O documento discute padrões globais de biodiversidade, abordando tópicos como a distribuição heterogênea da biodiversidade no planeta, a importância do conhecimento sobre padrões globais para definir prioridades de conservação e como fatores históricos como deriva continental e isolamento geográfico influenciam a biodiversidade em diferentes regiões.

1. 14/04/2016
1
PADRÕES GLOBAIS DE BIODIVERSIDADE
“a beleza da natureza está nos detalhes; a mensagem, nas
generalidades” Stephen Jay Gould.
Ecologia de Comunidades é o estudo dos
padrões na diversidade, abundância e
composição de espécies em comunidades
e dos processos responsáveis por esses
padrões (Vellend 2010)
A abordagem do Curso
“Tópicos em Ecologia de Comunidades”

2. 14/04/2016
2
BIODIVERSIDADE DIVERSIDADE BIOLÓGICA DIVERSIDADE ECOLÓGICA
DIVERSIDADE BIOLÓGICA: variedade e
abundância das espécies em uma unidade
definida de estudo (Magurran 2010)
A DISTRIBUIÇÃO DA BIODIVERSIDADE NO
PLANETA É HETEROGÊNEA (GASTON 2000)

3. 14/04/2016
3
Facilitando a análise de padrões: os banco de dados

4. 14/04/2016
4
Distribuição da diversidade: ferrramentas
Limitações???
QUAL A IMPORTÂNCIA DO
CONHECIMENTO SOBRE OS PADRÕES
GLOBAIS DE BIODIVERSIDADE ?

5. 14/04/2016
5
Prioridades de Conservação
Como a biodiversidade está necessariamente presa ao
espaço, a tarefa de conservar a biodiversidade envolve
escolher locais para as ações de conservação
ESTUDOS DE DISTRIBUIÇÃO DA DIVERSIDADE SÃO IMPORTANTES PARA
DEFINIR PRIORIDADES
HOTSPOTS DE BIODIVERSIDADE:
 A escolha desses pontos críticos leva em
consideração que a biodiversidade não está
igualmente distribuída ao redor do planeta
 Cerca de 60% de todas as espécies de plantas e
animais estão concentradas em apenas 1,4% da
superfície terrestre
 Prioriza as ações nas áreas mais ricas em
biodiversidade
 O critério mais importante é a existência de
espécies endêmicas
 Outro critério importante é o grau de ameaça aos
ecossistemas

6. 14/04/2016
6
The 34 hotspots identified by Conservation International cover 2.3 percent of
the Earth's land surface, yet more than 50 percent of the world’s plant species
and 42 percent of all terrestrial vertebrate species are endemic to these areas.
All are threatened by human activities.
Distribuição da diversidade e prioridades para conservação
Biodiversity hotspots for
conservation priorities
Norman Myers, Russell A.
Mittermeier, Cristina G.
Mittermeier, Gustavo A. B. da
Fonseca & Jennifer Kent
NATURE |VOL 403 | 24
FEBRUARY 2000 |P. 853-858
Hotspots Área
Original
(Km2)
% restante
original
%
protegida
do hotspot
Espécies
de
plantas
%
endemismo
(300.000)
Espécies de
vertebrados
%
endemismo
(27.296)
1. Cordilheira Andes 1.258.000 25 25.3 45.000 6.7 3.389 5.7
2. América Central 1.155.000 20 59.9 24.000 1.7 2.859 4.2
3. Caribe 263.500 11.3 100.0 12.000 2.3 1.518 2.9
4. Mata Atlântica 1.227.600 7.5 35.9 20.000 2.7 1.361 2.1
5. Equador 260.600 24.2 26.1 9.000 0.8 1.625 1.5
6. Cerrado 1.783.200 20 6.2 10.000 1.5 1.268 0.4
7. Chile Central 300.000 30 10.2 3.429 0.5 335.0 0.2
8. Província Florística California 324.000 24.7 39.3 4.426 0.7 584.0 0.3
9. Madagascar 594.150 9.9 19.6 12.000 3.2 967.0 2.8
10. Floresta Costeira Africa 30.000 6.7 100.0 4.000 0.5 1.019 0.4
11. Floresta Africa Ocidental 1.265.000 10 16.1 9.000 0.8 1320 1.0
12. Provincia Floristica Cabo 74.000 24.3 78.1 8.200 1.9 562 0.2
13. Karoo (África) 112.000 26.8 7.8 4.849 0.6 472 0.2
14. Mediterrâneo 2.362.000 4.7 38.3 25.000 4.3 770 0.9
15. Caucaso 500.000 10 28.1 6.300 0.5 632 0.2
16. Sundaland (Ásia) 1.600.000 7.8 72.0 25.000 5.0 1800 2.6
17. Wallacea (Ásia) 347.000 15.0 39.2 10.000 0.5 1142 1.9
18. Filipinas 300.800 3.0 43.3 7.620 1.9 1093 1.9
19. Burma (Índia) 2.060.000 4.9 100.0 13.500 2.3 2185 1.9
20. Centro Sul China 800.000 8.0 25.9 12.000 1.2 1141 0.7
21. Sri Lanka 182.500 6.8 100.0 4.780 0.7 1073 1.3
22. Sudoeste Australia 309.850 10.8 100.0 5.469 1.4 456 0.4
23. Nova Caledonia 18.600 28.0 10.1 3.332 0.9 190 0.3
24. Nova Zelândia 270.500 22.0 87.7 2.300 0.6 217 0.5
25. Polinésia/Micronésia 46.000 21.8 49.0 6.557 1.1 342 0.8
Total 17.444.300 2.122.891 37.7 44.0 35.0

7. 14/04/2016
7
A IMPORTÂNCIA DA HISTÓRIA E O PAPEL DO ACASO
Stephen Jay Gould (1941-2002)
A felicidade não se
compra, de Frank
Capra. Inspiração
para Gould.
“volte a história da vida e reinicie: não há garantias de que faremos parte dela novamente”
Adaptação às condições ambientais – é um
processo histórico que ocorre numa população
ao longo de centenas ou milhares de gerações.
Os ambientes passados proporcionam o cenário
histórico para a evolução das populações e a
diversificação das espécies nas regiões
Aumento
da diversidade
ao longo do
tempo

8. 14/04/2016
8
PLACAS TECTÔNICAS: DERIVA CONTINENTAL
As posições dos continentes mudam no tempo abrindo e
fechando diferentes vias de dispersão entre massas de terras
Continentais e oceânicas e alterando o clima na terra.
A posição dos continentes também influencia o clima global: entre 50 e 30 milhões
de anos atrás grandes partes da América do Norte e Europa eram tropicais.

9. 14/04/2016
9
Muitas florestas
tropicais
Mudanças no nível do mar
DERIVA
Os ancestrais das aves ratitas
(não voadoras) se distribuíam
por toda Gonduana
Gonduana

10. 14/04/2016
10
REGIÕES BIOGEOGRÁFICAS: animais e plantas evoluem durante períodos
prolongados de isolamento geográfico
Gonduana
Laurásia
HISTÓRIA E BIOGEOGRAFIA
A linha de Wallace: A.R. Wallace notou as diferenças nas
faunas de mamíferos e aves entre regiões. Sumatra, Java,
Bali e Borneo compartilham espécies com a fauna asiática.
Rinoceronte do Borneo
Possum do Sulawesi

11. 14/04/2016
11
Eventos de dispersão
A AUSTRÁLIA COMO EXEMPLO: formas de vida distintas evoluíram ao longo
do tempo de isolamento.

12. 14/04/2016
12
Catástrofes:
Impacto de meteoro (10 Km de diametro) 65 milhões anos
atras teria causado a extinção dos dinossauros:
extinções maciças.
Catastrofes de grande magnitude são raras
(intervalos de centenas de milhares de anos);
Consequências:
Eliminação de espécies
Respostas evolutivas rápidas às novas condições
Criam oportunidades para novos tipos de
associações biológicas
Event Proposed causes
Myr, million years. Kyr, thousand years.
The Ordovician event ended ~443 Myr ago; within 3.3 to
1.9 Myr 57% of genera were lost, an estimated 86% of
species.
Onset of alternating glacial and interglacial episodes;
repeated marine transgressions and regressions. Uplift and
weathering of the Appalachians affecting atmospheric and
ocean chemistry. Sequestration of CO2.
The Devonian event ended ~359 Myr ago; within 29 to
2 Myr 35% of genera were lost, an estimated 75% of
species.
Global cooling (followed by global warming), possibly tied
to the diversification of land plants, with associated
weathering, paedogenesis, and the drawdown of global
CO2. Evidence for widespread deep-water anoxia and the
spread of anoxic waters by transgressions. Timing and
importance of bolide impacts still debated.
The Permian event ended ~251 Myr ago; within 2.8 Myr to
160 Kyr 56% of genera were lost, an estimated 96% of
species.
Siberian volcanism. Global warming. Spread of deep
marine anoxic waters. Elevated H2S and
CO2 concentrations in both marine and terrestrial realms.
Ocean acidification. Evidence for a bolide impact still
debated.
The Triassic event ended ~200 Myr ago; within 8.3 Myr to
600 Kyr 47% of genera were lost, an estimated 80% of
species.
Activity in the Central Atlantic Magmatic Province
(CAMP) thought to have elevated atmospheric CO2 levels,
which increased global temperatures and led to a
calcification crisis in the world oceans.
The Cretaceous event ended ~65 Myr ago; within 2.5 Myr to
less than a year 40% of genera were lost, an estimated
76% of species.
A bolide impact in the Yucatán is thought to have led
to a global cataclysm and caused rapid cooling.
Preceding the impact, biota may have been declining owing
to a variety of causes: Deccan volcanism
contemporaneous with global warming; tectonic uplift
altering biogeography and accelerating erosion, potentially
contributing to ocean eutrophication and anoxic episodes.
CO2 spike just before extinction, drop during extinction.
THE BIG FIVE: Has the Earth’s sixth mass extinction
already arrived?
Anthony D. Barnosky, et al. Nature 471, 51–57 (2011)

13. 14/04/2016
13
Deslocamento de
distribuição provocado
pelas mudanças
climáticas
Recuo das geleiras
PADRÕES LATITUDINAIS DE RIQUEZA
DE ESPÉCIES

14. 14/04/2016
14
Padrão latitudinal de riqueza de espécies: Plantas
“Padrão latitudinal é uma abstração grosseira” (Gaston 2000)
“Qualquer padrão é quebrado pela variação na riqueza de espécies em
relação a outras variáveis de posição (longitude, elevação) e ambiental
(topografia e aridez)” p.221.

15. 14/04/2016
15
Padrões inversos de gradiente latitudinal
Processos em
macroescalas
geográficas e temporais
influenciam a
biodiversidade
A riqueza de espécies
está conectada
com a Idade e área das
zonas
Os Trópicos tem maior biodiversidade: mecanismos
a) Os trópicos são mais antigos
b) Os trópicos tem maior área (p.222)

16. 14/04/2016
16
The mid-domain effect
O acaso como mecanismo para maior diversidade de espécies nos trópicos
Hipótese Energética é uma das explicações da
maior diversidade nos Trópicos

17. 14/04/2016
17
Relação energia-riqueza de espécies
“ maior disponibilidade de energia permitiria que uma dada área suportasse maior
biomassa; isso resultaria em mais indivíduos e consequentemente mais espécies
que manteriam populações viáveis” Gaston 2000 p 223.
Diferenças entre hemisférios (Hawkins et al 2003)
Temperatura é mais importante no Norte
Precipitação é mais importante no Sul

18. 14/04/2016
18
Energia x heterogeneidade do ambiente

19. 14/04/2016
19
a,b,
c,d
c,g
,i
c,g
,h,i
b,d
,e,f h,i
b,c
,f,g
a,f
e,f,
g
a,c,
d
Gama
beta
Diversidade alfa, beta e gama
alfa
Ver Gaston 2000
p.224
Relação entre diversidade local e regional

20. 14/04/2016
20
Estudos da relação entre
diversidade local e regional sustentam
a idéia de que as comunidades são
abertas a invasão quando espécies
adicionais são produzidas numa região.
O fato das comunidades locais terem
menos espécies do que o pool regional
confirma a idéia de seleção de espécies,
com exclusão competitiva e limitação
à dispersão.
Pastagem Floresta
Efeito regional

21. 14/04/2016
21
Modelo de conexão entre diversidade regional e local
Aumento exponencial de contribuições científicas
na interseção biogeografia-ecologia
Embora a ecologia tenha tradicionalmente se focalizado nos processos locais e
contemporâneos, ela tem recentemente expandido sua visão para abraçar os
processos geográficos e históricos.

22. 14/04/2016
22
Covariância taxonômica na riqueza de espécies
Edward O. Wilson (nascido 1929)
Norte Americano, Professor Harvard
Robert MacArthur (1930-1972)
Norte Americano
A Teoria da Biogeografia de Ilhas
Sugestão de leitura:

23. 14/04/2016
23
BIOGEOGRAFIA DE ILHAS: ESTUDA OS FATORES QUE AFETAM A
RIQUEZA DE ESPÉCIES DE COMUNIDADES NATURAIS ISOLADAS.
Arquipélago
Lagos
Fragmentos florestais
A força da teoria da biogeografia de ilhas: aplicabilidade a grande número de casos
Relação Espécie-Área: mais espécies são encontradas em áreas grandes do que pequenas
S = cA
z
Log S = log c + z log A
z varia no intervalo entre 0,20 (continente)
e 0,35 (ilhas)
Quanto menor “z” mais área será necessária para conseguir S espécies”
(Arrhenius 1921)

24. 14/04/2016
24
O Modelo MacArthur & Wilson

25. 14/04/2016
25

26. 14/04/2016
26
Robert E. Ricklefs (nascido em 1943),
Norte americano, ornitologista, ecólogo de
Comunidades.
“No início do Séc. XX, a diversidade de espécies era considerada,
primariamente, um fenômeno histórico e portanto fora do escopo
da Ecologia. A partir dos anos 60 as coisas mudaram e a
diversidade de espécies começou a ser tratada como resultante
das interações ecológicas, principalmente, competição, que ocorre
em pequenas áreas e habitats. Recentemente, os ecólogos
começaram a considerar processos em dimensões espaciais e
temporais maiores, reconhecendo as conexões entre o local e o
global e o momento e a longa história
da vida no planeta. ” Schluter & Ricklefs 1993.