Aula Teoria da Biogeografia de Ilhas

Teoria da Biogeografia de Ilhas
(MacArthur e Wilson, 1963;1967)
1. Importância da Teoria do Equilíbrio da
Biogeografia Insular - TEBI
- 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 pequenos e isolados (objeto da
conservação de paisagens fragmentadas)
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)
Robert H. MacArthur Edward O. Wilson
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?
As ilhas são importantes objetos de estudo.
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)
- Representam experimentos naturais sobre os efeitos do
isolamento geográfico na especiação e extinção.
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
3.2 Antecedentes da TEBI
“Ilhas são laboratórios lógicos da biogeografia e evolução eu disse.
Existem milhares delas, por exemplo, as dez mil ilhas da Baía da Flórida.
Existem diversos arranjos faunas e floras isoladas vivendo nelas. Cada
uma é um experimento esperando por analise da ecologia e evolução”
(Wilson, 2010)
3.3 A Teoria (TEBI)
Padrões Insulares
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 foi
espécies
comos
o isolamento.
A inovação
de MacArthur
e Wilson
reconhecer
temascomuns
(Relação Espécie X Distância)
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.
Baseados 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.
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
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 Áreas. (Taxa de extinção)
Área Fonte
Quanto maior a área,
maior o número de
espécies
Quanto menor for a área,
maior será a chance
de extinção
Diferentes Distâncias – (Taxa de imigração)
Área Fonte
Quanto maior a distância de uma ilha em relação à área fonte, menor
será o fluxo de imigração.
Portanto, quanto mais próxima da área fonte, mais espécies terá a ilha.
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 habitam uma ilha
representa um equilíbrio dinâmico entre as taxas
opostas de imigração e de extinção.
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 entre as
ilhas e na mesma ilha
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.
- A teoria ignora as diferenças existente entre as espécies e suas
estratégias ecológicas.
- 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 qualitativas
(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.
A Teoria de Metapopulações (Richard Levins 1969;1970)
1 – As populações tem uma estrutura espacial, no senso de que
amplas paisagens consistem de populações locais mais ou menos
distintas.
2 – Essas populações locais podem ter mais ou menos fatos
demográficos independentes, que possuem conseqüências para a
dinâmica da população regional como um todo.
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.
4 Aplicações no Planejamento Ambiental
Projeto Dinâmica Biológica de Fragmentos
Florestais (PDBFF)
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)
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.
Aplicações no planejamento ambiental
“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)
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