a ciência biogeografica

A CIÊNCIA
BIOGEOGRAFICA
Prof. Dr. Mauro Parolin
Biogeografia: é a ciência que se preocupa em documentar e compreender modelos
espaciais de biodiversidade. É o estudo da distribuição dos organismos, tanto no
passado quanto no presente, e dos padrões de variação ocorridos na Terra,
relacionados à quantidade e aos tipos de seres vivos.
1 – Por que uma espécie ou grupo taxonômico (gênero, família, ordem, etc..) é limitada
ao seu espaço atual?
2 – O que possibilita viver onde está e o que a impede de colonizar outras áreas?
3 – Qual é a função do clima, topografia e interações com outros organismos, como
limitantes da distribuição da espécie?
4 – Como diferentes tipos de organismos substituem uns aos outros à medida que
escalamos uma montanha, ou vamos de um litoral rochoso para uma praia
arenosa próxima?
5 – Como uma espécie se limitou a seu espaço atual?
6 – Quais são os parentes mais próximos da espécie e onde são encontrados?
7 – De que maneira eventos fisiográficos, como a deriva continental, a glaciação
pleistocênica e mudanças climáticas recentes influiram na distribuição das
espécies?
8 – Por que animais e plantas de grandes regiões isoladas como Austrália, Nova
Caledônia e Madagascar são tão distintos?
9 – Por que grupos de espécies próximas estão limitados a uma determinada
região e outros são encontrados do outro lado do mundo?
10 – Por que há muito mais espécies nos trópicos do que em latitudes
temperadas ou árticas? Como ilhas oceânicas isoladas são colonizadas e por
que há quase sempre um número reduzido de espécies em ilhas do que nos
mesmos tipos de habitats no continente?
A biogeografia é um amplo campo de investigação científica. Para ser um
biogeógrafo completo, o pesquisador deve adquirir e combinar uma enorme
quantidade de informação e alguns aspectos da discíplina nem sempre são de
interesse de todos.
FITOGEOGRAFIA - Plantas
ZOOGEOGRAFIA - Animais
BIOGEOGRAFIA HISTÓRICA – origem
BIOGEOGRAFIA ECOLÓGICA – Interação entre o organismo e o ambiente
PALEOECOLOGIA – Reconstrução paleoambiental
Considerando que nenhum pesquisador ou aluno podese tornar um especialista
e todas as áreas de biogeografia, a exposição a um vasto espéctro de
organiscomos, métodos e conceitos leva a uma compreensão mais profunda da
ciência.
A biogeografia é uma ciência sintética, fundamentada em teoria e dados da
ecologia, biologia de populações, sistemática, biologia evolutiva e ciências da
Terra.
A BIOGEOGRAFIA É UM RAMO DA BIOLOGIA, E COM CERTEZA, UM BOM
CONHECIMENTO NESTA ÁREA É UM IMPORTANTE PONTO DE PARTIDA.
Naturalmente é importante conhecer algo sobre geografia.
Posição dos continentes
Extensão das montanhas
Desertos
Lagos
As maiores ilhas
Arquipélagos e mares durante o passado e também no presente.
Regimes climáticos do passado e do presente, as correntes oceânicas e
marés.
Modelos de variação abiótica – clima, solo, condições oceanográficas e
limnológicas.
Filosofia e Princípios Básicos.
Essencialmente, os cientistas investigam as relações entre padrão e processo:
Padrão: organização não-aleatória e repetitiva. A ocorrência de padrões no
mundo natural implica que tenham sido causados por algum processo ou
processos gerais.
Raciocínio indutivo:
Aquele que parte de observações
específicas para chegar a princípios
gerais.
Raciocínio dedutivo:
Aquele que parte de construções gerais
para chegar a casos específicos.
Novas teorias gerais ou paradigmas são as fontes elementares da maioria dos
avanços científicos, e a maioria deles foi obtida através de métodos indutivos.
Teoria da evolução
Teoria do equilíbrio da
biogeografia insular.
A Teoria da "biogeografia insular" afirma que o número de espécies que se
encontram em equilíbrio biológico numa ilha é determinado por dois fatores: pelo
efeito da distância ao continente e pela dimensão da ilha, que condicionam a
taxa de extinção e o nível de imigração de espécies. Assim sendo, as ilhas
próximas do continente Africano, como por exemplo as Canárias, têm
possibilidade de receber maior número de espécies imigrantes do que os Açores,
localizados no Centro do Atlântico Norte. Nas ilhas pequenas, a taxa de extinção
é mais elevada do que nas ilhas maiores.
o número de espécies que se encontram em equilíbrio biológico numa ilha é determinado
Biologia --- Ciência experimental
Biogeografia --- Não experimental.
Ao lidar com aspectos históricos de suas ciências, a maioria dos biogeógrafos
faz uma suposição crítica que é virtualmente impossível de ser testada:
Eles aceitam o principio da UNIFORMITARIANISMO OU ATUALISMO
UNIFORMITARIANISMO É A SUPOSIÇÃO DE QUE OS PROCESSOS
BÁSICOS FÍSICOS E BIOLÓGICOS QUE OPERAM HOJE NA TERRA
PERMANECERAM IMUTÁVEIS AO LONGO DO TEMPO PORQUE SÃO
MANIFESTAÇÕES DAS LEIS CIENTÍFICAS UNIVERSAIS.
A T U A L I S MO
É CONCEITUALMENTE SIMILAR AO UNIFORMITARIANISMO
METODOLÓGICO (GOLD 1965). BIOGEÓGRAFOS HISTÓRICOS EM
PARTICULAR USAM ESSE PRINCÍPIO PARA EXPLICAR AS
DISTRIBUIÇÕES DO PRESENTE E PASSADO, ASSUMINDO QUE OS
PROCESSOS DE ESPECIAÇÃO, DISPERSÃO E EXTINÇÃO OPERARAM
NO PASSADO ATRAVÉS DO MESMO MECANISMO DE HOJE. ESSA
PREMISSA SE TORNOU UMA FERRAMENTA ACEITÁVEL PARA A
INTERPRETAÇÃO DO PASSADO E PARA A PREVISÃO DO FUTURO. O
PROBLEMA MAIS SÉRIO DA UTILIZAÇÃO DESSE PRINCÍPIO É
DESCOBRIR QUAIS OS INFINITOS PROCESSOS QUE OPERARAM PARA
PRODUZIR PADRÕES DIFERENTES.
A biogeografia é na maioria das vezes, uma ciência observacional comparativa
ao invés de experimental porque normalmente lida com escalas de tempo e
espaço nas quais a manipulação experimental é impossível.
Assim a maioria das inferências sobre os processos biogeográficos deve vir do
estudo de padrões desde comparações de amplitudes geográficas, da
genética e de outras características de diferentes tipos de organismos ou dos
mesmos organismos que vivem em diferentes regiões, até a observação das
diferenças na diversidades das espécies e na composição das comunidades
sobre a superfície da terrestre.
Os biogeógrafos trabalham nas interfaces de várias disciplinas
tradicionais: ecologia, sistemática, biologia evolutiva, geografia,
paleontologia e as “ciências da Terra” da geologia, climatologia,
limnologia e oceanografia.
O aparecimento da biogeografia como uma ciência moderna pode ser atribuído
a várias coincidências e desenvolvimentos interativos. Uma é a transformação
da disciplina – e de sua imagem aos olhos de outros cientistas – de uma ciência
amplamente descritiva muito ligada à taxonomia tradicional em uma disciplina
orientada conceitualmente e preocupada em construir e testar a teoria
biogeográfica. A introdução de novas teorias matemáticas nos campos da
ecologia, evolução e sistemática alavancou um maior progresso conceitual na
biogeografia ecológica e histórica.
A HISTÓRIA DA
BIOGEOGRAFIA
Hipócrates (~460-~377 A.C.)
Considerado como o fundador da
medicina, uma das inúmeras
aplicações das Ciências
Biológicas.
Platão 427-343 A.C.)
Filósofo grego dos
mais influentes,
geometrista, via as
coisas como registros
imperfeitos do mundo
real, ideal, onde tudo
seria resultado de
formas geométricas
perfeitas.
Aristóteles (384-322 A.C.)
Discípulo de Platão, imagina
a Natureza como uma grande
cadeia de complexidade.
Propôs a geração
espontânea, idéia que fez
parte do senso comum por
2.000 anos.
Galeno (131-200)
Claudius Galenus. Médico
nascido em Pergamon, que atuou
na corte do império romano,
escreveu centenas de livros que
influenciaram a Medicina por
cerca de 1500 anos.
A Idade Média
(476-1453)
Leonardo da Vinci (1452-1519)
Pintor, escultor, cientista e inventor
italiano, comentou sobre a
impossibilidade de que os fósseis
de organismos marinhos
encontrados em montanhas terem
sido originados a partir do Dilúvio.
Página do
livro de notas
de da Vinci
com suas
considerações
sobre fósseis.
Jan Swammerdam (1637-1680)
Microscopista holandês, estudou o
desenvolvimento de insetos, refutou
algumas idéias de geração
espontânea, e lançou a base para a
teoria preformacionista. Visualizou
células vermelhas no sangue
Robert Hooke
(1635-1703)
Inglês, inventou o microscópio
composto e escreveu o livro
“Micrographia”, com ilustrações muito
detalhadas. Contemporâneo de Isaac
Newton.
Francesco Redi (1626-1697)
Médico italiano, mostrou,
através de experimentos, que
não haveria geração
espontânea de insetos e ratos
conforme acreditado
anteriormente.
Experimento de Redi (1668)
1. Frasco com carne
deixado aberto
Larvas
1. Frasco com carne
coberto com gaze
Larvas
1. Frasco com carne
coberto com papel
Sem
Larvas
Anton van
Leeuwenhoek
(1632-1723)
Comerciante holandês muito
curioso, desconhecedor das
teorias vigentes, descobriu as
bactérias, protozoários, células
do sangue, e muitos outros
organismos microscópicos.
Primeiro desenho de bactérias, de
Leeuwenhoek
-
A biogeografia teve uma longa história, intrinsecamente atrelada ao
desenvolvimento da biologia evolutiva e ecologia.
-
“Pais” da disciplina – LAMARCK, DARWIN e WALLACE.
TEMAS PERSITENTES NA BIOGEGRAFIA
1. Classificação de regiões geográficas com base em suas biotas.
2. Reconstrução do desenvolvimento histórico de biotas, incluindo origem,
expansão e diversificação.
3. Explicação das diferenças em números e em tipos de espécies entre as
áreas geográficas.
4. Explicação da variação geográfica na características de indivíduos e
populações de espécies próximas, incluindo tendências na morfologia,
comportamento e demografia.
NATURALISTAS
Época das Explorações
1) Precisavam desenvolver um esquema padronizado e sistemático para
classificar o crescimento abundante e rápido de espécimes.
2) Estava se tornando muito óbvio que havia espécies demais para serem
acomodadas na bíblica Arca de Noé.
Lineu (1707-1778)
Carolus Linnaeus ou Carl von
Linné, naturalista francês,
escreveu a obra “Sistema
naturae”, lançando um sistema
de classificação que é, grosso
modo, empregado até hoje.
Explicar a origem e expansão da vida.
Espécies eram imutáveis.
Padrões de diversidade.
Duas Hipóteses de Linneu
Lazzaro Spallanzani (1729-1799)
Italiano, padre e professor
universitário de lógica,
metafísica e grego.
Reconhecido por ter refutado a
geração espontânea de
micróbios, descobriu a
fecundação e realizou a
primeira inseminação artificial
em cães.
Buffon (1707-1788)
Georges-Louis Leclerc, Comte de
Buffon, naturalista francês. Escreveu
44 volumes da obra “Histoire
naturelle”.
Notou
a
extrema
semelhança estrutural de homens e
dos grandes macacos e chegou a
postular a existência de um
ancestral comum. Considerou a
existência da evolução das espécies
mas não propôs processo algum
para isso.
Foi contemporâneo de Linnaeus, mas seus estudos de mamíferos vivos e
fósseis o conduziram a uma visão muito diferente da origem e expansão da
vida.
Buffon notou dois problemas com a explicação de Linnaeus:
1) Ele observou que diferentes porções do globo, mesmo aquelas com
condições climáticas e ambientais semelhantes eram comumente
habitadas por tipos distintos de plantas e animais. Os trópicos, em
particular, tinham grande diversidade de organismos incomuns.
2) Buffon raciocinou que a visão de Linnaeus sobre a expansão da vida exigia
que as espécies migrassem através de habtats inóspitos depois do dilúvio.
Charles Lyell (1797-1875)
Sir
Charles
Lyell,
advogado e geólogo escocês.
Filho de um advogado com
interesse em Botânica, foi
cedo influenciado pelo pai
para o estudo das Ciências
naturais. Entre outras obras,
escreveu
“Princípios
de
Geologia” em 1833, onde
propunha a doutrina do
uniformitarismo,
onde
as
mudanças
geológicas
ocorreriam de forma gradual
durante todo o tempo, ao
contrário do catastrofismo.
Thomas Malthus (1766-1834)
Economista
político inglês,
preocupado com a degradação
das condições de vida da Europa,
escreveu “Essay on the principle
of population”, onde observava
que o potencial reprodutivo é
sempre muito maior do que o
realizado nos organismos e tecia
considerações sobre organização
das sociedades humanas que não
poderiam eliminar a pobreza.
Alfred Russell Wallace (1823-1913)
Naturalista e antropólogo inglês, teve
uma vida atribulada, repleta de
percalços financeiros. De 1848 a
1852, viajou para a Amazônia e, de
1854 a 1862 para o arquipélago
malaio. Correspondeu-se com Darwin
e, foi co-autor de uma apresentação
feita por Darwin dos princípios de
evolução por seleção natural na
Linnean Society de Londres em 1858,
oito meses antes da publicação de “A
origem das espécies”. Fundou a
moderna Biogeografia.
PRINCÍPIOS DA BIOGEOGRAFIA
Alfred Russel Wallace
1 – A distância por si só não determina o grau de afinidade biogeográfica
entre duas regiões; áreas muito separadas podem compartilhar muitos
táxons similares em nível de gênero ou família, enquanto que aquelas
muito próximas podem exibir diferenças notáveis e até mesmo padrões
anômalos. Lei de Buffon.
PRINCÍPIOS DA BIOGEOGRAFIA
Alfred Russel Wallace
2 – O clima tem um grande efeito na similaridade taxonômica entre duas
regiões, mas as relações nem sempre lineares.
PRINCÍPIOS DA BIOGEOGRAFIA
Alfred Russel Wallace
3
– Os pré-requisitos para determinar padrões
biogeográficos são:
conhecimento detalhado de todas as distribuições dos organismos através
do mundo; uma classificação verdadeira e natural de todos os organismos;
a aceitação da teoria da evolução; detalhando conhecimento das formas
extintas; e o conhecimento do assoalho oceânico e da estratigrafia para
reconstruir antigas conexões geológicas ás massas continentais.
PRINCÍPIOS DA BIOGEOGRAFIA
Alfred Russel Wallace
4 – O registro fóssil é uma evidência positiva para antigas migrações de
organismos.
PRINCÍPIOS DA BIOGEOGRAFIA
Alfred Russel Wallace
5 – A atual biota de uma área é fortemente influenciada pelas últimas séries de eventos
geológicos e climáticos; estudos paleoclimáticos são muito importantes para analisar
os padrões existentes de distribuição.
PRINCÍPIOS DA BIOGEOGRAFIA
Alfred Russel Wallace
6 – A competição, a predação e outros fatores bióticos exercem um importante papel
na distribuição, dispersão extinção da flora e da fauna.
PRINCÍPIOS DA BIOGEOGRAFIA
Alfred Russel Wallace
7
– Amplitudes decontinas podem ocorrer por intermédio da extinção em áreas
intermediárias ou através da fragmentação de habitats.
PRINCÍPIOS DA BIOGEOGRAFIA
Alfred Russel Wallace
8
–
A especiação pode ocorrer através do isolamento geográfico de
populações que subsequentemente se adaptam ao clima local e ao habitat.
PRINCÍPIOS DA BIOGEOGRAFIA
Alfred Russel Wallace
9
– A disjunção de gêneros é indicativa de maior antiguidade do que
espécies únicas, o mesmo ocorrendo com categorias taxonômicas mais
elevadas.
PRINCÍPIOS DA BIOGEOGRAFIA
Alfred Russel Wallace
10
– Dispersão a longa distância não é apenas possível, como
também é o meio provável de colonização de ilhas distantes
através de barreiras oceânicas; alguns táxons possuem uma maior
capacidade de cruzar tais barreiras do que outros.
PRINCÍPIOS DA BIOGEOGRAFIA
Alfred Russel Wallace
11
– As distribuições de organismos não adaptados à dispersão a longa
distância constituem uma boa evidência de antigas conexões continentais.
PRINCÍPIOS DA BIOGEOGRAFIA
Alfred Russel Wallace
12
– Na ausência de predação e competição, os organismos em massas
continentais isoladas podem sobreviver e diversificar.
PRINCÍPIOS DA BIOGEOGRAFIA
Alfred Russel Wallace
13
– Quando duas massas continentais são reunidas após um longo
período de separação, podem
ocorrer extinções porque muitos
organismos encontrarão novos competidores.
PRINCÍPIOS DA BIOGEOGRAFIA
Alfred Russel Wallace
14
– Os processos que atuam hoje podem não ter a mesma intensidade
daqueles que existiam no passado.
PRINCÍPIOS DA BIOGEOGRAFIA
Alfred Russel Wallace
15
– As ilhas do mundo podem ser classificadas em três principais
categorias biogeográficas: ilhas continentais recentemente separadas do
continente-mãe, ilhas continentais separadas do continente-mãe em
tempos pretéritos e ilhas oceânicas de origem vulcânica e coralínea. As
biotas de cada tipo de ilha estão intimamente relacionadas à sua origem.
PRINCÍPIOS DA BIOGEOGRAFIA
Alfred Russel Wallace
16
– Estudos de biotas insulares são importantes porque as relações
entre distribuição, especiação e adaptação são mais fáceis de serem
visualizadas e compreendidas.
PRINCÍPIOS DA BIOGEOGRAFIA
Alfred Russel Wallace
17
– Para analisar a biota de qualquer região em particular, é necessário
determinar não só a distribuição de seus organismos nesta região, mas
também as distribuições de seus parentes mais próximos.
Ernst Haeckel (1834-1919)
Ernst Heinrich Philipp August
Haeckel, zoólogo alemão, foi um
dos primeiros defensores das idéias
de Darwn, lecionando-as na
Alemanha já em 1860. Desenvolveu
a teoria da recapitulação, na qual a
ontogenia recapitula a filogenia.