuseram que:

3.2 A Teoria (TEBI)

O número de espécies que habitam uma ilha

representa um equilíbrio dinâmico entre as taxas

opostas de imigração e de extinção.

3.3 Biogeografia de Ilhas Experimental

“A melhor abordagem para a biogeografia de ilhas experimental, pensei, seria começar com muitas ilhas pequenas, ecologicamente similares, mas variando em área e distância, depois torná-las miniaturas de Krakatoas, ou seja, achar um jeito de eliminar a fauna e depois seguir o processo de recolonização” (Wilson , 2010)

3.3 Biogeografia de Ilhas Experimental

“Em dois anos o número de espécies em todas as ilhas havia retornado para os níveis pré-exterminação. A ilha mais distante (E1) que tinha um baixo número de espécies, como esperado retornou ao mesmo nível. Assim a existência de um equilíbrio de espécies foi demonstrada” (Wilson, 2010)

No entanto, em um nível incrível, a composição de espécies diferia entre as ilhas e na mesma ilha antes e depois e da defaunação (Simberloff e Wilson, 1971).

Pontos Fracos

 Muitas ilhas podem não estar em equilíbrio independentemente das taxas de colonização e extinção, por causa de fatores como: origem da ilha e processos de ocupação humana.

 A teoria ignora as diferenças existente entre as espécies e suas estratégias ecológicas.

Pontos Fracos

 Podem existir diversas fontes, incluindo a dispersão sobre as águas, de outras ilhas, conexões pretéritas e especiação endêmica na ilha, o que tornaria o modelo mais complexo.

 As áreas das ilhas são relativas: ilhas montanhosas podem ser muito diferentes em número de habitat em relação a ilhas planas.

Pontos Fracos

 Pouco conhecimento sobre as formas precisas das curvas de extinção e de imigração, dificultando as previsões numéricas.

 Simples distinção entre imigração e extinção.

 Um equilíbrio perfeito entre imigração e extinção pode nunca ser alcançado, mas esta suposição nos capacitou a fazer previsões novas e válidas, o conceito de equilíbrio é útil.

Pontos Fortes:

 Auxiliou no estímulo de novas ideias, juntando a biogeografia tradicional à ecológica

 O modelo é simples e acessível a pessoas sem profundos conhecimentos matemáticos

 As previsões do modelo são claras e testáveis

 O modelo prevê tendências qualitativas (acréscimo e decréscimo) no número de espécies e nas taxas de retorno em diferentes ilhas, que podem ser testadas com simples listas de espécies de tempos diferentes.

A Teoria de Metapopulações (Richard Levins 1969;1970)

1 – As populações tem uma estrutura espacial, no senso de que amplas paisagens consistem de populações locais mais ou menos distintas.

2 – Essas populações locais podem ter mais ou menos fatos demográficos independentes, que possuem consequências para a dinâmica da população regional como um todo.

Fonte: Black;McKane, 2012

Three examples of ecological individual-based models (IBMs). (a) A simple metapopulation model. (b) A neutral island chain

O estudo de ilhas pode trazer um melhor entendimento sobre a relação área e biodiversidade

juntamente com estudos sobre área mínima e efeito de borda pode dar valiosa contribuição para a conservação de

ecossistemas artificialmente fragmentados, como parques e reservas continentais.

4 Aplicações no Planejamento Ambiental

Projeto Dinâmica Biológica de Fragmentos Florestais (PDBFF)

Efeito de Borda – resultado da separação de duas áreas de um

ecossistema por uma transição abrupta.

Efeitos físicos – mudança nos ventos, penetração de luz,

temperatura e umidade.

Efeitos biológicos – proliferação de vegetação secundária,

invasão de vegetação e animais generalistas e alteração dos processos ecológicos (Laurance, 1997).

Forma – A forma é importante por indicar qual fração está sujeita ao

efeito de borda.

Em fragmentos arredondados a razão borda/interior é baixa, ao contrário de fragmentos alongados (Vianna, 1990).

Conectividade – Caracteriza a capacidade de uma paisagem de

facilitar ou impedir movimentos entre manchas florestais,

favorecendo a troca de organismos e genes entre as populações (Taylor et al, 1993)

O entendimento dessas relações são fundamentais como subsídios pra o estudos sobre o desenho da conservação.

4 Aplicações no Planejamento Ambiental

Unidades de conservação têm sido criadas, mas com pouco conhecimento sobre as relações entre a área e a diversidade de espécies, bem como a área mínima para a sua conservação.

“Estou muito contente que essa pesquisa (Teoria da Biogeografia de Ilhas) não tenha se tornado totalmente obsoleta. O que nós descobrimos e dissemos em 1960 apresenta-se, geralmente, como verdade. E isso é o melhor que qualquer cientista pode esperar.” (Wilson, 2010)

Bibliografia

BROWN J. H. & LOMOLINO M. V., Biogeografia, 2006

CARBONARI, M. P., Ecossistema Insular: importância de seu

estudo, in: Caderno de Ciências da Terra, 1981.

FURLAN S. A., As Ilhas do Litoral Paulista: turismo e áreas

protegidas, in: Ilhas e Sociedades Insulares, org. Antônio Carlos

Diegues, 1997.

ZUNINO M. & ZULINI A., Biogeografía: la dimensión espacial de la

evolución, 2003.

LOSOS J. B & RICKLEFS R. E., The Theory of Island Biogeografy Revisited

MAC ARTHUR, R; WILSON, E.O. The theory of Island biogeography. Princeton Landmarks in Biology, 2001.