(Microsoft PowerPoint - padr\365es de distribui\347\343o

Programa
Padrões de distribuição espacial da
diversidade
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Revisão de conceitos de diversidade
Variabilidade natural física
Resposta biológica do ambiente físico
Alterações antrópicas
Resposta da biodiversidade às alterações
Nicho ecológico
Modelando distribuição da biodiversidade
Prof. Dr. Silvio F. Barros Ferraz
Depto. Ciências Florestais
ESALQ/USP
Convenção em diversidade biológica
•
Revisão de conceitos
“Diversidade biológica significa a variabilidade entre
organismos vivos (terrestres, marinhos...) e os complexos
ecológicos dos quais são parte, o que inclui diversidade dentro
das espécies e entre espécies e diversidade de ecossistemas”
Conferência das Nações Unidas, Rio de Janeiro, 1992
Elementos de biodiversidade
Tipos de diversidade
• Diversidade local ou α
– Nº de espécies em uma pequena área ± uniforme
• Diversidade regional ou γ
– Nº de espécies em todos os habitats de uma região
• Diversidade β
– Diferença em espécies entre locais, especialização de espécies
γ= α x β
β= γ /α
1
Exemplo
Índices de diversidade
• Diversidade incorpora riqueza, dominância e raridade de
espécies
• Índices consideram o padrão de abundância
• Para uma dada riqueza, os índices aumentam com a
equabilidade
• Para uma dada equabilidade, os índices aumentam com
a riqueza
Exemplo
O que define a
ocorrência ou não de 1
espécie ?
Fatores limitantes
Fatores que determinam a distribuição das
espécies
Macroescala:
• Necessidades energéticas, determinados pela
fisiologia e morfologia da espécie
Microescala:
• Fatores relacionados ao comportamento,
alimento, ameaças, abrigo, etc.
2
Fonte de energia
Componentes da energia solar
Luz
(quanatidade
e qualidade)
Calor
Fatores que afetam a radiação solar e
temperatura
Convergência intertropical
Definição: Região na qual as correntes de ar dos
subtrópicos norte e sul se encontram, perto do
Equador, e iniciam a subida sob o aquecimento do
Sol.
Latitude
Característica: o ar quente e úmido se resfria,
condensando a umidade e formando nuvens e
causando precipitação.
Regiões tropicais chuvosas
O ar resfriado (mais denso) que desce na região
subtropical forma o cinturão subtropical de alta
pressão.
Topografia
Elevação
Declividade
Orientação
Desertos
Ricklefs, 2003
Variação sazonal da radiação solar
Efeito da movimentação do Zênite solar
•
•
Ricklefs, 2003
A convergência
intertropical segue o
equador solar.
A sazonalidade da chuva
é mais pronunciada em
um cinturão situado entre
20 graus ao norte e sul
do Equador.
Ricklefs, 2003
3
Influência da água temperatura
Efeitos da topografia
A variação sazonal na
temperatura aumenta com a
distância a partir do Equador,
especialmente no Hemisfério
Norte, onde existe menos área
de oceano para moderar as
mudanças de temperatura.
A movimentação das massas de ar sofre influência local da topografia e outros aspectos da
paisagem.
Sombras de chuva:
Cadeias de montanhas forçam a subida da massa de ar que se resfria, perde umidade causando
precipitação. O ar seco retira umidade das partes baixas formando desertos.
Ricklefs, 2003
Distribuição da temperatura
Ricklefs, 2003
Distribuição da precipitação anual
Chapin, 2001
Aspectos funcionais de interação água, luz e
temperatura
Evapotranspiração
Chapin, 2001
Produtividade primária líquida
Produtividade
Produtividade primária bruta: energia assimilada pela fotossíntese
Produtividade primária líquida: fotossíntese - respiração = energia acumulada
Chapin, 2001
4
Formação
dos Biomas
Distribuição dos Ecossistemas
Ricklefs, 2003
Chapin, 2001
IMPORTÂNCA BIOLÓGICA DAS FLORESTAS TROPICAIS
Distribuição das florestas
2000
1800
1600
1400
1818
1200
1277
Mha1000
800
600
400
426
348
Floresta
Temperada
Floresta
Subtropical
200
> 50 % das espécies animais e vegetais da planeta
> 80 % dos insetos; 84% dos répteis
91% dos anfíbios; 90 % dos primatas
0
FT
FBor
50
40
47
% 30
33
20
10
11
9
FTemp
FST
0
FT
FBor
DADOS DE BIODIVERSIDADE PARA
FLORESTAS TROPICAIS
Dados de levantamentos realizados na Mata Atlântica
em diversos trabalhos realizados apontam média de até
200 espécies árvores / ha
Árvores = (são só cerca de 1/3 das espécies de plantas)
Total = 600 espécies de plantas/ha
Alemanha
Malásia
Equador
Costa Rica
(La Selva)
Área
(km2)
249.630
131.587
281.341
7,3
Mamíferos
94
>200
280
109
Aves
305
675
1.447
394
Répteis
12
270
345
76
Anfíbios
19
90
350
40
2/3 são spp de Lianas, Epífitas, Arbustivas e Herbáceas
Kricher (1990): ~100 vezes mais espécies de animais e
microrganismos = 60.000 espécies/ha !!!
5
Ecorregiões
Brasileiras
BIOMAS
Brasileiros
Causas antrópicas de mudança na
paisagem
E as alterações
antrópicas ?
• Proximidade
• Centros urbanos
• Estradas
• Infra-estrutura
• Mercado
• Produção
• Solos (produtividade)
• Relevo
• Construções
• Estradas
• Reservatórios
• Cidades
• Transposição de rios
• Desenvolvimento de tecnologia
• Produção agrícola
• Extração
• Desenvolvimento econômico
• Turismo
Rod. BR-230 (transamazônica)
Hidrelétrica de Tucuruí-PA
Serviços Ambientais x sistemas agrícolas (PSA)
Agricultura
Pecuária
SAFs
Exploração Manejo PFNM Floresta
SAFs
simples complexos Predatória Florestal
nativa
Plantações
Florestais
Emissão de carbono
Biodiversidade
O que determina o padrão
de ocupação da terra?
Perda de nutrientes, água e solo
Hidrologia
Suscetibilidade ao fogo
Rios
Estradas
Pressão sobre a floresta
–
–
–
–
–
–
Valores sócio-culturais
Economia
Política
Legislação
Histórico
Aspectos naturais
6
Diversidade da paisagem
•
Heterogeneidade espacial dos
ecossistemas naturais em função das
características físicas
•
Heterogeneidade espacial dos vários usos
da terra em ecossistemas antrópicos
•
Importância da diversidade da paisagem
• Maior disponibilidade de recursos
• Diluiç
ção do impacto
Dilui
Diluição
– No espaç
ço
espa
espaço
– No tempo
• Maior biodiversidade?
– Potencialmente
Dois componentes:
• Menor risco
– Não espacial: riqueza de classes
– Espacial: complexidade do mosaico
Turner, 2001
–
–
–
Ambiental
Econômico
Social
diversidade
A diversidade da paisagem
é reflexo do histórico....
As paisagens são
dinâmicas !
7
Variação negativa na área de floresta
tropical existente no mundo
Paisagens dinâmicas
1961
Bierman, 2006
2003
Quão dinâmicas são as paisagens ?
Fonte: FAO 2001
Desmatamento
http://www.intactforests.org
Desmatamento na Amazônia
Distribuiç
Distribuição da Populaç
População
Humana: Amazônia (25 Mi pessoas)
pessoas)
Desmatamento 2002/2003
Desmatamento até
até 2002
Fonte:
Fonte: INPE PRODES Digital, 2004.
8
Redução dos Principais Biomas do Brasil
Distúrbios naturais
100
90
80
ÁreasPristine
Primitivas
Areas (%)
•
Definição: qualquer processo ou condição externa à condição natural da
paisagem que resulta em mudança da cobertura do solo em uma escala de
tempo relativamente curta.
•
Um evento relativamente discreto que rompe a estrutura de um
ecossistema, comunidade, ou população e muda a disponibilidade de
recursos ou o ambiente físico (White & Pickett, 1985)
•
Exemplos:
Amazon
Amazônia
(86%)
(83%)
70
60
50
Cerrado
Savanna
(45%)
(50%)
40
–
–
–
–
–
–
–
30
Floresta
Atlantic
Atlântica
Forest
7 (7%)
%
20
10
-
1500 1550 1600 1650 1700 1750 1800 1850 1900 1950 2000
Incêndios
Tornados
Cheias
Variação de temperatura (geadas)
Queda de árvores
Deslizamento
Epidemia
Year
Distúrbios naturais
Regime de distúrbios
•
Dinâmica espacial e temporal de distúrbios ao longo do tempo
•
Características:
– Freqüência: número médio de eventos que ocorrem em um
determinado local por unidade de tempo.
• Ex: 3 vezes ao ano
– Intensidade: energia física do evento por unidade de área.
Característico do evento e não do seu efeito.
• Exemplo: calor por unidade de área.
– Resíduo: organismos que sobrevivem ao evento.
– Intervalo de retorno: tempo médio entre distúrbios. Inverso da
freqüência.
• Exemplo: chuva com período de retorno de 100 anos.
Turner, 2001
– Severidade: efeito do distúrbio nos organismos, comunidade ou
ecossistema. Relacionado à intensidade pois distúrbios mais intensos
geralmente são mais severos.
– Tamanho: área perturbada. Podendo ser expressa em área média por
evento, por tempo ou em porcentagem da área estudada.
Turner, 2001
Intervalo de distúrbio / extensão
Como podemos prever a
distribuição das
espécies ?
Turner, 2001
9
Modelando Nicho Ecológico
“The niche of a species is the joint description of the
environmental conditions that allow a species to satisfy its
minimum requirements so that the birth rate of a local
population is equal or greater than its death rate along with
the set of per capita impacts of that species on these
environmental conditions.”
•
Simplificado
•
É definido como um espaço ndimensional.
Modelo de nicho ecológico
“Nicho Abiótico”
Temperatura
Nicho ecológico
Precipitação
Chase and Leibold (2003)
Pontos de Ocorrência
Algoritmo
Temperatura
Previsão da Distribuição
Precipitação
Mapeamento / modelando biodiversidade
•
Exemplo de modelo cartográfico
Objetivo:
– identificar áreas adequadas à ocorrência de grupos de capivaras.
•
Modelo cartográfico:
– Simplificação de um
processo ou fenômeno
natural baseada em
representações
cartográficas das
variáveis envolvidas.
Critérios:
Proteção e reprodução:
•Corpos d’água – 300m em torno rios, lagos ou represas.
Forrageamento:
•Áreas de pastagem ou agrícolas não permanentes
•
Exemplo: Definir áreas
prioritárias para
conservação da
biodiversidade (Roy &
Tomar, 1999)
Proteção, abrigo e parição de filhores:
•Mata nativa – proximidade de bordas de matas
Pertubações antrópicas:
•Áreas urbanas – distantes mais que 2Km de áreas urbanas
Fonte: Roy et al, 1999
Tamanho da área de utilização:
•Área contígua – pelo menos 5 há (1 grupo)
10
Exemplo de modelo cartográfico
Áreas de
300m em
torno dos
corpos
d’água
Buffer
+
Pasto +
todas as
áreas
agrícolas
Pasto
Recl.
+ áreas
agrícolas
Filtro
Área
>=
5ha
Mapa
Hidrografia
Recl.
Fatores que influenciam a diversidade:
+
Áreas
possíveis
de
ocorrência
Grad.
dist. da
mata
Áreas
de
mata
Dist.
Exercício: distribuição espacial da
biodiversidade
Mapa
uso da
terra
Recl.
Imagem
de
satélite
Interp.
+
Áreas
distantes
2km da
área
urbana
Grad.
dist.
área
urbana
Recl.
Dist.
Áreas
urbanas
+
Áreas
inundáveis
•
•
•
•
E = espécie
M = condições do meio
I = Impacto antrópico
S = sensibilidade da espécie
Recl.
Mapa
solos ou
geologia
Recl.
• Cálculo da sobrevivência de espécies
1
1
1
1
1
1
1
1
1
3
-2
-2
-2
-2
-2
1 1
1 1
1 1
1 1
1 1
1 1
1 1
1 1
1 1
-2 -2
-2 -2
-2 -2
-2 -2
-2 -2
-2 -2
1
1
1
1
1
1
1
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1
-2
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1 1
1 1
1 1
1 1
1 1
1 1
1 1
1 1
1 1
-2 -2
-2 -2
-2 -2
-2 -2
-2 -2
-2 -2
1
1
1
1
1
1
1
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2
2
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2
2
2
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2
2
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2
2
1
1
1
1
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1
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2
2
2
2
2
2
2
1
1
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
2
2
2
1
1
1
1
1
1
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2
2
2
2
2
2
2
2
1
1
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
2
2
2
1
1
1
1
1
1
5
1
1
4
1
2
1
3
2
3
1
1
3
2
3
4
4
1
5
4
1
1
2
3
1
3
2
2
4
4
1
2
3
3
1
1
1
4
4
2
2
1
Sobrevivência1 = (S+M)
4
2
5
4
1
1
+
4
)-
5
4
5
5
3
2
3
5
5
5
Impacto antrópico (I)
Sensibilidade da espécie (S)
(
4
5
2
2
3
5
5
Condição do meio (M)
4
2
2
1
4
3
4
1
4
=
1
Sobrevivência2 = (S+M) - I
11