O que é biodiversidade?

O que é biodiversidade?
A diversidade se expressa nos
mais diversos níveis de
organização biológica.
É a soma de toda a
variabilidade biológica
desde os genes até os
ecossistemas
Por que nos preocuparamos com
a biodiversidade?
Base das atividades
agropecuárias, florestais e
pesqueiras
Base do desenvolvimento
biotecnológico, com a
descoberta de novos
produtos e novos usos
Percepção da degradação
acelerada dos habitats,
com extinções e ameaça
de extinções
O que é biodiversidade?
Begon et al. “O termo pode ser
usado para descrever o
número de espécies, a
quantidade de variação
genética ou o número de tipos
de comunidades presentes
numa área”.
A diversidade genética
A variedade genética entre os indivíduos de uma
população (e, por extensão, de uma espécie)
A diversidade ecológica
Riqueza e complexidade de uma região (diferentes
comunidades, habitats, níveis tróficos, formas vegetativas,
etc.)
Avaliar perturbações antrópicas
Selecionar áreas prioritárias para proteção
ambiental
A diversidade específica
Número e equitabilidade de espécies (a mais comumente discutida e
estudada)
Qual é o tamanho da biodiversidade na
biosfera?
O que conhecemos:
1 400 000 espécies de animais e
plantas
(750 000 spp de insetos, 41 000
de vertebrados e 250 000 de
plantas)
O que prevemos:
De 5 a 30 milhões de espécies
(Wilson, 1988)
A diversidade animal e vegetal
Como estimar a diversidade?
O uso de índices
- A riqueza de espécies:
prós e contras
Conceitos: a diversidade
ecológica no nível das espécies
A diversidade é
um dos
principais
componentes e
descritores da
estrutura das
comunidades
biológicas
As duas
comunidades ao
lado têm a
mesma
diversidade?
Índices de diversidade
Índice de Simpson ou índice de
dominância
Índice de Shannon-Weaver
A diversidade biológica ou
biodiversidade
Padrões recorrentes de variação sugerem a
existência de alguns princípios básicos
reguladores da diversidade, em vez do
acaso
Padrões
A riqueza diminui com a
latitude
Plantas superiores
Taiga canadense
Floresta tropical
de Guaraqueçaba
A diversidade tende a ser maior em
direção ao Equador ou áreas
subtropicais, tanto em ambientes
continentais como marinhos rasos
A riqueza diminui com a altitude (para todos os domínios)
Aves
Mamíferos
Plantas
A diversidade aumenta com a profundidade: pico de
riqueza de invertebrados bentônicos: ~ 2000 m (=limite
do talude continental)
A diversidade aumenta ao longo do tempo evolutivo
A diversidade tende a ser maior em
habitats mais heterogêneos
(Mac Arthur, 1965)
– Mais habitats e mais nichos potenciais 
– ... mais oportunidades evolutivas
– Os próprios organismos constituem e
alteram a heterogeneidade física
– Quanto mais complexa a estrutura vegetal,
maior a riqueza de animais
A diversidade tende a ser maior em
habitats mais heterogêneos
Gradientes de Whittaker – a diversidade e a estrutura
vegetal aumentam com a umidade e temperatura
A produtividade como indutora da
diversidade biológica
Connel & Orias (1964)
sugeriram que maiores
taxas de produtividade
resultariam em maior
diversidade. A rigor, a
hipótese não encontra
maior sustentação se não
levarmos em conta a
complexidade estrutural
dos habitats envolvidos
A diversidade como função da entrada total
de energia nos sistemas ecológicos
O nível de evapotranspiração
potencial (PET), que associa a
radiação solar e a
temperatura, é um bom
previsor da diversidade em
larga escala
Fundamentação hipotética:
mais energia no sistema
poderia ser compartilhada por
mais espécies/maiores
densidades populacionais
reduziriam a taxa de extinção
As causas da diversidade biológica:
o tempo geológico
Quanto mais longa a história evolutiva de um
ambiente, maior a diversidade que este
ambiente poderia potencialmente suportar
A ausência das perturbações pleistocênicas em
áreas tropicais como explicação histórica para
a elevada biodiversidade tropical
–
–
Ambientes mais estáveis teriam taxas de extinção mais
baixas
Mais tempo para (co-)evolução  especialização
Uma derivação influente na
ecologia marinha
Hipótese da estabilidade-tempo
(Sanders, 1968)
– Ambientes favoráveis constantes,
previsíveis
– Ausência de grandes perturbações (p.ex.
glaciações pleistocênicas)
– Populações estáveis
– Baixas taxas de extinção
– Tempo para (co-)evolução 
especialização
– Diversas exceções...
As causas da diversidade biológica:
a heterogeneidade ou complexidade
espacial
A heterogeneidade como indutora de um maior
número de habitats e nichos potenciais (Mac Arthur,
1960): relação entre a diversidade de aves e a estrutura
da copa das árvores
A competição como indutora da
diversidade biológica ao longo do
tempo evolutivo
A intensificação das interações
competitivas, supostamente mais
evidentes ao longo da história de
evolutiva de regiões tropicais,
forçaria o deslocamento e redução
dos nichos, aumentando a
diversidade das comunidades
A predação como indutora da
diversidade biológica
A predação, supostamente mais
comum nos trópicos, manteria
as populações em baixas
densidades, impedindo a
exclusão de espécies com
menores habilidades
competitivas (Paine, 1966)
Hipótese da perturbação intermediária
(Connell, 1975)
Tipo, intensidade e freqüência das perturbações 
padrões locais de diversidade
– As perturbações são “introdutoras” de
heterogeneidade  mosaico de manchas espaciais e
temporais
– Nível intenso de perturbação: exclusão da vida
Nível baixo de perturbação: monopolização dos
recursos pelas espécies dominantes
Nível intermediário de perturbação: uma
comunidade se torna um mosaico de habitats
fragmentados
Diversidade e perturbação: o
modelo do equilíbrio dinâmico
Teoria da
biogeografia de
ilhas
Os “vetores” da densidade
populacional instantânea
Áreas pequenas terão
menos espécies
Áreas distantes também
terão menos espécies
As taxas de
extinção e
imigração de
aves foram
medidas ao
longo de 51
anos neste
exemplo ao
largo da
Califórnia
A noção de “ilhas” para a teoria
ecológica
Aplica-se a qualquer tipo de “ilha”
– Topos de montanha
– Fragmentos de habitat
– Poças
– Uma árvore
Usos e abusos na utilização dos
índices de diversidade
A proliferação e o excesso de teorizações
A relevância biológica: a correlação entre a
diversidade e outros atributos das comunidades
Índices de diversidade como indicadores biológicos
de processos de poluição ambiental
Diversidade e estabilidade
MacArthur (1956) sugeriu que quanto
maior o número de espécies em uma
rede trófica, mais ¨estável¨ seria a
comunidade frente a perturbações, por
causa do maior número de vias
alternativas para o fluxo de energia
“Evidências” adicionais: instabilidade
de sistemas simples de
predadores/presas/ vulnerabilidade de
monoculturas/ a vulnerabilidade da
fauna de ilhas às invasões biológicas
O conceito de MacArthur foi
generalizado para as comunidades e
ecossistemas e se tornou um dos
carros-chefe do conservacionismo
mundial
Diversidade e estabilidade
Maior diversidade leva a maior produtividade em
comunidades vegetais, maximiza a aquisição de recursos
a cada nível trófico e maximiza a retenção de nutrientes e
recursos nos ecossistemas
Alta diversidade reduz o risco de grandes mudanças nos
processos ecossistêmicos como resposta a variações no
ambiente  estabilidade (!)
Processos ecossistêmicos são mais variáveis (menos
estáveis ou confiáveis) quando em baixa diversidade
Alta diversidade reduz a probabilidade de grandes
mudanças nos processos ecossistêmicos como resposta
a invasões de patógenos e outras espécies
A hipótese de que a diversidade está
relacionada com a estabilidade dos
sistemas biológicos é na verdade uma
metáfora poderosa, que exerce uma
atração de natureza estética, acentuando
a presumida unicidade da natureza e sua
sensibilidade a pequenas alterações
Diversidade e instabilidade
dos sistemas biológicos
Gardner & Ashby (1970) e May (1972)
sugeriram que a ¨estabilidade¨ de
modelos teóricos de redes tróficas
tende, na verdade, a diminuir à medida
que novas espécies são adicionadas
Diversidade e estabilidade
dos sistemas biológicos: o
que sabemos hoje?
Ou não há relação entre
diversidade e estabilidade,
ou esta relação é muito
mais complexa do que se
supunha, dependendo não
apenas do número de
espécies, mas também do
número de conexões por
espécie e da intensidade
das interações entre
espécies