Teoria da Biogeografia de Ilhas

Teoria da Biogeografia de Ilhas
(MacArthur e Wilson, 1963;1967)
Teoria da Evolução
(Charles Darwin, 1859)
Teoria de Tectônica de Placas
(Wegener, 1915)
Teoria dos Redutos e Refúgios Florestais na América do Sul
(Haffer, 1969/1974; Ab’Sáber e Vanzolini, 1970)
Teoria do Equilíbrio da Biogeografia Insular
(MacArthur & Wilson, 1963;1967)
1. A Teoria do Equilíbrio da Biogeografia
Insular (TEBI) e a Biogeografia
- Compreensão dos processos que auxilíam o entendimento
da distribuição das espécies no tempo e no espaço (objeto
da biogeografia).
- Compreensão dos mecanismo de manutenção
de espécies em ambientes reduzidos e isolados
(objeto da conservação de paisagens
fragmentadas)
2. Ilhas, Por Que Estudá-las?
Ilhas – 3 classificações: Oceânicas, Continentais e “Ambientais”
A) Ilhas Oceânicas: surgem nos oceanos como resultado da atividade
vulcânica ou do crescimento de formações coralígenas.
Ex: Fernando de Noronha.
Surgem sem formas de vida e precisam ser colonizadas.
B) lhas Continentais
Porções que se destacaram do continente em épocas mais ou menos
remotas.
Ex: Ilha Anchieta.
Já estiveram em contato com o continente e suas formas de vida.
c) “Ilhas Ambientais”
Qualquer área natural isolada por uma ambiente diferente.
Ex: topos de montanhas, lagos, fragmentos de mata cercados por
atividade agropecuária como o P.E Morro do Diabo.
2. Ilhas, Por Que Estudá-las?
Representam em menor escala os fenômenos biológicos que
ocorrem no continente.
Ilhas, topos de montanhas, fontes, lagos e cavernas
são ideais para experimentos naturais.
- são bem definidas
- possuem menos ambientes
que os continentes
- isoladas
- numerosas
2. Ilhas, Por Que Estudá-las?
Ilhas e arquipélagos são, em muitos aspectos, microcosmos do
resto do mundo.
São sistemas ecológicos e muitos sistemas ecológicos possuem
atributos de ilhas
(Losos e Ricklefs, 2010)
- Desde o tempo de Darwin, ilhas são laboratórios para o estudo da
evolução.
(história da colonização, teste de hipóteses entre competição e
adaptação, imigração e extinção)
2.1. As ilhas e as espécies
2.1. As ilhas e as espécies
2.1. As ilhas e as espécies
2.1. As ilhas e as espécies
2.1. As ilhas e as espécies
3. A Teoria Do Equilíbrio da Biogeografia de
Ilhas – TEBI - (MacArthur e Wilson, 1963;1967)
3.1 Cenário Histórico
3.2 Antecedentes da TEBI
3.3 A Teoria
3.4 Biogeografia Experimental
3.5 Pontos Fracos e Fortes
3.1. Cenário Histórico:
3.1. Cenário Histórico:
No início do século XX:
busca por modelos de
equilíbrio dinâmico;
Explicações para reações
químicas, regulação
térmica do corpo e a
dinâmica das populações.
MacArthur e Wilson
Afastam-se da abordagem
clássica, estática e histórica
Edward Osborne
Wilson
Robert H.
MacArthur
Buscam explicações
ecológica abrangentes.
3.2 Antecedentes da TEBI
“Ilhas são laboratórios lógicos da biogeografia e evolução. Existem
milhares delas, por exemplo, as dez mil ilhas da Baía da Flórida. Existem
diversos arranjos de fauna e flora isolados vivendo nelas. Cada uma é
um experimento esperando por análise da ecologia e evolução”
(Wilson, 2010)
3.2 Antecedentes da TEBI
“Mostrei a MacArthur um conjunto de curvas área-espécie que havia
coletado incluindo dados de formigas da Melanésia. Naquele tempo
discutia-se sobre ilhas como saturadas (equilibradas) ou não saturadas
(abaixo do equilíbrio). Logo MacArthur surgiu com as curvas cruzadas de
taxas de imigração e extinção de espécies em ilhas, onde o cruzamento
representava o nosso ponto de equilíbrio!” (Wilson, 2010)
3.3 A Teoria (TEBI)
Padrões Insulares
A Teoria do Equilíbrio da Biogeografia de Ilhas (TEBI) de MacArthur e
Wilson (1963,1967) foi desenvolvida para explicar dois padrões gerais:
1- a tendência do aumento do número de espécies com o
aumento da área das ilhas,
(Relação Espécie X Área).
2- a tendência da diminuição de espécies com o isolamento.
(Relação Espécie X Distância)
A inovação de MacArthur e
Wilson foi propor uma teoria
unificadora para explicá-los.
Relação Espécie-Área
-O número de espécies tende a aumentar com o aumento da área.
Relação espécies/área para as angiospermas da Inglaterra,
(Williams & Began).
Está relacionada diretamente às taxas de extinção de
espécies, pela competição dos espaços de vida.
Relações Espécie-Isolamento
- Desde 1800 conhecia-se o fato de que o número de espécies
tende a diminuir conforme o isolamento de um local.
Está relacionado diretamente ao potencial de dispersão
das espécies e, conseqüentemente, às taxas de imigração.
Retorno das espécies (turnover) – Renovação
- É a taxa de renovação (troca), dada pela constante chegada de
espécies.
3.3 A Teoria (TEBI)
Parênteses:
O Fenômeno de Krakatoa
Krakatau - ilha de Rakata
(Indonésia)
1883 - Erupção e extinção total
1884 - 1 aranha
1887 – 24 espécies de plantas
1933 – 271 espécies de plantas
30 aves marinhas (o mesmo)
30% das plantas já eram diferentes da comp. inicial
Com base no fenômeno de Krakatoa, MacArthur e Wilson observaram
que o número de espécie de aves aumentou rapidamente poucos anos
após o extermínio total da vida nessas ilhas pelo erupção vulcânica.
O número total de espécies permaneceu relativamente constante, apesar
das mudanças na composição da avifauna. Existindo uma taxa de
renovação (turnover) constante.
Dispersão de Espécies:
O organismos se dispersam pelas mais variadas formas e
estratégias, ativamente ou passivamente. Organismos dispersores
possuem adaptações que os permitem alcançar ilhas distantes.
Hipóteses para dispersão a longa distância:
-
Pontes (‘landbridge”) entre o continente.
- Grandes ilhas de vegetação flutuantes com árvores e até pequenos
mamíferos já foram avistadas a várias milhas dos continentes
3.3 A Teoria (TEBI)
Retomando,
O Modelo de Processo de Colonização de Ilhas
O que ocorre com uma ilha oceânica recém formada?
1º momento
Área Fonte
Ilha sendo colonizada
Extinção
Taxa
Taxa
Imigração
núm ero de espécies
1º Momento:
Alta taxa de imigração
núm ero de espécies
1º momento:
Baixa velocidade de extinção
2º momento
Área Fonte
Ilha colonizada
taxa
Extinção
núm ero de espécies
A velocidade de colonização
cai drasticamente.
Enquanto a velocidade de
extinção sobe na mesma
proporção.
Ponto de Equilíbrio
“O número de espécies chegará ao equilíbrio (S) quando a extinção
for balanceada pela imigração” (Wilson e MacArthur, 1963/1967)
Ponto de Equilíbrio (tendências)
No equilíbrio, o número
de espécies deve ser
constante;
O número de espécies de
uma ilha continua o
mesmo ao longo do
tempo, embora a
composição específica
possa variar;
Um certo número de
espécies está
continuamente sendo
extinta nas ilhas.
Diferentes Distâncias – (Taxa de imigração)
Diferentes Distâncias – (Taxa de imigração)
Quanto maior a distância de uma
ilha em relação à área fonte, menor
será o fluxo de imigração.
Diferentes Áreas. (Taxa de extinção)
Diferentes Áreas. (Taxa de extinção)
Quanto menor for a área,
maior será a chance
de extinção.
3.3 A Teoria (TEBI)
MacArthur e Wilson (1963, 1967) com base na relação espécieárea, a relação espécie-isolamento e a renovação (turnover) de
espécies, propuseram que:
O número de espécies que habita uma ilha
representa um equilíbrio dinâmico entre as taxas
opostas de imigração e de extinção.
3.4 Biogeografia de Ilhas Experimental
3.4 Biogeografia de Ilhas Experimental
“A melhor abordagem para a biogeografia de ilhas experimental,
pensei, seria começar com muitas ilhas pequenas, ecologicamente
similares, mas variando em área e distância, depois torná-las miniaturas
de Krakatoas, ou seja, achar um jeito de eliminar a fauna e depois
seguir o processo de recolonização” (Wilson , 2010)
3.4 Biogeografia de Ilhas Experimental
“Em dois anos o numero de espécies em todas as ilhas havia retornado para os
níveis pré-exterminação. A ilha mais distante (E1) que tinha um baixo número de
espécies, como esperado retornou ao mesmo nível. Assim a existência de um
equilíbrio de espécies foi demonstrada” (Wilson, 2010)
No entanto, em um nível incrível,
a composição de espécies diferia
antes e depois e da defaunação
(Simberloff e Wilson, 1971).
3.5 Pontos Fracos e Fortes
Pontos Fracos
- Muitas ilhas podem não estar em equilíbrio independentemente
das taxas de colonização e extinção, por causa de fatores como:
origem da ilha e processos de ocupação humana.
- Podem existir diversas fontes, incluindo a dispersão sobre as
águas, de outras ilhas, conexões pretéritas e especiação endêmica
na ilha, o que tornaria o modelo mais complexo.
- As áreas das ilhas são relativas: ilhas montanhosas podem ser
muito diferentes em número de habitat em relação a ilhas planas.
Pontos Fracos
- Pouco conhecimento sobre as formas precisas das curvas de
extinção e de imigração, dificultando as previsões numéricas.
- Simples distinção entre imigração e extinção.
- Um equilíbrio perfeito entre imigração e extinção pode nunca
ser alcançado, mas esta suposição nos capacitou a fazer
previsões novas e válidas, o conceito de equilíbrio é útil.
Pontos Fortes:
- Auxiliou no estímulo de novas ideias, juntando a biogeografia
tradicional à ecológica
- O modelo é simples e acessível a pessoas sem profundos
conhecimentos matemáticos
- As previsões do modelo são claras e testáveis
- O modelo prevê tendências (acréscimo e decréscimo) no número
de espécies e nas taxas de retorno em diferentes ilhas, que podem
ser testadas com simples listas de espécies de tempos diferentes.
“Estou muito contente que essa
pesquisa (Teoria da Biogeografia
de Ilhas) não tenha se tornado
totalmente obsoleta. O que nós
descobrimos e dissemos em 1960
apresenta-se, geralmente, como
verdade. E isso é o melhor que
qualquer cientista pode esperar.”
(Wilson, 2010)
4 Aplicações no Planejamento Ambiental
- Estimulou o desenvolvimento de novas teorias:
- Teoria de Metapopulações
- Ecologia de Paisagem
- Transposição do entendimento de ilhas para
fragmentos florestais
A Teoria de Metapopulações (Richard Levins 1969;1970)
A Teoria de Metapopulações (Richard Levins 1969;1970)
4 Aplicações no Planejamento Ambiental
O estudo de ilhas pode trazer um melhor entendimento sobre a
relação área e biodiversidade
juntamente com estudos sobre área mínima e efeito de borda
pode dar valiosa contribuição para a conservação de ecossistemas
artificialmente fragmentados, como parques e reservas
continentais.
Efeito de Borda
Resultado da separação de duas áreas de um
ecossistema por uma transição abrupta.
(Laurance, 1997).
– alterações abióticas
– alterações bióticas
Efeito de Borda – resultado da separação de duas áreas de um
ecossistema por uma transição abrupta.
Efeitos físicos – mudança nos ventos, penetração de luz,
temperatura e umidade.
Efeitos biológicos – proliferação de vegetação secundária,
invasão de vegetação e animais generalistas e alteração dos
processos ecológicos (Laurance, 1997).
Forma – A forma é importante por indicar qual fração está
sujeita ao efeito de borda.
Em fragmentos arredondados a razão borda/interior é baixa, ao
contrário de fragmentos alongados (Vianna, 1990).
Conectividade – Caracteriza a capacidade de uma paisagem de
facilitar ou impedir movimentos entre manchas florestais,
favorecendo a troca de organismos e genes entre as populações
(Taylor et al, 1993)
SLOSS
Some Large or Several Small?
Diamond, 1975
4 Aplicações no Planejamento Ambiental
Projeto Dinâmica Biológica de Fragmentos
Florestais (PDBFF)
Aplicações no planejamento ambiental
4 Aplicações no Planejamento Ambiental
Unidades de conservação têm sido criadas, mas com pouco
conhecimento sobre as relações entre a área e a diversidade
de espécies, bem como a área mínima para a sua
conservação.
(Angelo Furlan, 1992, 1996)
O entendimento dessas relações são fundamentais como subsídios
pra o estudos sobre o desenho da conservação.
Bibliografia
BROWN J. H. & LOMOLINO M. V., Biogeografia, 2006
CARBONARI, M. P., Ecossistema Insular: importância de seu
estudo, in: Caderno de Ciências da Terra, 1981.
FURLAN S. A., As Ilhas do Litoral Paulista: turismo e áreas
protegidas, in: Ilhas e Sociedades Insulares, org. Antônio Carlos
Diegues, 1997.
ZUNINO M. & ZULINI A., Biogeografía: la dimensión espacial de la
evolución, 2003.
LOSOS J. B & RICKLEFS R. E., The Theory of Island Biogeografy
Revisited. 2010.