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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS
Unidade de Educação a Distância - UnUEAD
Curso de Ciências Biológicas – Modalidade Licenciatura
Distribuição Geográfica Potencial de Mauritia flexuosa L. F. (Arecaceae)
no cenário climático presente e futuro
Rodrigo Magalhães Pereira
Anápolis, junho de 2013
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Rodrigo Magalhães Pereira
Distribuição Geográfica Potencial de Mauritia flexuosa L. F. (Arecaceae)
no cenário climático presente e futuro
Monografia apresentado ao Curso de
Ciências Biológicas, da Universidade
Estadual de Goiás, UnUEAD, como
requisito parcial à conclusão de curso
de graduação, sobre a orientação do
Prof. Dr. João Carlos Nabout.
Anápolis, junho de 2013
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Distribuição Geográfica Potencial de Mauritia flexuosa L. F. (Arecaceae)
no cenário climático presente e futuro
Rodrigo Magalhães Pereira1
Resumo
Para entender a distribuição geográfica potencial de Mauritia flexuosa,
na atualidade e em cenário futuro foi elaborado a partir de modelagem
matemática utilizando o programa Maxent, levando em conta o nicho ecológico.
Dai foi necessária a coleta de dados de localização geográfica (coordenadas
geográficas) e climáticos, devidamente cruzados no Maxent. Assim observouse que existem diferenças marcantes na distribuição geográfica da espécie nos
dois cenários frente as mudanças climáticas, apresentando retração nas áreas
de ocorrências.
Palavras-chave: Maxent, modelagem matemática, mudanças climáticas e
nicho ecológico.
Abstract
To understand the potential geographical distribution of Mauritia flexuosa
at present and in future scenario was drawn from mathematical modeling using
Maxent program, taking into account the ecological niche. Dai was necessary to
collect data for geographic location (geographical coordinates) and climate, duly
crossed in Maxent. Thus it was observed that there are marked differences in
the geographical distribution of the species in the two scenarios facing climate
change, with shrinkage in the areas of occurrence.
Keywords: Maxent, mathematical modeling, climate change and ecological
niche.
1
Acadêmico de Ciências Biológicas (licenciatura) UnUEAD-UEG/UAB.
4
Introdução
Os estudos relacionados ao tema meio ambiente ganharam destaque no
meio acadêmico, e muitos trabalhos e esforços foram empreendidos no sentido
de aprimorar novas técnicas e metodologias para refinar cada vez mais a
qualidade
das
informações,
ou
seja,
evolui
a
pesquisa
do
tema
concomitantemente a evolução dos meios (ferramentas computacionais
principalmente) para se realizarem as pesquisas (CHRISTOFOLETTI , 1999;
PINTO-COELHO, 2000; LOVELOCK, 2006).
No que diz respeito ao conhecimento de assuntos ligados a
biogeografia, destacam-se a estatística aplicada a modelos matemáticos e ao
advento da informática, que ampliou as possibilidades de explorar os modelos
matemáticos concebidos a partir de algoritmos (BOTKIN; KELLER, 2011).
Em muito estas ferramentas tem auxiliado os pesquisadores da área de
biologia da conservação, principalmente a inferir certas hipóteses nesses
arranjos resultantes da interação entre variáveis numéricas e postulados da
ecologia, resultando em modelos preditivos.
Jiménez –Valverde (2008, p. 01) ressaltam o potencial desses modelos,
as características e conferindo-lhes algumas funções: importante ferramenta
para lidar com a falta de informação biogeográfica [...] estabelece-se uma
relação entre a variável dependente (presença/ausência de uma espécie) e um
conjunto de variáveis potencialmente preditoras [...].
Uma possibilidade que se encontra em franca expansão e a utilização de
modelagem de nicho para entender a distribuição geográfica de uma
determinada espécie (MEYERS et al, 2010). Inclusive existem diversos
softwares capazes de agrupar um grande banco de dados, de diferentes temas
(vegetação, solos, clima, hidrografia entre outros) que possibilita correlação
ente os temas e o fenômeno investigado.
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O uso desses modelos tem ganhado grande visibilidade como afirmam
Nabout et al (2012), inclusive pelo fato de apresentar cenários que levam em
consideração as mudanças climáticas e os impactos ambientais oriundos
dessas alterações.
Botkin e Keller (2011) esclarecem que os modelos matemáticos
permitem predizer com boa margem de precisão os locais onde as mudanças
climáticas afetarão os ecossistemas e a prestação dos serviços ambientais de
forma mais intensa. Com a possibilidade de analisar cenários atuais e futuros
combinado aos dados de espécies é possível melhorar a acurácia das
previsões. Os dados aqui referidos são aqueles relacionados a biologia das
espécies seu habitas e nicho ecológico. Dessa maneira pode ocorrer dois tipos
de repostas: melhorar o conhecimento sobre a ocorrência e distribuição da
própria espécie e utiliza-la para cenários futuros como indicadora ambientais,
pois as condições necessárias para sua ocorrência ou seja seu nicho ecológico
pode revelar a vulnerabilidade do ambiente frente as alterações do clima.
A Mauritia flexuosa (buriti) é uma espécie encontrada frequentemente no
subsistema de vereda do bioma Cerrado (BARBOSA, 2002; RAMOS et al,
2006; PIO, 2010). Barbosa (2002, p. 144) faz a seguinte consideração sobre as
veredas: [...] paisagens nas quais predominam os coqueiros buriti e buritirana,
os quais se distribuem acompanhando os cursos d’água, as vezes, até a altura
dos cursos médios de alguns rios. Observa-se então que a presença de
Mauritia flexuosa esta frequentemente associada a presença de agua [...] Em
alguns locais, o afloramento do lençol chega a formar verdadeiras lagoas,
rodeadas por buritis (BARBOSA, 2002), fato também constatado por Ribeiro e
Walter (1986).
Através desta descrição observa-se que o aparecimento das veredas
seguem algumas características ambientais como a presença abundante de
água. O buriti espécie símbolo das veredas também está associado a esses
padrões ambientais. Além disso destaca-se como elementos intimamente
ligados a ocorrência de M. flexuosa: o tipo de solo, a temperatura (variável
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climática) (PIO, 2010) e a presença de áreas alagadiças (RAMOS et. al, 2006;
BARBOSA, 2010). A altitude merece destaque, porém não será explorada.
Para as considerações em termos de cenários climáticos, pode-se
verificar que a espécie ocorre em área onde existem duas estações uma seca
(8 meses) e outra úmida (4 meses), as temperaturas variam entre 18 e 28°C, e
em torno de 1200mm de chuvas anuais (BARBOSA, 2002).
Neste sentido toma-se por base a premissa que as áreas do Cerrado
goiano, que apresentarem variáveis ambientais correlatas características dos
das veredas encontrar-se-á a espécie Mauritia flexuosa. Em outras é preciso
verificar o nicho ecológico dessa espécie. O conceito de ninho ecológico (NE)
será explorado, pois se o nicho apresenta as condições necessárias para a
sobrevivência de uma espécie, a ocorrência da espécie esta associada a estas
condições. Huchinson (1957), definiu nicho ecológico como a reunião de todos
os recursos necessários para que a população de uma espécie possa
sobreviver.
Portanto o conhecimento das variáveis (características) ambientais
(clima, solo, agua, topografia) associadas a presença do buriti se tornam
fundamentais para determinar através de técnicas estatísticas a possibilidade
da presença da espécie. Essas técnicas conferem uma realidade presumida
através de software dotados de modelos matemáticos.
Um dos softwares (programas) que possibilitam esse tipo de operação é
o Maxent. Nabout et al (2009) utilizaram o Maxent para determinar a
distribuição potêncial do caranguejo violinista (gênero Uca). Os pesquisadores
utilizaram uma base de dados composta por 10 variáveis climáticas e 3
topográficas.
Portanto o objetivo desse trabalho e compreender a distribuição
geográfica potencial de Mauritia flexuosa no Cerrado brasileiro e ainda prever o
impacto das mudanças climáticas globais sobre a sua distribuição geográfica.
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Materiais e Métodos
A espécie
O buriti é uma palmeira e possui vários nomes vulgares, como: miriti,
miritizeiro, palmeira-do-brejo, moriche (Venezuela); Palmier bâche (Guiana);
Aguaje, Achual (Peru) (FERREIRA, 2005). Essas denominações populares
variam de acordo com a região de ocorrência, pois de acordo com Oliveira-filho
e Ratter (1995 e 2002) a espécie é encontrada no Cerrado e no norte da
américa do sul.
Modelo de distribuição geográfica
Os dados de distribuição de Mauritia flexuosa foram obtidos a partir do
mapa proposto por Oliveira filho e Ratter (2002) e dados de herbários
brasileiros e sul-americanos disponibilizados no portal do Centro de Referência
em Informação Ambiental (CRIA) - Espece link (http://www.cria.org.br/), onde
são encontrados dados como a coordenada geográfica de locais onde foram
coletadas as informações sobre as espécies (Ver figura 01).
Figura 01 – Distribuição espacial, destacando os pontos de ocorrência de Mauritia
flexuosa. Fonte: Ratter e Oliveira-Filho (2002).
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Somando os dados encontrados no mapa de Oliveira-Filho e Ratter
(2002) e a base do CRIA – Espece link foram obtidos 119 pontos de ocorrência
da espécie. Esses pontos foram utilizados para o modelo de distribuição
potencial. O modelo de distribuição potencial utilizado foi o Maxent (Philips et
al, 2006) e as características utilizadas seguem ao default do programa.A
utilização desse software se deu pelo fato do mesmo trabalhar com dados de
presença da espécie e extrapolar o potencial de ocorrência da espécie em
pesquisa para outras áreas (Nabout, et. al 2009).
Do processamento foram obtidos dois cenários2 climáticos, atual e
futuro. No cenário atual o software realizou o cruzamento dos pontos de
ocorrência obtidos pelas coordenadas geográficas e os dados das variáveis
climáticas obtidas junto ao WORDCLIM (http://www.worldclim.org/). O cenário
futuro resultou do cruzamento das coordenadas geográficas com informações
das variáveis climáticas para ano de 2050. Foram utilizadas 19 variáveis
ambientais, derivadas de temperatura e pluviosidade de acordo com o quadro
01.
Quadro 01 – Variáveis ambientais climáticas. Fonte: worlclim.org.
Variável
BIO1
BIO2
BIO3
BIO4
BIO5
BIO6
BIO7
BIO8
BIO9
BIO10
BIO11
BIO12
BIO13
BIO14
BIO15
BIO16
BIO17
BIO18
BIO19
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Descrição
Temperatura média anual
Intervalo médio diurno (Média mensal (max temp - min temp))
Isotermalidade
Sazonalidade de Temperatura (desvio padrão *100)
Temperatura máxima do mês mais quente
Temperatura mínima do mês mais frio
Intervalo da temperatura anual
Média do quarto de ano mais úmido
Média do quarto de ano mais seco
Média do quarto de ano mais quente
Média do quarto de ano mais frio
Precipitação anual
Precipitação do mês mais frio
Precipitação do mês mais seco
Sazonalidade de precipitação (Coeficiente de variação)
Precipitação do quadrimestre mais úmido
Precipitação do quadrimestre mais seco
Precipitação do quadrimestre mais quente
Precipitação do quadrimestre mais frio
O cenário futuro resultado de dados climáticos é de tendência pessimista, já que considera
que em termos de mudanças climáticas as anomalias dos elementos que compõem o clima
tende a se intensificar.
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Inicialmente foram utilizadas todas as variáveis no modelo de
distribuição potencial, e a após seleção de variáveis mais importantes (usando
Jacknife), foi feito um novo modelo. As variáveis selecionadas foram: BIO13,
BIO19, BIO2, BIO3 e BIO7 (na ordem de importância). Além disso, a avaliação
do modelo foi feita utilizando o método AUC (área sobre curva ROC)(ver
Nabout et al. 2009).
Resultado
O modelo se mostrou satisfatório e confiável a partir do dado da area
under the curve ou AUC= 0,981. O AUC indica o nível de confiabilidade dos
resultados do processamento dos dados inseridos no programa. Esses valores
variam de 0 a 1, onde os valores mais próximos a 1 representam um maior
grau de confiança.
O modelo do cenário atual (Figura 02) mostra a distribuição de Mauritia
flexuosa concentrada ao longo da área do bioma Cerrado. O modelo indicou
elevada adequabilidade ambiental nas regiões do estado de Minas Gerais,
Goiás, Tocantins e Maranhão. Na região Nordeste registrou-se para os Estados
da Bahia (oeste baiano) e Piauí (oeste piauiense) forte predição da ocorrência
do Buriti. No Centro-oeste a adequabilidade ambiental para Mato Grosso e
Mato Grasso do Sul (nordeste sul matogrossense) variaram na ordem de 0,33
a 0,75 numa escala que varia de 0 a 1 em relação ao potencial de ocorrência
da especie.
Observou-se ainda no modelo atual a ocorrência da espécie em outros
países sul-americanos, como Guianas, Suriname, Colômbia, Venezuela, Peru e
Bolívia. Deste grupo de países o destaque é a Venezuela apresentando
predição de até 0,75 de ocorrência.
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Figura 02 – modelos dos cenários atual e futuro gerados no Maxent
Para o cenário futuro observou-se a redução nos locais de maior
adequabilidade ambiental (Minas, Goiás, Tocantins e Maranhão); verificou-se a
tendência do fenômeno se intensificar nos estado de Mato Grosso, Rondônia e
Acre.
Discussão
O tema de mudanças climáticas precede de muitas discordâncias e
incertezas, pois varias previsões a cerca do clima da terra se mostraram
equivocadas como descreveram Botkin e Keller (2011). Porém as evidencias
contidas na relação entre as mudanças no clima do passado e o declínio na
taxa de diversidade de espécie parece reforçar certos cenários coincidentes
com aquele encontrado por esse trabalho, mostrando que as mudanças
climáticas trariam prejuízos ambientais e ecológicos na ocorrência e
distribuição das espécies em certos locais do planeta (LOVELOCK, 2006;
LOVELOCK, 2010).
Entretanto,
independente
das
incertezas
quanto
aos
impactos
provocados pelas mudanças climáticas, algo que deve ser levado em conta é a
seleção de áreas prioritárias para conservação da espécie, já que sua
importância esta associada a locais que variam da importância pela presença e
abundância de água, berçário da ave fauna, de repteis, ictiofaina, e utilização
da planta na compreensão de sua relação etnobotância. E sobre este tema
11
Myers (2000) em estudos sobre conservação classificou o Cerrado como área
de elevada prioridade na conservação de espécie conferindo status de
hotspots.
Apesar da limitação dos modelos preditivos, estes oferecem informações
valiosas no que tange a aspectos calcados em realizar contribuições da ciência
para as politicas públicas de proteção e conservação da diversidade biológica.
Pio (2010) afirmou que os modelos baseados no nicho ecológico de
Hutchinson, limitam-se a indicar resultados que compreende apenas o nicho
realizado da espécie.
Entre outras limitações dos modelos preditivos De Marco e Siqueira
(2009) apontou alguns dos principais problemas, a saber: Precisão das
coordenadas geográficas, vícios a locais de acesso viável, equívocos de
identificação, escala dos dados ambientais e ausências de dados ambientais
importantes no momento da concepção do modelo.
Os dados presentes na literatura que contempla a distribuição geográfica
do buriti, tais como Almeida et al. (1998), são coincidentes com os dados
apresentados pelo modelo gerado a partir do Maxent para este trabalho.
Indicando que o modelo é um bom indicativo da distribuição potencial da
espécie. Além disso o modelo gerou também um gradiente de adequabilidade
ambiental.
Autores como Oliveira-Filho e Ratter (2000), Barbosa (2002), Ribeiro e
Walter (2005), Ferreira (2005) e Pio (2010) ao descreverem a ocorrência,
distribuição e fatores como o nicho ecológico de Mauritia flexuosa apresentam
elementos que trouxeram confiança nos dados produzidos, mostrando que a
espécie ocorre em locais onde há disponibilidade de agua, inclusive de
terrenos alagadiços (BARBOSA, 2002), lençóis (freático) subaflorantes,
(RIBEIRO E WALTER, 2008), em áreas denominadas veredas cuja espécie é
símbolo e expoente (FERREIRA, 2005), confirmando os locais descritos por
Oliveira-Filho e Ratter (2002).
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Como essa espécie exige certas condições ecológicas como a
disponibilidade de água, as mudanças climáticas afetariam seriamente sua a
ocorrência e distribuição espacial, limitando sua presença a áreas e locais onde
as condições climáticas seriam mantidas (BARBOSA, 2002; MYERS, 2000).
O modelo mostrou para o cenário futuro baseado em mudanças
climáticas uma redução drástica da área de ocorrência da espécie,
possibilitando o entendimento por meio do modelo preditivo sobre o
comportamento da espécie quanto a alteração das variáveis ambientais que
possibilitam a formação de seu nicho ecológico. Sobre mudanças climáticas De
Marco e Siqueira (2010), Botkin e Keller (2011) afirmam que apesar das
fragilidades de acerto contidas nos modelos preditivos haverá com certa
margem de certeza uma mudança na diversidade biológica em função das
mudanças climáticas.
Conclusão
Em temos de conservação da espécie é preciso entender que a
ocorrência de Mauritia flexuosa esta associada a presença de cursos d´água,
sugerindo que seu aparecimento estaria principalmente condicionado a
abundancia hídrica.
Dessa forma é preciso conservar os locais onde há ocorrência de
nascentes, afloramentos, pois além desses fatores ambientais estarem
combinados para o aparecimento da espécie, a espécie necessita dos córregos
e riachos para dispersão dos seus frutos.
A presença densa da espécie formando buritizais/e ou veredas pode ser
indicativo de qualidade ambiental, pois como já fora abordado, diversas outras
espécies depende desses locais para reprodução, alimentação entre outros
serviços ambientais.
Apesar
das
considerações
acerca
da
fragilidade
de
modelos
matemáticos aplicados a cenários futuros, esta técnica preditiva pode ser
13
utilizada para realizar estudos semelhantes para outras espécies do Cerrado,
facilitando a tomada de decisão para selecionar áreas prioritárias para
conservação de espécies.
É necessária a verticalização dos estudos sobre os locais de ocorrência
do buriti, porém os estudos produzidos possuem margem de confiança possível
para se realizar trabalhos quanto a conservação da espécie. Ainda pode
ressaltar que existe um apelo quase irrecusável em relação as estratégias para
realizar sua conservação, e isso refere-se ao fato da necessidade premente de
proteção aos recursos hídricos, e consequentemente aos ambientes a eles
associados, as veredas e buritizais onde estão inseridos o buriti.
Referências
ALMEIDA, S. P. de; PROENÇA, C. E. B.; SANO, S. M.; RIBEIRO, J. F.
Cerrado: espécies vegetais úteis. Planaltina, DF: Embrapa-CPAC, 1998. p.
464
ARASATO, L. S. Modelagem da Distribuição Potencial das Palmeiras na
Amazônia:
Cenários
Atuais
e
Futuros.(2012). Disponível em:
http://www.dpi.inpe.br/referata/arq/_2012/03_LU/2012_referata_Lu.pdf Acesso
em 02/09/2012.
BARBOSA, A. S. Andarilhos da Claridade: os primeiro habitantes do
cerrado. Goiânia, Editora UCG, 2002.
BOTKIN, D. B.; KELLER, E. A. Ciência Ambiental: Terra, um planeta vivo.
Rio de Janeiro LTC, 2011.
CHRISTOFOLETTI, A. Modelagem de Sistemas Ambientais. São Paulo, Ed.
Edgar Blucher, 1999.
FERREIRA, M. G. R. Buriti (Mauritia flexuosa L.) Informação técnica: Maria das
Embrapa - Porto Velho, RO, agosto, 2005. Disponível em:
http://www.cpafro.embrapa.br/media/arquivos/publicacoes/folder_buriti.pdf
Acesso em: 05/03/2013.
JIMÉNEZ –VALVERDE, A.; HORTAL, J.; LOBO, J. M.; BORGES, P. A. V.;
ABREU, C.; AGUIAR, A. F.; AZEVEDO, E. B.; BOIEIRO, M.; FONTINHA, S.;
14
JARDIM, ROBERTO; OLIVEIRA, P.; SÉRGIO, C.; SERRANO, A. R. M.; SIM –
SIM, M.; NUNES, D. Using predictive models of species distribution to
validate biodiversity data: case studies for madeira island. (2008).
Disponível em: http://www.gba.uac.pt/publicacoes/ver.php?id=61 Acesso em:
05/01/2013.
LOVELOCK, D. A vingança de gaia. Rio de Janeiro: Intrínseca, 2006.
_____________. Gaia: alerta final. Rio de Janeiro: Intrínseca, 2010.
MARCO JÚNIOR, P.; SIQUEIRA, M. F.. Como determinar a distribuição
potencial de espécies sob uma abordagem conservacionista?
Megadiversidade Volume 5, Nº 1-2, Dez, 2009.
MEYER, M. DE; ROBERTSON, M.P., MANSELL, EKESI, M.W. S., TSURUTA,
K., MWAIKO W., VAYSSIE`RES, J-F; PETERSON A.T. Ecological niche and
potential geographic distribution of the invasive fruit fly Bactrocera
invadens (Diptera, Tephritidae). Bulletin of Entomological Research (2010)
100, 35–48. Disponível em: http://biodiversity.ku.edu/ecological-niche-andpotential-geographic-distribution-invasive-fruit-fly-ibactrocera-invadensi-dipt
Acesso em: 04/05/2013.
MYERS, N., R.A. MITTERMEIER, C.G. MITTERMEIER, G.A.B. DA FONSECA
& J. KENT. 2000. Biodiversity hotspots for conservation priorities. Nature, 403:
853-858.
Disponível
em:
http://www.cienciaviva.pt/divulgacao/cafe/World_biodiversity_hotspots.pdf
Acesso em: 03/02/2013.
MUELLER, C. C. & BUSTAMANTE, M. Análise da expansão da soja no
Brasil. s/l, abr. 2002.
NABOUT, J. C.; MARCO JÚNIOR, P.; BINI, L. M.; DINIZ-FILHO, J. A. F.
Distribuição geográfica potencial de espécies americanas do caranguejo
“violinista” (Uca spp.) (Crustacea, Decapoda) com base em modelagem
de nicho ecológico. Iheringia, Sér. Zool., Porto Alegre, 99(1):92-98, 30 de
março de 2009.
OLIVEIRA-FILHO, A.T. & RATTER, J.A. 2002. Vegetation physiognomies
and woody flora of the Cerrado Biome. In The Cerrados of Brazil: Ecology
and natural history of a Neotropical savanna (P.S. Oliveira & R.J. Marquis,
eds.). Columbia University Press, New York, p.91-120.
PHILLIPS, S. J., ANDERSON, R. P., SCHAPIRE, R. E.. Maximum entropy
modeling of species geographic distributions. Ecological Modelling,
190:231-259, 2006.
PINTO-COELHO, R.M. Fundamentos em Ecologia. Porto Alegre: Artmed,
2000.
15
PIO, B. L. A. Comparação geográfica potencial de buriti, Mauritia flexuosa
L. (Araceae) gerada por diferentes modelos preditivos. Dissertação de
Mestrado UNB, 2010.
RIBEIRO, J.F. E WALTER, B.M.T. As Principais Fitofisionomias de Cerrado.
In: Sano, S.M.; Almeida, S.P. DE; Ribeiro, J.F. Cerrado: ecologia e flora.
Embrapa Cerrados. Brasília-DF: Embrapa Informação Tecnológica, 2008. Vol.1