Biodiversidade: entendendo os conceitos e medidas

BIODIVERSIDADE OU
DIVERSIDADE BIOLÓGICA?

BIODIVERSIDADE OU
DIVERSIDADE
BIOLÓGICA?

 O termo “biodiversidade” é uma
contração de “diversidade
biológica” e foi popularizado pelo
simpósio, seguido da publicação
do livro de mesmo título,
“Biodiversity” de Edward Osborne
Wilson (1986).
 Adotada por Huston (1994),
engloba todos os níveis de variação
natural, do nível molecular e
genético até o nível de espécies.
Edward Osborne Wilson
Biodiversidade

“O número de taxa numa área local (diversidade alfa) ou região
(diversidade gama)”.
“Também, uma medida da variedade de taxa numa
comunidade que leva em consideração a riqueza (número de
espécies) e a abundância relativa (número de indivíduos em
cada espécie)”
O conceito (RICKLEFS, 2003).

 DIVERSIDADE GENÉTICA: refere-se à variação dos genes
dentro das espécies, cobrindo diferentes populações da
mesma espécie ou a variação genética dentro de uma
população.
 DIVERSIDADE DE ESPÉCIES: refere-se à variedade de
espécies existentes dentro de uma região.
 DIVERSIDADE DE ECOSSISTEMAS: refere-se à variedade de
ecossistemas de uma dada região.
Biodiversidade: começando a entender..

 Refere-se a variação em todos os níveis de organização biológica
 A Convenção de Diversidade Biológica, 1992:
 “Diversidade Biológica significa a variabilidade entre organismos vivos de todas
todas as origens incluindo terrestres, marinhos e outros ecossistemas aquáticos
e os complexos ecológicos dos quais fazem parte; compreende a diversidade
entre organismos de uma espécie, entre espécies e ecossistemas”.
 Foco na conservação: uso sustentável de seus componentes.
Biodiversidade (Gaston & Spicer, 2004)

Medir de alguma forma para responder:
 Se/Como mudou a biodiversidade ao longo do tempo?
 Onde ocorre?
 Como preservar?
Geralmente inclui:
a) Número de entidades;
b) Grau de diferença (dissimilaridade) entre as entidades;
Ex: riqueza de ESPÉCIES (a) e NÚMERO de indivíduos/ESPÉCIE (b)
(Gaston & Spicer, 2004)
Medidas de Biodiversidade

 Qual
local/amostra é
mais Biodiversa????
Riqueza de
espécies X
Regularidade das
espécies

Diferentes medidas  diferentes respostas para
ações de conservação/ planejamento.
- Qual componente da Biodiversidade está
sendo considerado?
Diversidade Genética – componente crítico
- Medida:
- Diretamente – identificando genes e
cromossomos;
- Indiretamente – quantificando variação
fenotípica assumindo a base genética;

(http://www.intertropi.ufam.edu.br/docs/ibb021_aula_2.pdf)

(Gaston & Spicer, 2004)

 Objetivo: em quatro anos, sejam catalogados 120 mil exemplares na base Bold;
 São conhecidas (nome científico) cerca de 50 mil espécies de vertebrados, 800 mil espécies de insetos, 200 mil espécies de
plantas com flores.
 “Estima-se que o número de espécies ignoradas seja da ordem de 10 vezes o número das espécies identificadas
taxonomicamente.
 Desconhecidas: 15% para as plantas, 65% para moluscos, 80% para protozoários, 90% para insetos e 99% para bactérias, por
exemplo.
Projeto PJ07
Grupo taxonômico FUNGOS
Nº espécimes/Indivíduos/amostras com DNA
total extraído 2128
Nº espécies com DNA total extraído 715
Nº espécimes/Indivíduos/amostras com
segmento-alvo amplificado por PCR 1306
Nº espécies com segmento-alvo amplificado
por PCR 454
Nº espécimes/Indivíduos/amostras com região
de barcode sequenciada 1044
Nº espécies sequenciadas com região de
barcode sequenciada 328
Projeto PJ11
Grupo taxonômico PEIXES
Nº espécimes/Indivíduos/amostras
com DNA total extraído 14776
Nº espécies com DNA total 14776
com segmento-alvo amplificado
por PCR 14776
Nº espécies com segmento-alvo
amplificado por PCR 1724
com região de barcode
sequenciada 11365
Nº espécies sequenciadas com
região de barcode sequenciada 1724
http://www.brbol.org/pt-br/content/brbol-brazilian-barcode-life-0

 Plantas
 Animais
Slide: Margarida Barbara Teixeira
Sistemas de classificação

(http://www.intertropi.ufam.edu.br/docs/ibb021_aula_2.pdf)
Riqueza de Espécies
Motivos:
1. Possível de se medir na prática (apesar de depender da
taxonomia);
2. Informação pré-existente – Museus e Herbários;
3. Indicador de outras variações de biodiversidade –
componentes genético, de organismos e ecológico;
4. Ampla aplicação – espécie é usualmente considerada
unidade para: manejo, legislação e tradição (nomes
populares)

Medidas de Biodiversidade- Riqueza de Espécies
Relações entre riqueza de espécies e: (a) riqueza familiar para Moluscos bentônicos do Pacífico Oriental em diferentes bandas
latitudinais; (B) riqueza genérica para fungos macromicetos para áreas do Reino Unido; (C) riqueza de caracteres para abelhas
entre 611.000 km2; (d) diversidade funcional (uma medida da extensão das diferenças funcionais entre um conjunto de
espécies).
(a- Roy et al., 1996; b- de Balmford et al., 2000; c- Williams & Humphries, 1996; d- Petchey & Gaston, 2002.)

- Riqueza: número de espécies encontrado em uma comunidade.
- Abundância: número total de indivíduos encontrados de cada
espécie.
- Diferentes tipos de diversidade: Onde há maior
diversidade???
X

 Abundância uniformemente distribuída: sem nenhuma espécie
dominante, apresenta o maior valor de biodiversidade possível.
 Abundância desigualmente distribuída: há grande diferença entre as
espécies, possuindo uma dominante dentro da comunidade
resultando em um menor valor para biodiversidade local.
X

Dentro de uma comunidade a abundância de cada espécie pode refletir a
variedade e a abundância dos recursos disponíveis para cada população
bem como a influência de outros fatores que regulam o número de
espécies, como a pressão exercida por predadores e competidores.
A abundância de uma espécie pode indicar o equilíbrio entre diversos fatores e processos
dentro de uma população, e variações desses fatores podem aumentar ou diminuir a
abundância.

Métodos matemáticos de biodiversidade
Robert Whittaker (1972) descreveu três termos para medir a biodiversidade quanto às escalas
espaciais a partir do que ocorre com os padrões geográficos de biodiversidade.
DIVERSIDADE ALFA OU LOCAL (α): o número de espécies encontrado em um habitat
uniformemente distribuído dentro de uma região.
 a diversidade pontual na unidade amostral;
 é normalmente expressa pelo número de espécies (ou seja, a riqueza de espécies) existentes
nesse ecossistema.
Ex: diversidade em um campo sujo ou uma mata de galeria.
Whittaker R.H. Evolution and measurement of species diversity. Taxon, 21:213-251, 1972

DIVERSIDADE BETA (β): refere-se à substituição de espécies de um habitat para outro
dentro da mesma região.
OU quantidade de variação de composição numa amostragem (coleção de Unidades
amostrais)
Ex: Diferença de espécies entre campo sujo e mata de galeria.
Equação: β = γ / α

Floresta Atlântica pernambucana, Araújo-Silva et al., (2014)

DIVERSIDADE GAMA OU REGIONAL (γ): se refere ao número de espécies
encontradas em todos os habitats de uma determinada região.
- diversidade geral numa coleção de unidades amostrais,
- Hunter (2002) define diversidade gama como "a diversidade de espécies
em escala geográfica“
Ex: diversidade no Cerrado.
FINA, B. G.; MONTEIRO, R.Análise da estrutura arbustivo-arbórea de uma área de cerrado sensu stricto, município de Aquidauana-Mato Grosso do Sul. Rev. Árvore [online]. 2013, vol.37, n.4,
pp.577-585

Índices de biodiversidade
Índice de Simpson D: Medida da Probabilidade de dois indivíduos em uma
mesma amostra pertencerem à mesma espécie
leva em consideração a regularidade das abundâncias das espécies e, por
o valor de D pode variar de 1 a S, onde S é o número total de espécies numa
amostra.
Índice de Shannon-Weaver (H’): É uma medida da desordem (entropia) da
amostra.
pi é a proporção das espécies na amostra total e loge pi é o logarítimo
neperiano da proporção das espécies

Mas existem outros....
Índice de Margalef o denominador é constituído pelo logaritmo natural de N.
Índice de Menhinick, o denominador é a raiz quadrada de N (Peet 1974).
Índice alfa da Série Logarítmica proposta por Fisher et al. (1943)
Softawares
Ecolog- http://ecolog.sourceforge.net/
QGIS - http://www.qgis.org/en/site/
NTSYS....PRIMER...BIOESTAT....

Quanto temos de biodiversidade?
pinterest.com

SOBRE O BRASIL...
 30 mil quilômetros/ 35 mil amostras: os cientistas analisaram 579
 "Descrevemos cerca de cinco mil comunidades de vírus – só 39 dessas eram conhecidas. E para os
protozoários, estimamos algo como 150 mil tipos“.
 "Há cerca de 11 mil espécies de plâncton formalmente descritas, mas temos provas de que há pelo menos
dez vezes mais que isso", diz Bowler.
 A maioria dos organismos encontrados já havia sido observada antes, mas análises genéticas revelaram
muitos genes desconhecidos.
 "Temos (catalogados) 40 milhões de genes – e cerca de 80% deles são novos para a ciência", afirma o
pesquisador.http://science.sciencemag.org/content/348/6237

Como os organismos em
geral encontram-se
distribuídos??

Grandes unidades de área que contém assembleias de
espécies delimitadas geograficamente com condições
ambientais geograficamente distintivas;
 867 terrestres (Olson et al. 2001)
 426 água doce (Abell et al. 2008)
 232 costeiras e marinhas (Spalding et al. 2007)
(Gaston, 2010)
Diversidade Ecológica- Ecorregiões

 14 terrestres (Olson et al. 2001)
(Gaston, 2010)
Diversidade Ecológica- BIOMAS

 8 terrestres: Australásia, Antárctica, Afrotrópico, Indo-Malásio, Neártico, Neotrópico, Oceania e
Paleártico (Olson et al. 2001).
(Gaston, 2010)
Diversidade Ecológica- Reinos Biogeográficos

12 Marinhos:
Atlântico Norte Temperado;
Pacífico Norte Temperado;
Atlântico Tropical;
Indo-Pacífico Ocidental;
Indo-Pacífico Central;
Indo-Pacífico Oriental;
Pacífico Oriental Tropical;
América do Sul Temperada;
África Meridional Temperada;
Australásia Temperada;
Oceano Austral;
(Spalding et al. 2007)
Diversidade Ecológica- Reinos Biogeográficos

 Padrões de riqueza e mecanismos associados:
1) Escala dos padrões;
2) Padrões espaciais de diversidade;
3) Gradientes de biodiversidade e mecanismos;
4) Congruência de diversidade de diferentes grupos;
Mapeamento da Biodiversidade

1) Escala dos padrões - Níveis de riqueza de espécie (S)
dependem da escala de observação:
 Relações espécie-área
 Relações de riqueza local-regional
Relações espécie-área:
com o aumento da área, aumenta-se o número de espécie ali contidas:
S = c Az ou log S = log c + z log A
Onde S = n de espécie; A = área e z e c são constantes
Sugere que a perda de 90% de habitat (área) resultará em perda de 50%
das espécies
Área Número de espécies

Relações Riqueza Local-regional
- Áreas menores tendem a ter menor S, mas...a riqueza de pequenas áreas
é dependente da área maior em que se insere!!!
Gaston e Spicer (2004 )
2 tipos de relacionamentos Teóricos:
TIPO 1: S local pode ser
diretamente proporcional, mas
menor que, S regional, seguindo
um modelo proporcional.
TIPO 2: com o aumento de S
regional, S local pode atingir um
patamar abaixo do qual não
aumenta.

2) Padrões espaciais de diversidade muito alta e baixa: Algumas partes
da Terra são muito mais ricas ou mais pobres do que outras!
- Importância para conservação!
Reinos Biológicos
• Oceanos seriam mais biodiversos? Depende do
nível taxonômico considerado;
• Áreas maiores suportam mais organismos, mais
recursos disponíveis, possibilitando a presença
de diferentes espécies no local;
• Há mais filos marinhos: dos 96 reconhecidos,
69 tem representantes marinhos e 55 terrestres
(MARGULIS & SCHWARTZ, 1998);
• Há mais classes: 90% das conhecidas são
marinhas;

Continente X oceano
1. A vida começou no mar: diferenciação inicial das formas que criaram taxas superiores; apenas alguns deles foram
para a terra;
2. Ambientes continentais são mais heterogêneos que os marinhos: promoveram mais especiação na terra (incluindo
deriva continental);
3. O ambiente oceânico é menos elaborado (arquitetonicamente) que o terrestre;
4. Padrões de herbivoria diferenciados: os marinhos são generalistas, os terrestres especialistas;
5. Diferenças no tamanho corpóreo: as espécies marinhas relacionadas produção primária, herbivoria e predação são
menores no mar que na terra. Espécies de tamanho menor tendem manter locais geográficos grandes, reduzindo
possibilidade de especiação alopátrica.

Os trópicos apresentam uma biodiversidade diferenciada e exuberante,
quando comparados a outras regiões do mundo.
Variáveis ambientais exercem influência diferentes:
 Sobre a sobrevivência das espécies;
 Distribuições geográficas dos organismos.
Alfred Russel Wallace
Wallace Home Page
Charles Robert Darwin
Darwin Online
Henry Walter Bates

 HOTSPOTS – pontos críticos

 HOTSPOTS
- 25 Hotspots de Biodiversidade: áreas que concentram espécies endêmicas e encontram-se
em alto risco de perda de habitat (MYERS et al., 2000);
- 1.4% da superfície da Terra, mas é remanescente para ~135.000 espécies de plantas (45%
das existentes), 9650 vertebrados (35% do total), e guardam história evolutiva.

 Endemismo
- Um táxon é endêmico à uma área se ocorre neste lugar e em nenhum outro.
- Dois grupos de endêmicos são reconhecidos:
- NEOendêmicos – taxa evoluídos recentemente
- PALEOendêmicos – considerados relíquias evolutivas
- Níveis de Endemismo – padrões que variam conforme:
- Área: n e proporção de endemismo f (área)
(a) plants in regions on continental land
masses
(b) land mammals in 155 countries.

RUIZ-ESPARZA, J., GOUVEIA, S.F., ROCHA, P.A., BELTRÃO-MENDE S, R., RIBEIRO, A.S., & FERRARI., S.F. Birds of the Grota do Angico Natural Monument in the
semi-arid Caatinga scrublands of northeastern Brazil. Biota Neotrop. 11(2): http://www.biotaneotropica.org.br/v11n2/en/inventory?article+bn01611022011

Razões para endemismo:
- Condições ambientais particulares 
selação ou evolução independente para
as adaptações locais para a espécie
persistir;
- Isolamento  separação por distância
ou outra barreira;
- Históricos – mudanças nas condições
ambientais (bióticas e abióticas);
Wilmé et al., 2012. Toponyms for centers of endemism in Madagascar.
15 centros de endemismos e espécie característica.
http://dx.doi.org/10.4314/mcd.v7i1.6

 Ambientes Particulares: Importantes e geralmente de difícil acesso, dificuldade de estudo.
- Exemplos:
- Dossel de floresta tropical: mais de 11 milhões de km2
- Solos
- Recifes de corais: 600.000 km2 (0.18% da área dos oceanos)
- Oceano Profundo: estima-se que haja mais de 10 milhões de espécies

3) Gradientes de Biodiversidade
 Latitude
(a) trees per 0.1 ha at sites across the Earth; (b) freshwater ﬁsh in rivers across the Earth
(c) birds across the New World (grid cells of ~
611,000 km 2
(d) mammals across the New World
(latitudinal bands of 2.5°)
• S para a maioria dos
grupos aumenta de
latitudes maiores
(temperadas) para
menores (trópicos)
- Gradiente assimétrico
próximo ao Equador:
aumenta rápido do N
para o Equador, e
diminui devagar do
Equador para o S

• Válido Para Sistemas
Terrestres e de Água
Doce, com pouca
exceções;
• Para Sistema Marinhos
- padrão não tão claro
pelo efeito da
profundidade e
amostragem
insuficiente;
• Padrões para o oceano
profundo são
Variation in marine species richness with latitude for: (a) deep-sea benthic Foraminifera; (b)
tintinnids (planktonic ciliates); (c) thalassinid shrimp superfamilies; and (d) marine bivalves (at
different localities). (a- From Culver & Buzas 2000; b- from Dolan & Gallegos 2001; c- from
Dworschak 2000; d- from Flessa & Jablonski 1995.)
 Latitude

 Poderia ser ignorada para grandes áreas;
 Porém aumento moderado de altitude tem uma mudança
de temperatura associada, correspondendo a separação
latitudinal de centenas de km:
 Variação de 2 a 3 oC a cada 10o de latitude, ou ~700 m de altitude
• ALTITUDE & PROFUNDIDADE

Gaston e Spicer (2004 )
Formigas em Colorado
Insetos na Colombia
Plantas de
florescência no Nepal;
morcegos no Parque Nacional
do Manu e Reserva da
Biosfera, Peru

Fatores que explicam os gradientes de altitude:
1. Área: extensão de terras variam com elevação
Gradiente altitudinal na riqueza de espécies de aves terrestres tropicais da América do Sul, com base em dados: (a) não
padronizado para variação de elevação em área; E (b) padronizado para tal variação. (Rahbek, 1995.)

Fatores que explicam os gradientes de altitude:
2. Energia: disponibilidade de energia poderia explicar gradiente altitudinal em
numero de espécies.
Temperaturas durante o dia favorece maior taxa de fotossíntese e tardes frias
favorecem respiração, proporcionando mais recursos para co-ocorrência de
espécies;
3. Isolamento: Dificultam imigração, aumenta possibilidade de especiação e de
extinção local pela pouca conectividade entre populações;
Nos picos: menor riqueza, mais endemismos;
4. Zonação: áreas de transições, comunidades zonais, tendem a ser mais ricas em
estrutura e composição (ao invés de um padrão contínuo de mudanças
estruturais);

4) Congruência de diversidade de diferentes grupos
• Maioria dos sistemas terrestres e de água doce são mais ricos em espécies nos
trópicos que em regiões temperadas;
• Maioria dos sistemas marinhos são mais ricos nas regiões tropicais que
temperadas, em profundidades intermediárias que extremas e em recifes de
corais que na zona pelágica;
• Relações positivas podem apenas refletir padrões de esforço amostral;
• Se a relação positiva for real, isso não implica em uma ligação direta de riqueza
dos 2 grupos;

4) Congruência de diversidade de diferentes grupos
• Covariância pode ocorrer por relação trófica, mas também por efeitos aleatórios, ou porque
compartilham o mesmo determinante de riqueza (e.g. energia), ou os determinantes tem
covariância espacial (e.g. temp e altitude);
• Covariância é importante para extrapolar evidência para outros grupos, ou de grupos
exemplares (como aves e mamíferos) para a biodiversidade em geral;
• Estima-se que 13% das espécies são conhecidas; as mais conhecidas são em geral mais
próximas taxonomicamente, e alguns grupos mais estudados podem ser pobres para indicar
padrões de biodiversidade global;

1) FGV - Biodiversidade, ou diversidade biológica, é um tema bastante atual e
importante para o Brasil, pois abre excelentes perspectivas de acesso às modernas
tecnologias e oportunidades para troca de experiências e intercâmbio com a
comunidade científica internacional de diversos níveis. Alargam tais perspectivas o
fato de o Brasil estar entre os cinco primeiros países que possuem a maior variedade
de organismos vivos, de comunidades e ecossistemas. Assinale a resposta que define
biodiversidade:
a) Biodiversidade é o conjunto de todas as espécies que vivem no ecossistema
aquático.
b) Biodiversidade é o conjunto de todas as espécies de seres vivos
(microrganismos plantas e animais), que compõe a vida na Terra, e os ecossistemas
dos quais fazem parte.
c) Biodiversidade é o conjunto de todas as espécies de plantas e pássaros que
habitam o planeta.
d) Biodiversidade é o conjunto de todas as espécies de planta existentes na Terra.
e) Biodiversidade é o conjunto de todas as espécies de fitoplâncton existentes na
Terra.
b
Atividades de fixação

2) Descreva como pode ser feito o mapeamento da Biodiversidade global. Exemplifique.
3) ENEM - A biodiversidade é garantida por interações das várias formas de vida e pela
estrutura heterogênea dos habitats.
Diante da perda acelerada de biodiversidade, tem sido discutida a possibilidade de se
preservarem espécies por meio da construção de "bancos genéticos" de sementes, óvulos
e espermatozoides.
Apesar de os "bancos" preservarem espécimes (indivíduos), sua construção é considerada
questionável do ponto de vista ecológico-evolutivo, pois se argumenta que esse tipo de
estratégia
I. não preservaria a variabilidade genética das populações;
II. dependeria de técnicas de preservação de embriões, ainda desconhecidas;
III. não reproduziria a heterogeneidade dos ecossistemas.
Está correto o que se afirma em
a) I, apenas. b) II, apenas. c) I e III, apenas. d) II e III, apenas. e) I, II e III. c
Atividades de fixação

 BEGON, M.; HARPER, J.L. & TOWNSEND, C.R. 1996. Ecology: individuals,
populations and communities. 3rd edição. Oxford, Blackwell
 FISHER, R.A., CORBET, A.S. & WILLIAMS, C.B. 1943. The relation between the
number of species and the number of individuals in a random sample of an animal
population. J. Anim. Ecol. 12(1):42-58.
 MELO, Adriano Sanches.O que ganhamos 'confundindo' riqueza de espécies e
equabilidade em um índice de diversidade?. Biota Neotrop. [online]. 2008, vol.8,
n.3. ISSN 1676-0611. http://dx.doi.org/10.1590/S1676-06032008000300001.
 PIELOU, E.C. 1975. Ecological Diversity. Wiley Interscience, New York.
 RICKLEFS, R.E. 2003. A Economia da Natureza. 5ª edição. Editora Guanabara
Koogan, Rio de Janeiro.
 TAYLOR, L.R., KEMPTON, R.A. & WOIWOD, I.P. 1976. Diversity statistics and the
Log-Series model. J. Anim. Ecol. 45(1):255-272.
Referências

ECOLOGIA I . Introdução
1.61
‘la biodiversité est l'une des plus grandes
richesses de la planète, et pourtant la
moins reconnue comme telle’ (WILSON,

CONTATO
 El arqueirozconsult@gmail.com
 WA 81 997779360
 L https://www.linkedin.com/in/andressaribeirodequeiroz/

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