Teoria da Biogeografia de Ilhas (MacArthur e Wilson, 1963 ... · –alterações abióticas...

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.

Representam em menor escala os fenômenos biológicos que

ocorrem no continente.

Ilhas, topos de montanhas, fontes, lagos e cavernas

são ideais para experimentos naturais.

2. Ilhas, Por Que Estudá-las?

- são bem definidas

- possuem menos ambientes

que os continentes

- isoladas

- numerosas

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)

2. Ilhas, Por Que Estudá-las?

- 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:

Edward Osborne Wilson

Robert H. MacArthur

3.1. Cenário Histórico:

MacArthur e Wilson

Afastam-se da abordagem

clássica, estática e histórica

No início do século XX: busca por modelos de equilíbrio dinâmico;

Explicações para reações químicas, regulação térmica do corpo e a

dinâmica das populações.

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)

Padrões Insulares

A Teoria do Equilíbrio da Biogeografia de Ilhas (TEBI) de MacArthur e

Wilson (1963,1967) foi desenvolvida para explicar dois padrões gerais:

3.3 A Teoria (TEBI)

2- a tendência da diminuição de espécies com o isolamento.

(Relação Espécie X Distância)

1- a tendência do aumento do número de espécies com o

aumento da área das ilhas,

(Relação Espécie X Área).

A inovação de MacArthur e

Wilson foi propor uma teoria

unificadora para explicá-los.

Relação espécies/área para as angiospermas da Inglaterra,

(Williams & Began).

Relação Espécie-Área

-O número de espécies tende a aumentar com o aumento da área.

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

Kra

kata

u

- ilh

a d

e R

akata

(In

do

né

sia

)

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

Área Fonte

O que ocorre com uma ilha oceânica recém formada?

1º momento

Imigração

número de espécies

Taxa

Extinção

número de espécies

Taxa

Ilha sendo colonizada

1º Momento:

Alta taxa de imigração

1º momento:

Baixa velocidade de extinção

Área Fonte

2º momento

Ilha colonizada

Extinção

número de espécies

taxa

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)

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.

Ponto de Equilíbrio (tendências)

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.

MacArthur e Wilson (1963, 1967) com base na relação espécie-

área, a relação espécie-isolamento e a renovação (turnover) de

espécies, propuseram que:

3.3 A Teoria (TEBI)

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).

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.

3.5 Pontos Fracos e Fortes

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)

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

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

O entendimento dessas relações são fundamentais como subsídios

pra o estudos sobre o desenho da conservação.

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)

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.